焊接检验任务4-对接焊缝超声波探伤课件.ppt

1、 本章将重点讲述超声波的性质，直接接触法本章将重点讲述超声波的性质，直接接触法超声波探伤；简单介绍超声波探伤设备。超声波探伤；简单介绍超声波探伤设备。知识目标：知识目标：1）了解超声探伤的原理及应用；2）了解常用超声探伤设备和器材的性能特点；3）掌握超声探伤的相关知识和条件。技能目标：技能目标：1）会按超声探伤标准要求进行探伤过程基本操作；2）能够正确识别出缺陷；3）能够按照格式要求填写超声探伤检验报告。一、超声波的产生、性质及衰减一、超声波的产生、性质及衰减 二、超声波探伤设备简介二、超声波探伤设备简介 三、超声波探伤原理及其应用三、超声波探伤原理及其应用 四、直接接触法超声波探伤四、直接接

2、触法超声波探伤 声波及其分类声波及其分类 声波是一种机械波，它的频率（通常用字母声波是一种机械波，它的频率（通常用字母f f表示）范围表示）范围很宽，按照人的听力极限，将声波划分为三种：即次声波、很宽，按照人的听力极限，将声波划分为三种：即次声波、声波和超声波。其中：声波和超声波。其中：当当f f20Hz20Hz时，叫做次声波；时，叫做次声波；当当f f为为20Hz20Hz20kHz20kHz时，叫做声波；时，叫做声波；当当f f20kHz20kHz时，叫做超声波。时，叫做超声波。注：声波是人耳可以听得见的，而次声波和超声波则是人注：声波是人耳可以听得见的，而次声波和超声波则是人耳听不见也感觉

3、不到的耳听不见也感觉不到的 。目前金属探伤中最常用的产生超声波的方法是压电目前金属探伤中最常用的产生超声波的方法是压电法。法。超声波的产生与接收是利用超声波探头中压电晶片超声波的产生与接收是利用超声波探头中压电晶片的压电效应来实现的。的压电效应来实现的。探伤使用的超声波频率一般为探伤使用的超声波频率一般为0.50.510Mz10Mz，其中以，其中以2 25Mz5Mz最为常用。最为常用。压电法是利用压电晶体（水晶、钛酸钡、锆钛酸铅压电法是利用压电晶体（水晶、钛酸钡、锆钛酸铅和硫酸锂）来产生超声波。和硫酸锂）来产生超声波。用压电晶体切出的晶片称为压电晶片。用压电晶体切出的晶片称为压电晶片。压电晶片

4、具有压电效应，即晶片受拉应力或压应力压电晶片具有压电效应，即晶片受拉应力或压应力作用而变形时，会在晶片表面出现电荷；反之，在作用而变形时，会在晶片表面出现电荷；反之，在电荷或电场作用下，晶片会发生变形，前者称为正电荷或电场作用下，晶片会发生变形，前者称为正压电效应；后者称为逆压电效应。压电效应；后者称为逆压电效应。超声波是由压电晶片的逆压电效应产生的。超声波是由压电晶片的逆压电效应产生的。a)正压电效应 b)逆压电效应1 1、超声波具有、超声波具有良好的指向性良好的指向性2 2、超声波能在弹性介质中、超声波能在弹性介质中传播传播，不能在真空中传播，不能在真空中传播3 3、异质界面上的、异质界面

5、上的透射、反射、折射和波形转换透射、反射、折射和波形转换 4 4、具有可穿透物质和在物质中有、具有可穿透物质和在物质中有衰减衰减的特性的特性 直线性直线性 在弹性介质中能象光波一样沿直线传播，并符合几何光学在弹性介质中能象光波一样沿直线传播，并符合几何光学规律。规律。超声波在固定的介质中传播速度是常数超声波在固定的介质中传播速度是常数 束射性束射性 声源发出的超声波能集中在一定区域内定向辐射。声源发出的超声波能集中在一定区域内定向辐射。介质在传播超声波时，根据介质质点的振动方向与波的传播方向之间相互关系的不同，可将超声波分为纵波、横波、表面波和板波。1）纵波 声波在介质中传播时，介质质点振动方

