第六章-脉冲反射法超声检测通用技术课件.ppt
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- 第六 脉冲 反射 超声 检测 通用 技术 课件
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1、脉冲反射法超声检测的基本步骤脉冲反射法超声检测的基本步骤1、工件情况2、检测前的准备工作3、仪器、探头、试块的选择4、仪器调节及灵敏度的确定5、耦合补偿6、扫查方式7、缺陷的测定、记录和评定8、出具报告9、仪器、探头系统的复核目录n 检测面的选择和准备 n 仪器与探头的选择 n 耦合剂的选用 n 纵波直探头检测技术 n 横波斜探头检测技术 n 影响缺陷定位、定量的主要因素 n 检测记录和报告 6.1 检测面的选择和准备 根本原则:根据被检测缺陷的位置、取向,使入射声束尽可能垂直于缺陷反射面; 缺陷的最大可能取向应根据 被检工件材质、坡口形式、焊接工艺等判断; 粗糙度应6.3m,表面应清除杂物、
2、松动氧化 皮、毛刺、油污等;6.2 仪器与探头的选择 v仪器的选择仪器的选择 v仪器和各项指标要符合检测对象标准规定的要求。v主要考虑:灵敏度、分辨力、定量要求,定位要求和便携、稳定等方面。1、对定位要求高时,应选择水平线性误差小的仪器2、对定量要求高时,应选择垂直线性误差小,衰减器精度高的仪器,3、对大型工件或粗晶材料工件探伤,可选择功率大,灵敏度余量高,信噪比高,低频性能好的仪器。4、对近表面缺陷检测要求高时,可选择盲区小,近区分辨好的仪器。5、室外现场检测,重量轻、荧光屏亮度高、抗干扰能力好的仪器。6.2 仪器与探头的选择v探头的选择探头的选择型式选择:原则为根据检测对象和检测目的决定焊
3、缝横波斜探头、纵波斜探头钢板、铸件纵波直探头钢管、水浸板材聚焦探头(线、点聚焦) 近表面缺陷双晶探头表面缺陷表面波探头螺栓端面检测及检测面较小小角度纵波斜探头6.2 仪器与探头的选择探头频率选择 标准: 0.510MHz,常用2.55MHz。1、超声波检测灵敏度/2,对钢用2.55MHz,为:纵波2.361.18,横波1.290.65,则纵波检测缺陷最小值为:0.61.2mm,横波检测缺陷最小值为:0.30.6mm。2、频率高,脉冲宽度小,分辨率高。3、频率高,半扩散角小,指向性好,发现小缺陷能力强。4、频率高,近场区大,对检测不利。5、频率高,衰减大,厚工件、粗晶材料选用低频。DfcD22.
4、 1arcsin22. 1arcsin0cfDDN44224323fFdca 6.2 仪器与探头的选择带宽的选择: 带宽:超声脉冲频率具有无数个频率,在主频率附近可利用的频率有一个范围,称带宽。 宽带探头:脉冲短,即脉冲宽度小,深度分辨率好,盲区小,灵敏度较低,信噪比好,适合粗晶材料探伤。 窄带探头:脉冲长,即脉冲宽度大,深度分辨率差,盲区大,灵敏度高,穿透力强。6.2 仪器与探头的选择晶片尺寸选择 晶片尺寸要满足标准要求,如满足JB/T4730-2005要求,即晶片面积500mm2,任一边长25mm。1、晶片大,半扩散角小,指向性好,声束轴线附近缺陷检出能力强。2、晶片大,近场区大,对检测不
