焊缝的超声波探伤课件
焊缝超声波探伤
焊缝超声波探伤锅炉压力容器和各种钢结构主要是采用焊接的方法制造。
为了保证焊缝质量，超声波探伤是重要的检查手段之一。
在焊缝探伤中。
不但要求探伤人员具备熟练的超声波探伤技术。
而且还要求探伤人员了解有关的焊接基本知识，如焊接接头型式，焊接坡口型式、焊接方法和焊接缺陷等。
只有这样，探伤人员才能针对各种不同的焊缝，采用适当的探测方法，从而获得比较正确的探测结果。
第一节 焊接加工及常见缺陷锅炉压力容器及一些钢结构件主要是采用焊接加工成形的。
焊缝内部质量一般利用射线和超声波来检测。
对于焊缝中的裂纹、未熔合等危险性缺陷，超声波探伤比射线更容易发现。
一、焊接加工l.焊接过程常用的焊接方法有手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊和电渣焊等。
焊接过程实际上是一个冶炼和铸造过程，首先利用电能或其他形式的能产生高温使金属熔化，形成熔池，熔融金属在熔池中经过冶金反应后冷却，将两母材牢固地结合在一起。
为了防止空气中的氧、氮进入熔融金属，在焊接过程中通常有一定的保护措施。
手工电弧焊是利用焊条外层药皮高温时分解产生的中性或还原性气体作保护层。
埋焊和电渣焊是利用液体焊剂作保护层。
气体保护焊是利用氩气或二氧化碳等保护气体作保护层。
2.接头形式焊接接头形式主要有对接、角接、搭接和T型接头等几种：如图7.1所示。
在锅炉压力容器中，最常见的是对接，其次是角接和T型接头，搭接少见。
3.坡口形式为保证两母材施焊后能完全熔合，焊前应把接合处的母材加工成一定的形状，这种加工后的形状称为坡西，坡口各部分的名称如图7.2所示。
根据板厚、焊接方法、接头形式和要求不同，可采用不同的坡口形式。
常见对接和角接接头的坡口形式如图7.3所示。
二、焊缝中常见缺陷焊缝中常见缺陷有气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等，如图7.4所示。
1.气 孔气孔是在焊接过程中焊接熔池高温时吸收了过量的气体或冶金反应产生的气体，在冷却凝固之前来不及逸出而残留在焊缝金属内所形成的空穴。
产生气孔的主要原因是焊条或焊剂在焊前未烘干，焊件表面污物清理不净等。
超声波探伤(1)
+ + + +
_
+ +
_
+
_
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+
_
+
+
3.2压电晶体产生压电效应的机理
逆压电效应与超声波的发射 由压电材料制成的压电晶片的两面施加高 频的交变电场，以致在压电晶片的厚度方向出 现相应的压缩和伸缩变形，这一现象称为逆压 电效应。 1
正压电效应与超声波的接收 沿厚度方向作超声振动的压电晶片的表面 随之产生交变电压的现象称为压电材料的正压 电效应 2
α1m ＝arcsin(CL1 SinγL/ CL2)
= arcsin(2730* Sin90/ 5900)
=27.6o
α2m＝arcsin(CL1 SinγS/ CS2)
= arcsin(2730* Sin90/ 3230) =57.7o
α1m ,α2m物理意义：
① α ＜α1m ，Ⅱ中有纵、横波，不采用 ② α =α1m --α2m ， Ⅱ中仅有横波，斜探头 设计原理。 ③ α ＞α2m ， Ⅱ中无纵、横波，表面探头设 计原理。
钢中横波波长λ (mm)
2.58
1.29
0.65
二、超声波的发射与接收 利用压电材料的压电效应可实现电能与声能之间 的相互转换 压电材料：单晶体：天然SiO2(石英) 硫酸锂(LSH) 多晶体：人工烧结而成的称压电陶瓷 钛酸钡(BaTiO3) 锆钛酸铅(PZT)等
3.1压电效应示意图
_ _
+
+
_
pd
3.5 垂直入射超声波在界面两侧声压的分配
界面声压反射率:
《超声波探伤》课件
确保被检测工件表面清洁、干 燥、无油污和锈蚀
检测过程中的操作步骤
准备超声波探伤仪和相关配件
启动超声波探伤仪进行检测
确定检测区域和检测参数
观察检测结果并记录
调整探头位置和角度
完成检测后清理现场和设备
检测后的数据处理和结果判定
数据处理：对采集到的数据进行处理和分析，包括滤波、降噪、增强等
结果判定：根据处理后的数据，判断是否存在缺陷，如裂纹、气孔等
特点：具有高精度、高分辨率、高灵敏度等优点
应用：广泛应用于无损检测、医学成像等领域 发展趋势：随着技术的不断进步，相控阵技术在超声波探伤领域的应用将 越来越广泛。
Part Five
超声波探伤操作流 程
检测前的准备工作
检查超声波探伤仪是否正常工 作
确保探头、电缆、电源线等配 件齐全
准备足够的耦合剂和试块
超声波探伤PPT课件大 纲
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汇报人：PPT
目录
01 添 加 目 录 项 标 题 03 超 声 波 探 伤 设 备 05 超 声 波 探 伤 操 作 流 程 07 案 例 分 析
02 超 声 波 探 伤 概 述 04 超 声 波 探 伤 技 术 06 超 声 波 探 伤 的 质 量 控 制
接收器：接收反射回来的超声波信 号
添加标题
添加标题
探头：发射和接收超声波的装置
添加标题
添加标题
信号处理：对接收到的超声波信号 进行处理和分析，判断缺陷位置和 性质
超声波探伤的应用范围
工业领域：检 测金属、非金 属材料中的缺
陷和损伤
医疗领域：检 测人体组织中 的病变和损伤
超声波探伤第一节
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一、超声波探伤的概述
【例1】 示波屏上一波高为80mm，另一波高为20mm，前者比后者 高多少dB?