6、向与波的传播方向相同的波，称之为纵波，如图43所示。纵波用字母“L”表示。它能在固体、液体和气体中传播。纵波的产生和接收都比较容易，因此在工业探伤和其它领域都得到较广泛的应用。2）横波 声波在介质中传播时，介质质点振动方向与波的传播方向相互垂直的波，称之为横波，如图44所示。横波用字母“S”表示。由于介质质点传播横波是通过交变的切应力作用，而液体、气体没有剪切弹性就不能传播横波。所以横波只能在固体中传播。横波探伤具有灵敏度较高，分辨力好以及探测范围大等优点，尤其是可以探测纵波难以探测的场合和焊缝等，应用也很广泛。3）表面波 仅在固体表面传播且介质表面质点做椭圆运动的声波，称之为表面波，如图45

7、所示。表面波用字母“R”表示。表面波的能量随深度的增加迅速减弱，其深度约为一个波长范围。在实际探伤中，表面波常用来检验工件表面裂纹和渗碳层表面质量。波波 形形定定 义义传播介质传播介质应用范围应用范围纵波纵波(L)(L)质点振动方向与波质点振动方向与波的传播方向相同的传播方向相同固 体、液固 体、液体、气体体、气体钢板、锻件、钢板、锻件、焊缝焊缝横波横波(S)(S)质点振动方向与波质点振动方向与波的传播方向垂直的传播方向垂直固体固体焊缝、钢管焊缝、钢管表面波表面波(R)(R)质点仅在固体表面质点仅在固体表面作椭圆形运动作椭圆形运动固体表面固体表面钢板、钢管、钢板、钢管、锻件表面锻件表面 超声波

8、在同一介质中传播时，纵波速度最快，横超声波在同一介质中传播时，纵波速度最快，横波次之，表面波最慢。波次之，表面波最慢。对同一频率在同一介质中传播的超声波纵波波长对同一频率在同一介质中传播的超声波纵波波长最长，横波次之，表面波最短。最长，横波次之，表面波最短。由于探测缺陷的分辨力（超声波分辨相邻缺陷的由于探测缺陷的分辨力（超声波分辨相邻缺陷的能力）与波长有关，波长越短分辨力越高，因此能力）与波长有关，波长越短分辨力越高，因此表面波的分辨力最高，横波次之，纵波最低。表面波的分辨力最高，横波次之，纵波最低。常见固体材料中纵波与横波的声速见表42。材料种类材料种类密度密度(g/cm(g/cm3 3)纵

9、波纵波C CL L(m/s)(m/s)横波横波C CS S(m/s)(m/s)铝铝2.762603080铸铁铸铁7.356003200钢钢7.859503230铜铜8.947002260有机玻璃有机玻璃1.1827301460陶瓷陶瓷2.456003500机油机油0.921400水水(20)1.01500空气空气0.0012340（1）垂直入射 当超声波垂直入射异质界面时发生透射、反射和绕射。超声波从一种介质垂直入射到第二种介质上时，其能量的一部分被反射而形成与入射波方向相反的反射波，又称为回波。其余能量则透过界面产生与入射波方向相同的透射波，如图46所示。异质界面上的反射是很严重的，尤其是固

10、气界面K=100，因此探伤中应在探头和工件之间加耦合剂，以防超声波全被反射而无法进入工件；而焊缝与其中缺陷构成的异质界面也正因为有极大的反射才使探伤成为可能，因为探伤中缺陷显示是探头接收到了缺陷的反射波。当界面尺寸df很小时，声波将能饶过其边缘继续前进，即产生波的绕射，如图47所示。（2）倾斜入射 当超声波从一种介质倾斜入射到另一种介质时，在异质界面将会发生波的反射和折射，并发生波形转换，如图48所示。钢钢0钢有机玻璃77钢变压器油81钢水88钢空气100有机玻璃变压器油17有机玻璃空气100 超声波的这一性质与射线相似，但超声波具有更强的穿透能力。因为超声波在物质中的传播实际上是声能的传播，

11、而声能与频率的平方成正比，而探伤所用超声波的频率远高于声波，所以超声波的能量很大。同时，超声波在大多数介质中，尤其是在钢等金属材料中传播时，传输损失小，传播距离大，一般可达数米远，因此超声波穿透金属的能力很强。这正是超声波探伤能探测较大深度的原因，这一点是其它探伤方法所不能比拟的。1 1散射引起的衰减散射引起的衰减 超声波在传播过程中，遇到不均匀的和各向异性的金属超声波在传播过程中，遇到不均匀的和各向异性的金属晶粒时则会在界面上发生散乱反射、折射和波形转换，晶粒时则会在界面上发生散乱反射、折射和波形转换，从而消耗超声波的能量，这种衰减称为散射衰减。从而消耗超声波的能量，这种衰减称为散射衰减。2