5、利;辐射的超声波能量大,发现远距离缺陷能力强。3、考虑检测面的结构情况 如对小型工件,曲率大的工件复杂形状工件为便于耦合要用小晶片,对平面工件,晶片可大一些。DfcD22. 1arcsin22. 1arcsin0cfDDN44226.2 仪器与探头的选择v探头K值的选择1、保证声束扫到整个检测断面,对不同工件形状要具体分析选择。2、尽可能使检测声束与缺陷垂直,在条件许可时,尽量用K大些的探头。薄工件K大些,声程大,避免近场检测;厚工件K可小些。3、根据检测对象选K: 如单面焊根部未焊透,选K=0.7-1.43,检测灵敏度最高。6.3 耦合剂的选用 v 耦合耦合实现声能从探头向工件的传递,它可用
6、探测面上声强透过率来表示耦合的好 坏,声强透过率高,表示声耦合好。 v 耦合剂耦合剂在工件与探头之间表面,涂敷液体、排除空气,实现声能传递,该液体即耦合剂。常用:水,机油、甘油、水玻璃、化学浆糊,纤维素、洗洁精等v 对耦合剂的要求对耦合剂的要求 对工件表面和探头表面有足够浸润性,并有流动性,附着力强,易清洗 声阻抗大,应尽量和被检工件接近 对人体无害,对工件无腐蚀作用 来源广,价格低廉 性能稳定 6.3.3影响声耦合的主要因素影响声耦合的主要因素 耦合层厚度d 工件表面粗糙度耦合剂声阻抗工件表面形状6.3.3影响声耦合的主要因素影响声耦合的主要因素v 耦合层厚度dv 即半波长整数倍时声压透射率
7、为1,几乎无反射,声能全部透射。好象耦合层不存在。v 即四分之一波长奇数倍时,声压透射率最低,反射率最高。vd0,最好。2nd 412)(nd6.3.3影响声耦合的主要因素影响声耦合的主要因素v工件表面粗糙度1、同一耦合剂,随粗糙度增大,耦合效果差,反射回波低。2、声阻抗低的耦合剂,随粗糙度增大,耦合效果降低的更快。3、表面太光滑,耦合效果降不会显著增加,但探头移动困难。v 耦合剂声阻抗 同一检测面,耦合剂声阻抗越大耦合效果越好。 实际耦合剂声阻抗在1.52.5106公斤/米2,而钢声阻抗为45106公斤/米2。6.3.3影响声耦合的主要因素影响声耦合的主要因素v工件表面形状平面工件耦合最好。
8、凸曲面次之,点或线接触、凹曲面均耦合不好,中心不接触。曲率半径越大,耦合效果越好。6.4 纵波直探头检测技术 v6.4.1 仪器调整仪器调整 l时基线的调整,又叫扫描线比例调节,俗称定标。l实际是扫描速度和零偏调整两步,仪器自动校准,是两步并作一步走,手动校准可分步校准。l扫描速度调整的实质是声速校准。l声速校准正确的标志是:荧光屏上两次底波之间的距离等于板厚(扫描线比例1 1)或等于n分之一板厚(扫描线比例1 n) 。如:板厚为50mm,一二次底波在荧光屏4格和9格(扫描线比例1 1);板厚为100mm,一二次底波在荧光屏3格和5.5格(扫描线比例1 4)。l声速校准完成后,把一次底波在荧光
9、屏板厚位置,或把二次底波在荧光屏2倍板厚位置,零偏调整完毕。荧光屏0刻度即为工件表面0点,时基线的读数直接表示反射回波深度。l先校声速,后调零偏。cTt 6.4.1 仪器调整仪器调整nx1nx 6.4.1 仪器调整仪器调整检测灵敏度调整 1)试块法 将探头对准标准试块上人工缺陷探测使波高达到某基准波高,再根据工件厚度、要求、调节衰减器达到要求的灵敏度。试块和工件材质不同,衰减不同的补偿。 试块和工件表面粗糙度不同的补偿。 试块反射体声程和工件检测灵敏度要求声程不同引起补偿(扩散、材质)。 试块反射体和工件检测灵敏度要求的反射体种类不同引起补偿。 6.4.1 仪器调整仪器调整2)工件底波法调整灵