解：Δ=20lgH2/H1=20lg80/20=12dB 答：前者比后者高12dB。
c. 声阻抗（Z） 超声场中任一点的声压与该处质点振动速度之比为声阻抗，常用Z表示， 单位为克/厘米2·秒（g/cm2·s）。
R
Z2 Z2
Z1 Z1
2
0.99 12
0.99 1
0
T 4Z1Z2 4 0.99 1
Z1 Z2 2 0.99 12
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一、超声波探伤的概述
当界面尺寸很小时，超声波将绕过其边缘继续前进，即产生波的绕射， 如图3-7所示。
三、平板对接焊缝超声波探伤技术
1．焊缝中的常见缺陷 2．探伤方法 3．探伤条件的选择 4. 探伤仪的调节 5．扫查方式 6．缺陷位置的测定 7．缺陷大小的测定 8. 缺陷评定 9．焊缝质量的评定
4
（1）超声波的概念 频率高于20000Hz的机械波叫做超声波。
超声波是一种机械振动波。 听觉范围:声波频率在20Hz-2OkHz 次声波:频率小于20Hz的声波 超声波:频率超过2OkHz的声波 探伤常用的频率范围：1MHz～10MHz
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一、超声波探伤的概述
(2) 超声波入射到界面时的反射和折射 ①垂直入射异质界面时的透射、反射和绕射 当超声波从一种介质垂直入射到第二种介质上时，将在第一种介 质中产生一个与入射波方向相反的反射波，在第二种介质中产生与入 射波方向相同的透射波，如图3-6所示。
焊缝超声波探伤
焊缝超声波探伤锅炉压力容器和各种钢结构主要是采用焊接的方法制造。
为了保证焊缝质量，超声波探伤是重要的检查手段之一。
在焊缝探伤中。
不但要求探伤人员具备熟练的超声波探伤技术。
而且还要求探伤人员了解有关的焊接基本知识，如焊接接头型式，焊接坡口型式、焊接方法和焊接缺陷等。
只有这样，探伤人员才能针对各种不同的焊缝，采用适当的探测方法，从而获得比较正确的探测结果。
第一节 焊接加工及常见缺陷锅炉压力容器及一些钢结构件主要是采用焊接加工成形的。
焊缝内部质量一般利用射线和超声波来检测。
对于焊缝中的裂纹、未熔合等危险性缺陷，超声波探伤比射线更容易发现。
一、焊接加工l.焊接过程常用的焊接方法有手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊和电渣焊等。
焊接过程实际上是一个冶炼和铸造过程，首先利用电能或其他形式的能产生高温使金属熔化，形成熔池，熔融金属在熔池中经过冶金反应后冷却，将两母材牢固地结合在一起。
为了防止空气中的氧、氮进入熔融金属，在焊接过程中通常有一定的保护措施。
手工电弧焊是利用焊条外层药皮高温时分解产生的中性或还原性气体作保护层。
埋焊和电渣焊是利用液体焊剂作保护层。
气体保护焊是利用氩气或二氧化碳等保护气体作保护层。
2.接头形式焊接接头形式主要有对接、角接、搭接和T型接头等几种：如图7.1所示。
在锅炉压力容器中，最常见的是对接，其次是角接和T型接头，搭接少见。
3.坡口形式为保证两母材施焊后能完全熔合，焊前应把接合处的母材加工成一定的形状，这种加工后的形状称为坡西，坡口各部分的名称如图7.2所示。
根据板厚、焊接方法、接头形式和要求不同，可采用不同的坡口形式。
常见对接和角接接头的坡口形式如图7.3所示。
二、焊缝中常见缺陷焊缝中常见缺陷有气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等，如图7.4所示。
1.气 孔气孔是在焊接过程中焊接熔池高温时吸收了过量的气体或冶金反应产生的气体，在冷却凝固之前来不及逸出而残留在焊缝金属内所形成的空穴。
产生气孔的主要原因是焊条或焊剂在焊前未烘干，焊件表面污物清理不净等。
超声波探伤ppt课件
三、探头种类 和结构
直探头 斜探头 表面波探头 双晶探头 聚焦探头 高温探头 、电磁探头……
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探头种类 和结构
直探头用于发射和接收纵波，主 要用于探测与探测面平行的缺陷， 如板材、锻件探伤等。
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探头种类 和结构
斜探头可分为纵波斜探头、横波斜探头和表面波斜探头，常用的是横 波斜探头。
仪器与探头的分辨力是指在屏幕上区分相邻两缺陷的能力。能区分 的相邻两缺陷的距离愈小，分辨力就愈高。
A、B、C不能分开时 F=(91-85)a/(a-b)=6a/(a-b)
A、B、C能分开时 F=(91-85)c/a=6c/a
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仪器和探头的综合性能及其测试 4. 信噪比
信噪比是指屏幕上有用的最小缺陷信号幅度与无用的噪 声杂波幅度之比。信噪比高，杂波少，对探伤有利。信 噪比太低，容易引起漏检或误判，严重时甚至无法进行 探伤。
CSK-ⅡA、 CSK-ⅢA、CSK-ⅣA
37
38
39
40
41
对比试块
对比试块是用于检测校准的试块； 对比试块的外形尺寸应能代表被检工
件的特征，试块厚度应与被检工件的 厚度相对应。如果涉及到两种或两种 以上不同厚度部件焊接接头进行检测 时，试块的厚度由其最大厚度来确定。