12、 2介质吸收引起的衰减介质吸收引起的衰减 由于质点之间的相对运动和相互摩擦使部分声能转换为由于质点之间的相对运动和相互摩擦使部分声能转换为热能，通过热传导引起衰减，这种衰减称为介质吸收引热能，通过热传导引起衰减，这种衰减称为介质吸收引起的衰减。起的衰减。3 3声束扩散引起的衰减声束扩散引起的衰减 超声波在传播过程中会发生扩散，且随传播距离的增加超声波在传播过程中会发生扩散，且随传播距离的增加，扩散程度也将会增大。声束扩散导致声束的截面增大，扩散程度也将会增大。声束扩散导致声束的截面增大，从而使单位面积上的声能减小。这种形式引起的超声，从而使单位面积上的声能减小。这种形式引起的超声波能量衰减称为

13、扩散衰减。波能量衰减称为扩散衰减。（一）超声波探伤仪（一）超声波探伤仪（二）探头（二）探头（三）试块（三）试块1.1.超声波探伤仪的分类：超声波探伤仪的分类：按超声波的连续性分类：脉冲波、连续波和调频波三种。按缺陷显示方式分类：探伤仪分为A型显示（缺陷波幅显示）、B型显示（缺陷侧视图象显示）、C型显示（缺陷俯视图象显示）和3D型显示（缺陷三维图象显示）三种。按超声波的通道数目：按超声波的通道数目又可将其分为单通道和多通道两种。焊缝探伤中广泛使用的是A型显示脉冲反射式单通道超声波探伤仪。2.A2.A型显示脉冲反射式超声波探伤仪型显示脉冲反射式超声波探伤仪（1）工作原理 A型脉冲反射式超声波探伤仪

14、电路原理框图如图410所示。该探伤仪示波屏上横坐标反映了超声波的传播时间，纵坐标反映了反射波的振幅，因此通过始波T与缺陷波F之间的距离，即可确定缺陷距离表面的位置，同时缺陷波F的高度可确定缺陷的大小。（2）探伤仪主要性能3 3数字式超声波探伤仪简介数字式超声波探伤仪简介TUD500手持式超声探伤仪如图4-11所示，是一种便携式工业无损探伤仪器，它能够快速便捷、无损伤、精确地进行工件内部多种缺陷（裂纹、夹杂、气孔等）的检测、定位、评估和诊断。既可以用于实验室，也可以用于工程现场。该探伤仪广泛地应用在制造业、钢铁冶金业、金属加工业、化工业等需要缺陷检测和质量控制的领域，也可以应用于航空航天、铁路交

15、通、锅炉压力容器等领域的在役安全检查与寿命评估。a)探伤仪外观 b)探伤仪的屏幕显示闸门基本ESCdB动态记录自动增益AVGCAL通道收发设置DACdBESC基本PrtSc闸门通道CALAVGDACTCG自动增益动态记录2NDF电池拉环 电池 遮光罩 接口盖 接收 发射 显示屏 波轮 支架 指示灯 键盘 1 1、探头种类与结构、探头种类与结构2 2、探头的主要参数、探头的主要参数3 3、探头型号、探头型号（1 1）直探头）直探头声束垂直于被检工件表面入射的探头称为直探头。声束垂直于被检工件表面入射的探头称为直探头。直探头用于发射和接收纵波。直探头用于发射和接收纵波。组成：组成：压电元件：产生和

16、接收超声波压电元件：产生和接收超声波 吸收块：吸收杂波吸收块：吸收杂波 保护膜：保护元件不受磨损保护膜：保护元件不受磨损 壳体：安装上述元件壳体：安装上述元件 1-晶片 2-保护膜 3-接地铜圈4-吸收块 5-金属盖 6-绝缘柱7-接触座 8-导线螺杆 9-接地片10-晶片座 11-金属外壳 12-地线（2 2）斜探头）斜探头利用透声斜楔块使声束倾斜于工件表面射入工件的利用透声斜楔块使声束倾斜于工件表面射入工件的探头称为斜探头。探头称为斜探头。用于发射和接收横波。用于发射和接收横波。组成：组成：探头蕊探头蕊 斜楔块斜楔块 壳体壳体 1吸收块 2斜楔块 3压电元件 4内部电源线 5外壳 6接头（