10、敏度 只要求出底波高与要求的检测灵敏度反射体之间回波高度差。方便、不用试块 不考虑表面补偿 不考虑材质衰减(底面缺陷和底波声程相同)l 大平底与平底孔的分贝差:l 2.5P20Z探头,400mm钢制大平底与同声程 2平底孔的分贝差:44dB。l 调整)3(2lg20lg202NxDxPPffB6.4.1 仪器调整仪器调整传输修正值的测定 1、试块与工件厚度相同时 试块上第一次回波B1调到基准波高时衰减器读数dB值V1 ,工件上第一次回波B1 读数dB值V2 ,则传输修正值dBV1V2(dB) dB为正,提高增益;dB为负,降低增益; 传输修正值是表面耦合损失和材质衰减的总和。2、 试块与工件厚
11、度不相同时按上述试块与工件同厚度测得的dB值,再按下式修正: 式中:X工工件声程(mm) X试试块声程(mm) 试工xxVlg2036.4.1 仪器调整仪器调整v工件材质衰减系数测定:1、衰减系数(T3N,且满足n3N/T,m=2n)式中: 衰减系数,dB/m(单程); (Bn-Bm)-两次衰减器的读数之差,dB; T工件检测厚度,mm; N单直探头近场区长度,mm; m、n底波反射次数。 2、衰减系数(T3N) v材质衰减系数超过4dB/m,应考虑修正 。TnmBBmn)-(26-TBB26-216.4 纵波直探头检测技术 v6.4.2 扫查扫查扫查到整个探伤面;声束扫查到整个工件检测范围内
12、全体积; 探头移动间距相邻有一定范围覆盖重叠区;扫查速度满足JB/T4730标准要求有效声束范围。 6.4 纵波直探头检测技术 v 6.4.3 缺陷的评定缺陷的评定缺陷位置确定 缺陷平面位置:找到缺陷最大反射波,缺陷位于探头主声束上,即在探头正下方工件内。 埋藏深度:根据缺陷波声程及扫描线比例计算得出。ffnx6.4 纵波直探头检测技术缺陷尺寸的评定 (1)回波高度法 a)缺陷回波高度法:根据缺陷回波高度比检测灵敏度下基准波高比较,确定缺陷大小。 b)底波高度法BF为缺陷处底波高度,F缺陷波高,BG无缺陷处底波高度。6.4 纵波直探头检测技术 (2)缺陷当量评定法(适用于小于声场的缺陷的当量测
13、定) a)试块对比法:将工件中自然缺陷与人工缺陷(试块上标准反射体)回波进行比较,定出的缺陷当量。当量尺寸。优点:明确直观,结果可靠,不受近场区的限制,对仪器的水平线性和垂直线性要求也不高,尤其是x3N的情况 。缺点:需要大量的试块,携带不方便。6.4 纵波直探头检测技术2)缺陷当量评定法(适用于小于声场的缺陷的当量测定) b)当量计算方法:利用规则形状反射体回波声压与缺陷回波声压(缺陷波高dB值)进行比较得到缺陷当量。v 测出缺陷回波高度与基准平底孔回波高度的分贝差 dB,则缺陷的当量尺寸d: dj、xj基准平底孔的直径与埋深, d、x缺陷的当量直径与埋深,v 测出缺陷回波高度与大平底的回波
14、高度的分贝差 dB,则缺陷的当量尺寸d: xD大平底距探头的距离。40)-(2-10 xxdBjjjxxdd20)-(2-2102xxdBDDxxd6.4 纵波直探头检测技术2)缺陷当量评定法 c)通用AVG曲线法:d=GD例3:2.5P14Z直探头检测420mm钢工件,在210mm处发现一缺陷比工件底波低26dB,求当量尺寸。查图:G=0.2d=0.214=2.8mmmmDN21422021420NxjAj0121021NxA6.4 纵波直探头检测技术 (3)缺陷延伸长度的测定(适用于缺陷尺寸大于声束截面时的缺陷) a)相对灵敏度法 相对灵敏度法是以缺陷最高回波为基准,使探头沿缺陷长度方向两
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