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第五节 仪器和探头的性能及其测试
84测长法测长法相对灵敏度测长法相对灵敏度测长法绝对灵敏度测长法绝对灵敏度测长法85影响缺陷定位的主要因素影响缺陷定位的主要因素仪器仪器水平线性水平线性水平刻度精度水平刻度精度探头探头声束偏离声束偏离探头双峰探头双峰斜楔磨损斜楔磨损探头指向性探头指向性86影响缺陷定位的主要因素影响缺陷定位的主要因素工件工件工件表面粗糙度工件表面粗糙度耦合耦合工件材质工件材质与试块声速不同工件内有与试块声速不同工件内有较大应力较大应力工件表面形状工件表面形状探测曲面工件探测曲面工件工件边界工件边界侧壁反射波产生干扰侧壁反射波产生干扰工件温度工件温度影响声速度影响声速度工件内缺陷方向工件内缺陷方向87kk88kk89影响缺陷定量的因素影响缺陷定量的因素耦合与衰减耦合与衰减耦合剂声阻抗和耦合层厚度耦合剂声阻抗和耦合层厚度工件介质衰减工件介质衰减工件几何形状和尺寸工件几何形状和尺寸凹面与凸面工件凹面与凸面工件工件底面与探测面的平行度及底面光洁度工件底面与探测面的平行度及底面光洁度侧壁干扰侧壁干扰工件尺寸小时工件尺寸小时3n3n内缺陷内缺陷90影响缺陷定量的因素影响缺陷定量的因素缺陷的影响缺陷的影响缺陷形状缺陷形状缺陷方向缺陷方向缺陷波的指向性缺陷波的指向性缺陷表面粗糙度缺陷表面粗糙度缺陷性质缺陷性质缺陷位置缺陷位置3n3n内内91迟到波迟到波x076dx076d93616100反射反射94三角反射三角反射x113dx113dx2167dx2167d95其他非缺陷回波其他非缺陷回波探头杂波探头杂波工件轮廓回波工件轮廓回波耦合剂反射波耦合剂反射波幻象波幻象波草状回波草状回波其他变型波其他变型波9641141197常见缺陷常见缺陷气孔缩孔夹杂裂纹气孔缩孔夹杂裂纹98声耦合查声耦合查干扰杂波多干扰杂波多99探头探头探测表面与耦合剂探测表面与耦合剂透声性测试透声性测试铸钢件内外层划分铸钢件内外层划分100灵敏度灵敏度质量级别的评定质量级别的评定101102103104105
第七章 焊缝超声波探伤
• 裂纹，产生在沿应力集中的焊趾处所形成 的焊接冷裂纹称焊趾裂纹，裂纹取向与焊 道平行，由焊趾表面向母材深处扩展，产 生在靠近堆焊焊道的热影响区内形成的焊 接冷裂纹称焊道下裂纹，一般情况下裂纹 取向与熔合线平行，也有垂直于熔合线的。
• c.再热裂纹 • 焊后焊件在一定温度范围再次加热时，由 于高温及残余应力的共同作用而产生的晶 间裂纹称消除应力裂纹，也称再热裂纹。 再热裂纹也是沿晶开裂，但再热裂纹只在 较低温度下一定范围内（约550℃~650℃） 敏感，而热裂纹是在结晶过程中的固相线 附近发生。
• 气孔可存在于焊缝中各不同部位，有单个、 多个、密集和链状气孔等情况出现，其形 状大多为球状，也有条状或针状气孔。
• (2)夹渣 • 焊后残留在焊缝中的焊渣称夹渣。是由熔 池中熔化金属的凝固速度大于熔渣的流动 速度时，熔渣未能及时浮出熔池而形成， 主要存在于焊道之间和焊道与母材之间。 由焊接冶金反应产生的，焊后残留在金属 中的微观非金属杂质（如氧化物、硫化物 等）称夹杂物。钨极惰性气体保护时由钨 极进入到焊缝钨粒称夹钨。
• 二、扫描线比例调节 • 声程法：用CSK-ⅠA、I I W和ⅢW2试块， 半园试块，利用R100、R50 • 等弧面用于非K值的折射角探头。
• •
2.水平法 CSK-ⅢA法：
①先测出K值和入射点。 ②把始波向左移动约10mm。
③对准A孔探测找到最高回波，量出水平距离L1 并将A波调到水平刻度L1（用微调）。 ④对准B孔，找到最高回波，量出水平距离L2， 如B波位于水平刻度Y，不在L2，则算出 X=Y-L2。
• 不对，产生了弧偏吹，焊接处于向下焊位 置时，在母材未熔化时已被铁水复盖，或 母材表面有污物或氧化物影响熔敷金属与 母材间的熔化结合等原因产生。按未熔合 所在位置可分为坡口未熔合，层间未熔合 和根部未熔合三种。
焊缝超声波探伤
焊缝手动超声波探伤之五兆芳芳创作汽锅压力容器和各类钢结构主要采取焊接办法制造.射线探伤和超声波探伤是对焊缝进行无损检测的主要办法.对于焊缝中的裂纹、未熔合等面状危害性缺陷，超声波比射线有更高的检出率.随着现代科技快速成长，技巧进步.超声仪器数字化，探头品种类型增加，使得超声波检测工艺可以加倍完善，检测技巧更加成熟.但众所周知：超声波探伤中人为因素对检测结果影响甚大；工艺性强；故此对超声波检测人员的素质要求高.检测人员不但要具备熟练的超声波探伤技巧，还应了解有关的焊接根本知识；如焊接接头形式、坡口形式、焊接办法和可能产生的缺陷标的目的、性质等.针对不合的检测对象制定相应的探伤工艺，选用适合的探伤办法，从而取得正确的检测结果.射线检测局限性：1.辐射影响，在检测场地邻近，防护不当会对人体造成伤害.2.受穿透力等局限影响，对厚截面及厚度变更大的被检物检测效果欠好.3.面状缺陷受标的目的影响检出率低.4.不克不及提供缺陷的深度信息.5.需接近被检物体的两面.6.检测周期长，结果反响慢.设备较超声粗笨.成本高.常规超声波检测不存在对人体的危害，它能提供缺陷的深度信息和检出射线照相容易疏漏的垂直于射线入射标的目的的面积型缺陷.能即时出结果；与射线检测互补.超声检测局限性：1.由于操纵者操纵误差导致检测结果的差别.2.对操纵者的主不雅因素（能力、经验、状态）要求很高.3.定性困难.4.无直接见证记实（有些自动化扫查装置可作永久性记实）.5.对小的（但有可能超标的缺陷）不连续性重复检测结果的可能性小.6.对粗糙、形状不法则、小而薄及不均质的零件难以查抄.7.需使用耦合剂使波能量在换能器和被检工件之间有效传播.超声波的一般特性：超声波是机械波（光和X射线是电磁波）.超声波根本上具有与可闻声波相同的性质.它们能在固态、液态或气态的弹性介质中传播.但不克不及在真空中传播.在良多方面，一束超声波类似一束光.向光束一样，超声波可以从概略被反射；当其穿过两种声速不合物质的鸿沟时可被折射（实施横波检测基理）；在边沿处或在障碍物周围可被衍射（裂纹测高；端点衍射法基理）.第一节焊接加工及罕有缺陷一、焊接加工1、焊接办法：有手工电弧焊、埋弧自动焊、气体庇护焊、电渣焊、气焊（氧气+乙炔）.焊接进程实际上是一个冶炼和铸造进程.利用电能或其它能量产生低温熔化金属，形成熔池，熔融金属在熔池中经冶金反响后冷却，将两母材牢固的结合在一起，形成焊接接头.焊接进程中，其焊弧温度高达6000℃，相当于太阳概略温度.熔池温度也在1200℃以上.因局部低温带来以下问题：易氧化；产生夹渣；渗入气体（空气中氧、氮）；产生应力.为避免有害气体渗入，手工电弧焊是利用外层药皮低温时分化产生的气体形成庇护.埋弧焊和电渣焊是利用固体或液体焊剂作为庇护层.气体庇护焊是利用氩气或二氧化碳气（惰性气体）作庇护层.2、接头形式：有对接接头、角接接头、T型接头和搭接（搭接接头在汽锅压力容器中不允许采取）.对接接头角接接头T型接头搭接接头3、坡口形式：I型、V型、U型、X型、K型为包管两母材焊接时能完全熔合，焊前将母材加工成一定的坡口形状，使其有利于焊接实施.其形状和各部名称如下：坡口角度坡口面钝边根部间隙坡口目的————包管全熔透，削减填充量.钝边目的————包管全熔透，避免咬边.间隙目的————包管全熔透，控制内凹、未焊透.二、焊缝中罕有缺陷及产生原因1、焊缝罕有缺陷：气孔、夹渣、夹钨、内凹、焊瘤、烧穿、未焊透、未熔合、裂纹等.2、缺陷形成及产生原因：a. 气孔——熔池冷却凝固之前来不及逸出残留气体（一氧化碳、氢气）而形成的空穴.因焊条焊剂烘干不敷；坡口油污不洁净；防风倒霉导致电弧偏吹；庇护气体作用失效等原因所至.b. 夹渣——残留在焊缝内的溶渣或非金属搀杂物（氮化物、硅酸盐）.因坡口不洁净；层间清渣不净；焊接电流太小；焊接速度过快；熔池冷却过快，熔渣及搀杂物来不及浮起等原因导致.c. 未焊透——接头部分金属未完全熔透.因焊接电流小；焊速过快；坡口角度小；间隙小；坡口加工不标准；焊偏；钝边过大等原因所至.d. 未熔合——填充金属与母材或填充金属之间未熔合在一起.因坡口不洁净；电流小；运条速度快；焊条角度不当（焊偏）等原因所至.e. 夹钨——钨熔点高，未熔化并凝固在焊缝中.因不熔化极氩弧焊极脱落导致.f. 内凹——概略填充不良.因焊条拔出不到位.g. 裂纹——焊接中或焊接后，在焊缝或母材的热影响区局部的裂缝破裂.热裂纹——焊缝金属从液态凝固到固体时产生的裂纹（晶间裂纹）；因接头中存在低熔点共晶体，偏析；由于焊接工艺不当所至.冷裂纹——焊接成形后，几小时甚至几天后产生（延迟裂纹）.产生原因：相变应力（碳钢冷却过快时，产生马氏体向珠光体、铁素体过渡时产生）；结构应力（热胀冷缩的应力、约束力越高应力越大，这是低碳钢产生冷裂纹的主要原因.忌强力装配）和氢脆（氢气作用使资料变脆，壁厚较大时易出现）所至.再热裂纹——再次加热产生.3、缺陷在设备退役中的危害：一般危害——气孔；夹渣；内凹（焊缝截面强度下降，腐化后造成穿孔、泄漏）严重危害——裂纹；未熔合；未焊透未熔合：面状缺陷，应力集中，易产生裂纹.未焊透：垂直于焊缝，根部未焊透易腐化；有成长裂纹趋势.裂纹：锋利的面状缺陷，达临界深度即断裂失效.第二节平板对接焊缝超声波探伤焊缝的超声波检测———可用直射声束法或斜射声束法（无需磨平余高）进行检测.实际探伤中，超声波在均匀物质中传播，遇缺陷存在时，形成反射.此时缺陷便可看作为新的波源，它收回的波被探头接收，在荧光屏上被解读.JB/T4730-2005尺度法则缺陷长度的测定是以缺陷波端点在某一灵敏度（定量线）下，移动探头，该波降至50%时为缺陷指示长度，以此作为判定依据.而此时正是探头中心对准缺陷边沿时的位置.缺陷越小，缺陷回波越不扰乱探头的声场；由扫查法（此时用移动探头测定缺陷长度）测定缺陷尺寸不正确（适用当量法）.此法测定的不是缺陷尺寸，而是声束宽度.惠更斯原理称：动摇是振动状态的传播，如果介质是连续的（均匀介质可连续传递动摇），那么介质中任何质点的振动都将引起邻近质点的振动，邻近质点的振动又会引起较远质点的振动.因此动摇中任何质点都可以看作是新的波源.（当探测小于探头晶片尺寸的缺陷时，其指示长度与探头直径相近）一、探伤条件选择1. 按照图纸、合同要求选用标准、尺度（JB/T4730-2005）.确定检测技巧等级（A级；B级；C级）2. 频率选择：一般焊缝的晶粒较细，可选择较高频率；2.5~5.0MHz对板厚较薄焊缝，采取高频率，提高分辩力.对厚板焊缝和材质衰减明显的焊缝，应采取较低频率探伤，以包管探伤灵敏度.3. K值选择：①使主声束能扫到整个焊缝截面；a. 要素②使声束中心线尽量与主要危害性缺陷垂直；③包管有足够的探伤灵敏度.aL0bb. 公式：a+b+L0K≥T（不克不及满足此条件，中间有一主声束扫查不到的菱形区域.这一区域内缺陷可能漏检）；副声速也可能扫到，但找不到最高波，无法定量.焊缝宽度对K值选择有影响.在条件允许（探伤灵敏度足够）的情况下，应尽量采取大K值探头.c. 按照工件厚度选择K值：薄工件采取大K值探头，避免近场探伤，提高定位、定量精度.厚工件采取小K值探头，以缩短声程，减小衰减，提高探伤灵敏度.同时还可削减打磨宽度.JB/T4730-2005推荐K值d. K值会因工件声速变更（斯涅尔定律）和探伤中探头的磨损而产生变更.所以要经常K值进行校验.变更纪律：声速快，K值变大；探头前面磨损大，K值变大.4. 试块选择：JB/T4730-2005尺度中法则的尺度试块有；CSK-ⅠA；CSKⅡA；CSKⅢA；CSKⅣ.CSK-ⅠA试块用于超声波仪器、探头系统性能校准和检测校准.CSKⅡA；CSKⅢA；CSKⅣ试块用于超声波检测校准.CSKⅡA；CSKⅣ试块的人工反射体为长横孔.长横孔反射波在理论上与焊缝的滑腻的直线熔渣相似.同时，利用横孔对不合的声束折射角也能得到相等的反射面；但需要不合深度对比孔，适应不合板厚的焊缝检测.长横孔远场变更纪律，因距离变更，其变更纪律更类似于未焊透.在长横孔试块上绘制曲线，测定灵敏度，适用未焊透类缺陷的控制.长横孔变更纪律：（不适合近场）Df1 X23△dB = 10lgDf2 X13CSKⅢA试块的人工反射体为短横孔.短横孔远场变更纪律，因距离变更，其变更纪律似球孔.以此绘制曲线，灵敏度可有效的控制点状缺陷.但此灵敏度对条状缺陷偏严.对中厚板检测灵敏度偏高.短横孔变更纪律：（不适合近场）Df1 X24△dB = 10lgDf2 X14两种反射体试块因反射体类型不合，两者灵敏度不相同.反射纪律不合，曲线纪律亦不合.所控制检测对象不合.故两者不得混用.5. 耦合剂：在超声波直接接触法探伤中，探头和被检物之间不参加适合的耦合剂，探伤是无法完成的.耦合剂可以是液体、半液体或粘体.并应具备下列性能：a. 在实际检测中能提供可靠的声耦合；b. 使被检物概略与探头概略之间润湿，消除两者之间的空气；c. 使用便利；d. 不会很快地从概略流溢；e. 提供适合的润滑，使探头在被检物概略易于移动；f. 耦合剂应是均匀的，且不含有固体粒子或气泡；g. 避免污染，并且没有腐化、毒性或危害，不容易燃；h. 在检测条件下，不容易冻结或汽化；i. 检测后易于清除.经常使用耦合剂有机油；糨糊；甘油；润滑脂（黄油）；水.机油倒霉于清除，还给焊缝返修带来倒霉.糨糊更有利于垂直、顶面探伤.耦合剂的另一重要特性是其声阻抗值应介于探头晶片与被检资料声阻抗值之间（Z2=√Z1•Z3，薄层介质声阻抗为两侧介质阻抗几何平均值时，声强透射率等于1，超声全透射）.操纵者的技巧对良好的耦合是重要因素，整个进程对探头施加均匀、固定压力，有助于排除空气泡和取得均匀的耦合层厚度.6. 探伤面：清除焊接飞溅、氧化皮、锈蚀、油漆、凹坑（用机械、化学办法均可）检测概略应平整，便于探头扫查移动.概略粗糙度≯μm.一般应打磨.a. 检测区宽度——焊缝自己加上焊缝两侧各相当于母材厚度30%的一段区域（5~10mm）.b. 探头移动区宽度：（P=2KT）一次反射法检测，应大于或等于1.25P；直射法检测，应大于或等于0.75P.c. 母材检测：C级检测有要求（较重要工件或图纸有要求时）应进行母材检测.仅作记实，不属于母材验收.看其是否有影响斜探头检测结果的分层类缺陷.母材检测要求：①. 2~5MHz直探头，晶片直径10~25mm；②. 检测灵敏度：无缺陷处第二次底波调为屏幕满刻度的100%；③. 缺陷信号幅度超出20%时，应标识表记标帜记实.7. 探测标的目的选择按照工件结构；坡口角度、形式；焊接中可能出现缺陷的标的目的性以及危害性缺陷.选用主声束尽量与其垂直的入射标的目的.B级查验：a.纵向缺陷检测：①.T=8~46mm时，单面双侧（一种K值探头，直射波和一次反射波法）检测；②.T>46~120mm时，双面双侧（一种K值，直射波法）检测.如受几何条件限制，也可在双面单侧或单面双侧采取两种K值探头检测.③.T>120~400mm时，双面双侧（两种K值，直射波法）检测.两探头折射角相差≮100 .b. 横向缺陷检测：①.在焊缝两侧，声束轴线与焊缝中心线夹角10~200作斜平行探测（正反两个标的目的）；②.若焊缝磨平，可在焊缝及热影响区上作两个标的目的的扫查；③. 电渣焊易出现人字形横裂纹，可用K1探头以450夹角在焊缝两侧，作正反两个标的目的的斜平行扫查.C级查验：a. 应将焊缝余高磨平；焊缝两侧的斜探头扫查区域之母材用直探头进行检测；b. T=8~46mm时，单面双侧（两种K值，探头折射角相差≮100，其中一个为450；一次反射法）检测；c. T>46~400mm时，双面双侧（两种K值，探头折射角相差≮100，一次反射波）检测；对于单侧坡口小于50的窄间隙焊缝，如有可能应增加对与坡口概略平行缺陷的有效检测办法（如串列扫查）；d. 应进行横向缺陷检测.8. 前沿、K值测定a.前沿测定：可在CSK-IA试块上，利用R50；R100圆弧测定.将探头放置在IA试块上，前后移动探头，找到最高波，量出探头前端至试块R100端距离X；此探头前沿尺寸L0=100-X.b. K值测定：①.利用CSK-IA试块上Φ50反射体；前后移动探头，找到最高波，量出探头前沿距试块端部水平距离L；L+ L0-35K=30②.利用CSK-ⅢA试块上Φ1×6孔，深20mm较好（避开近场）.找到最高波；量水平距离L.L+ L0-40K=209. 扫描速度（时基线）调节声程法：屏幕时基线显示为超声波传播距离（非K值探头用此法）.水平法：屏幕时基线显示为探头入射点至反射体投影到检测面的水平距离.（δ≤20mm时采取此法）深度法：屏幕时基线显示为反射体距检测面深度距离.（δ>20mm时采取此法）a. 利用CSK-IA试块上，R50、R100同心圆弧调节.在IA试块上，左右移动探头；屏幕上同时显示出R50、R100两反射波，找到最高波，波高80%（探头作前后移动，使两反射波高度相同）.按住探头不动，调节脉冲移位和深度旋钮，使R50；R100反射波前沿辨别对准h1；h2（计较得出）.扫描速度即调整完毕.. 水平法： h1= sinβ*50mm ；h2= sinβ*100mm求 h1；h2深度法：h1=cosβ*50mm ；h2=cosβ*100mmb. 利用CSK-ⅢA试块上，Φ1×6孔调节.①.在ⅢA试块上，选定两倍关系不合深度A、B两孔；（A 孔深度20mm；B孔深40mm）；移动探头，找到A孔最高波（波高80%）；调脉冲移位旋钮，使A波前沿对准h1；②.挪动探头，找到B孔最高波，波高80%；B 孔读数为Y；若Y不等于2h1，求两者之间的差X. X=︱2h1-Y ︴③.探头不动.调深度（微调）旋钮，移动B孔至Y±2X.再调脉冲移位旋钮，使B波回至2h1.④. 挪动探头，找到A孔最高波，若正对h1，即调整完毕.不然需重复上述步调.注：此法受反射体形状、尺寸影响，精确探伤时需进行修正.A孔B孔X10. 距离——波幅曲线的绘制a.距离——dB曲线：（表格形式数字标注）.b.距离——波幅曲线：将反射波幅用毫米（或%）绘在纸上或面板上.依据在对比试块上一组不合深度的人工反射体的反射波幅，实测得到一条基准线绘制而成.一般由评定线；定量线；判废线三条线组成；分三个区域.各线灵敏度依不合尺度而定.c.距离——波幅曲线制作：①. 距离——dB曲线制作测定探头入射点、K值；调好扫描速度.将探头置于查验尺度法则试块上，测距概略最近人工反射体，找到最高波；调增益使波高至80%，记下衰减器读数与孔深度；然后依次测不合深度孔（深度达将检测最大深度），调增益使得各孔波高达80%，记下此时衰减器dB数，填入表中便可.②.距离——波幅曲线绘制测定探头入射点、K值；调好扫描速度.将探头置于查验尺度法则试块上，测距概略最近人工反射体，找到最高波；调增益使波高至80%，按住探头不动，记下衰减器读数；并将波峰标在屏幕面板上.增益不动.依次测其它深度孔，并将各孔波峰标在屏幕面板上；连接各点，即成为该反射体距离—波幅基准线.按照尺度法则各条线灵敏度，调增益（衰减器），屏幕上这条基准线便可转换成所需的三条线中任意一条线.d.距离——波幅曲线实用若探伤中发明一缺陷波.找到最高波，按住探头不动.调节增益（衰减器），使该波峰至距离—波幅曲线上（此时屏幕上显示应是定量线SL），读衰减器读数f；计较f与定量线SL差值为△dB.该缺陷波幅应记实为SL±△dB.若时基线按深度法调节，在时基线上可直接读出缺陷深度H，并计较出水平距离L.若时基线按水平法调节，则在时基线上可直接读出缺陷水平距离L，并计较出深度H.深度法： L = K HL水平法： H= Ke.分段绘制曲线（适用模拟仪器）若被检工件厚度较大，屏幕上在最大检测距离处距离—波幅曲线位置会很低.扫查进程中的回动摇态变更不容易不雅察到，容易导致缺陷漏检.（曲线应绘制在屏幕20%高度以上区域）.可采纳分段绘制办法解决.办法、步调：在原曲线上某一点（中间或2/3；或二次波外），调增益，将灵敏度提高10dB（记实此读数）.再按常规办法依次将前面深度反射体波高标在屏幕上.实际探伤时，此点之前深度内用增益之前灵敏度探伤；此点之后深度规模，用增益后提高10dB以后的灵敏度.其它各条线灵敏度亦随之.11. 声能传输损耗差的测定a.声能损失造成原因：①. 材质衰减耦合状况②. 概略损失工件概略粗糙度曲率（工件形状）工件自己影响反射波幅的两个主要因素是：材质衰减和工件概略粗糙度及耦合状况造成的概略声能损失.JB/T4730-2005尺度法则：碳钢和低合金钢板材的材质衰减，在频率低于3MHz、声程不超出200mm时，或衰减系数小于0.01dB/mm时，可以不计.超出上述规模，在确定反射波幅时，应考虑材质衰减修正.b.横波材质衰减的测定：①. 制作与受检工件材质相同（近），厚40mm，概略粗糙度与对比试块相同的平面试块.A 1P 2P40mm②.斜探头按深度1：1调节仪器时基扫描线.③.另选用一只与该探头尺寸、频率、K值相同的斜探头，置于试块上，两探头入射点间距为1P，仪器调为一收一发状态，找到最大反射波，记实其波幅值H1（dB）.④.将两探头拉开到距离为2P的位置，找到最大反射波幅，记实其波幅值H2（dB）.⑤.衰减系数α可用下式求出：α=（H1-H2-△）/（S2-S1）S1=40/cosβ+L1S2=80/cosβ+L1L1=L0tanα/tanβ式中：L0——晶片到入射点的距离，简化处理亦可取L1=L0，mm；△——不考虑材质衰减时，声程S2、S1大平面的反射波幅差.（约为6dB）.如与对比试块的探测面测得波幅相差不超出1dB，则可不考虑工件的材质衰减.c. 传输损失差的测定：①. 斜探头按深度调节时基扫描线.②. 选用另一只与该探头尺寸、频率、K值相同的斜探头，置于对比试块上，两探头入射点间距为1P，仪器调为一收一发状态，找到最大反射波，记实其波幅值H1（dB）.40mm对比试块T工件母材③.在受检工件上（欠亨过焊接接头）同样测出接收波最大反射波幅，记实其波幅值H2（dB）.④.传输损失差△V按下式计较：△V=H1-H2-△1-△2式中：△1——不考虑材质衰减时，声程S1 、S2大平面的反射波幅dB差，可用式20lg（S2/S1）计较得出（dB）.S1——在对比试块中的声程，mm.S2——在工件母材中的声程，mm.△2——试块中声程S1与工件中声程S2的超声材质衰减差值，dB.如试块材质衰减系数小于0.01dB/mm，此项可不予考虑.d. 由工件曲率造成的概略声能损失：采取带曲率的对比试块，试块曲率半径为工件半径0.9~1.5倍.通过对比试验，进行曲面抵偿.综上所述：工件概略耦合差探伤灵敏度增益总量材质衰减量（最大检测声程）（dB）灵敏度要求（按照执行尺度确定）12. 扫查方法①.锯齿形扫查——粗扫查.沿W轨迹前后移动探头，（移动齿距≯晶片直径）并作10~15º左右转动.目的是发明倾斜缺陷.②.左右、前后扫查——左右扫查可测得缺陷长度；前后扫查可测定缺陷自身高度和深度.③.转角扫查——推断缺陷标的目的.④.环抱扫查——推断缺陷形状.环抱扫查时，波高不变，可定为点状缺陷.⑤.平行、斜平行扫查——用于查抄焊缝及热影响区横向缺陷.（与焊缝轴线成10~45º夹角，）灵敏度提高6dB.⑥.串列扫查——用于厚板窄间隙焊缝或垂直于概略缺陷检测.多采取K1两个探头串列式扫查.串列扫查回波位置不变；存在扫查死区.串列扫查锯齿形扫查前后扫查左右扫查转角扫查环抱扫查13. 探伤灵敏度选择a.距离波幅——曲线灵敏度按执行尺度法则选择.b.检测横向缺陷时，应将各线灵敏度均提高6dB.c.检测面曲率半径R≤W2/4时，距离—波幅曲线的绘制应在与检测面曲率相同的对比试块上进行.d.在一跨距声程内最大传输损失差大于2dB时应进行抵偿.e.扫查灵敏度不低于最大声程处的评定线灵敏度.14. 缺陷最大波幅测定将探头移至缺陷出现最大反射信号的位置，测定波幅大小，并确定区域.15. 缺陷位置测定a. 水平定位法：例：时基线调节为水平1：n.实际探伤中发明一缺陷，屏幕读数40，该缺陷水平距离即为n*40mm；埋藏深度为n*40/K.b. 深度定位法：例：时基线调节为深度1：n.实际探伤中发明一缺陷，屏幕读数40，该缺陷埋藏深度为n*40；水平距离为n*40*K.16. 缺陷指示长度测定a. 当缺陷波只有一个高点，且位于Ⅱ区及以上时，使波幅降到满刻度的80%后，用6dB法测长.b. 当缺陷波有多个高点，且位于Ⅱ区及以上时，使波幅降到满刻度的80%后，用端点6dB法测长.c. 当缺陷波位于Ⅰ区，认为有需要记实时，将探头左右移动，使波幅降到评定线，以此测定长度（绝对灵敏度法）.6dBⅡ区6dBΟ6dB法端点6dB法17. 缺陷评定与记实陈述资格人员按尺度评定、出具.18. 缺陷类型识别和性质估判缺陷性质测定：缺陷性质不但可利用缺陷反射波幅变更测定（静态波形），还可不雅察其动态波形的变更推定.探头移动时，球状或粗糙概略缺陷的反射波变更迟缓.为验证此类缺陷不但要使探头沿直线运动，，并且还需使探头反转展转改动声束瞄准标的目的.滑腻而平坦的缺陷比裂纹缺陷明显的产生前沿陡而宽度窄的反射波.a. 缺陷类型识此外一般办法：采取多种声束标的目的作多种扫查，如前后、左右、环抱、转动扫查；通过对各类超声信息综合评定进行识别.①. 点状缺陷回波特征：（气孔、小夹渣等体积性缺陷）回波幅度较小，探头前后、左右，转动扫查时波幅平滑，由零上升到最大值，又平滑的下降至零.环抱扫查时回波高度基底细同.A显示波幅静态波形最大反射幅度变更（包络线）点反射体回动摇态波形②. 线性缺陷回波特征：（线性条状夹渣、未焊透、未熔合等）有明显的指示长度，但不容易测出其断面尺寸.探头前后移动.类似点状波形变更.左右移动时，开始波幅平滑的由零上升到峰值，探头持续移动，波幅根本不变，或在±4dB 的规模内变更，最后又平稳的下降到零.波 A显示幅静态波形最大反射幅度变更（包络线）接近垂直入射时滑腻大平面反射体的回动摇态波形③. 体积状缺陷回波特征：（不法则大夹渣）有可测长度和明显断面尺寸.左右扫查类似线性条状波形变更，静态波形不圆滑；探头前后、左右移动时，回波幅度起伏不法则.这种缺陷在多标的目的或多种声束角度探头探测时，仍能探测到，回波高度呈不法则变更.波幅④. 平面状缺陷回波特征：（裂纹、面状未熔合、面状未焊透）有长度；自身高度和明显的标的目的性.概略既有滑腻的，也有粗糙的.探头在不合位置检测时，荧光屏上均呈现一个整齐不齐的回波.前后、左右扫查时，回波类似条状或体积性缺陷.对概略滑腻缺陷的作转动和环抱扫查时，与缺陷平面相垂直时，两侧回波高度迅速下降.对概略粗糙缺陷，环抱扫查两侧回波高度的变更不法则.波幅 A显示静态波形最大反射幅度变更（包络线）倾斜入射时不法则大反射体的回动摇态波形⑤. 多重缺陷回波特征：（密集气孔或再热裂纹等）前后、左右扫查时，在时基线上出现位置不合，次序也不法则的缺陷回波.探头移动时，信号时起时伏.每个信号单独呈点状缺陷特征.c.缺陷性质估判：估判依据——①结构与坡口形式；②母材与焊材；③焊接办法和焊接工艺；④缺陷位置、标的目的与回波高度；。
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超声波探伤用试块 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
第一临界角 当在第二介质中的折射纵波角等于 90度时称这时的纵波入射角为第一 临界角α I。这时在第二介质中已没 有纵波，只有横波。焊缝探伤用的横 波就是，经过界面波型转换得到的。
第二临界角 当纵波入射角继续增大时，在第二 介质中的横波折射角也增大，当βS达 90度时，第二介质中没有超声波， 超声波都在表面，为表面波。
波传播方向
空气
固体介质
表面波
横波
板波
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超声波声速 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
材料 钢 水 有机玻璃 铝 铜
纵波声速(m/s) 5900 1400 2720 6260 4700
束射特性
反射特性
传播特性
波型转换特性
人们正是利用了超声波的这些特性，发展了超声波探stitute of Nanjing Iron & Steel Co., Ltd.
超声波的波型 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
纵波
超声波探伤用的频率为 0.25MHz～15MHz，金属材料超 声波探伤常用频率为0.5MHz ～ 10MHz，其波长约10mm ～ 0.5mm 。
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超声波特性 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
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超声波探伤用试块 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
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汇 报 内 容 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
超声波探伤物理基础 超声波探伤仪、探头及试块 焊缝超声波探伤
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什么是超声波 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
超声波探头参数表示 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
基本频率 晶片材料 晶片尺寸 探头种类 特征
2.5 Ｂ 20 Ｚ
直探头 园晶片直径20ｍｍ 钛酸钡陶瓷 频率2.5MHz
5 P 6×6 Ｋ 3 Ｋ值为3
Ｋ表示折射角 矩形晶片6×6ｍｍ 钛酸铅陶瓷 频率5MHz
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超声波探伤仪 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
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用于焊缝检测的超声波斜探头的入射 角必须大于第一临界角而小于第二临 界角。 我国习惯：斜探头的横波折射角用横 波折射角度的正切值表 示，如K=2
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超声波探伤仪 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
超声波是声波的一种，是机械振动在弹性介质中传 播而形成的波动，通常以其波动频率 f 和人的可闻频
率加以区分超声波与其它声波种类：
声波 次声波 声波 超声波 特超声波
波动频率 f<20Hz 20Hz≤f≤20KHz 20KHz≤f≤103 MHz f>103 MHz
可闻频率 人耳不可闻 人耳可闻 人耳不可闻 人耳不可闻
横波声速(m/s) 3230 -1460 3080 2260
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超声波的反射、折射、波形转换 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
入射纵波反射 折射波型转换纵波倾斜入射到不同介
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超声波的反射、折射、波形转换 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
在有机玻璃与钢的介面： 第一临界角为α=27.2°，βS=33.3° 第二临界角为α=56.7°，βS=90°
质的表面时会产生反射纵波反射横折射纵 波折射横波，反射、折射角度符合一般的 反射折射定律。
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