17、3 3）水浸聚焦探头）水浸聚焦探头 该探头是一种由超声探头和声该探头是一种由超声探头和声透镜组合而成的探头，可大幅度提高超声波的指向性，透镜组合而成的探头，可大幅度提高超声波的指向性，从而提高灵敏度和分辨力。从而提高灵敏度和分辨力。（4 4）双晶探头）双晶探头 双晶探头又称分割式双晶探头又称分割式TRTR探头，内含探头，内含两个压电晶片，分别为发射、接收晶片，中间用隔声两个压电晶片，分别为发射、接收晶片，中间用隔声层隔开。主要用于探测近表面缺陷和薄工件的测厚。层隔开。主要用于探测近表面缺陷和薄工件的测厚。1 1）折射角）折射角（或探头（或探头K K值）值）K K值大小决定声束入射工件的方向和在

18、工件中的传播途径，值大小决定声束入射工件的方向和在工件中的传播途径，可以依据该值进行缺陷的定位计算，因此探头使用磨损后可以依据该值进行缺陷的定位计算，因此探头使用磨损后应重新测量应重新测量K K值。值。2 2）前沿长度）前沿长度 声束入射点至探头前端面的距离称为前沿长度。声束入射点至探头前端面的距离称为前沿长度。3 3）声轴偏离角）声轴偏离角 主声束中心轴线与晶片中心法线的夹角。主声束中心轴线与晶片中心法线的夹角。探头型号由五部分组成，其排列顺序如下：探头型号由五部分组成，其排列顺序如下：第一位表示基本频率，用数字表示，单位为第一位表示基本频率，用数字表示，单位为MHzMHz。第二位表示晶片材

19、料，用化学元素符号的缩写表示第二位表示晶片材料，用化学元素符号的缩写表示。第三位表示晶片尺寸，用数字表示，单位为第三位表示晶片尺寸，用数字表示，单位为mmmm。其中圆。其中圆形晶片表示直径；方形晶片用长宽表示。形晶片表示直径；方形晶片用长宽表示。第四位表示探头种类，用汉语拼音缩写字母表示，直探第四位表示探头种类，用汉语拼音缩写字母表示，直探头也可以不标出，主要种类见表头也可以不标出，主要种类见表4747。探探 头头 种种 类类代代 号号直探头Z斜探头(用K值表示)K斜探头(用折射角表示)X水浸探头SJ表面波探头BM第五位表示探头特征第五位表示探头特征，斜探头K值或折射角(单位为)；水浸聚焦探头

20、为水中焦距，单位为mm，最末尾附加DJ表示点聚焦，附加XJ表示线聚焦。K(tan)11.522.53折射角()4556636872直探头直探头2.5 B 20 Z 圆晶片直径圆晶片直径(mm)钛酸钡陶瓷晶片钛酸钡陶瓷晶片基本频率基本频率2.5Mz5 P 6x6 K 3斜探头斜探头k=3以以K值表示的斜探头值表示的斜探头方形晶片尺寸方形晶片尺寸基本频率基本频率5.0Mz锆钛酸铅陶瓷晶片锆钛酸铅陶瓷晶片试块是按一定用途设计制作的具有简单形状人工反试块是按一定用途设计制作的具有简单形状人工反射体的试件。射体的试件。它是探伤标准的一个组成部分，是判定探伤对象的它是探伤标准的一个组成部分，是判定探伤对象

21、的重要尺度。重要尺度。超声波探伤的灵敏度通过试块来确定。超声波探伤的灵敏度通过试块来确定。试块分为标准试块和对比试块。试块分为标准试块和对比试块。标准试块是由法定机构对材质、形状、尺寸、性能等作出规定和检定的试块。CSKCSKIAIA试块的主要用途：试块的主要用途：利用利用R100mmR100mm圆弧面测定探头入射点和前沿长度，利用圆弧面测定探头入射点和前沿长度，利用50mm50mm孔的反射波测定斜探头折射角或孔的反射波测定斜探头折射角或K K值。值。校验探伤仪的水平线性和垂直线性。校验探伤仪的水平线性和垂直线性。利用利用1.5mm1.5mm横通孔的反射波调整探伤灵敏度，利用横通孔的反射波调整

22、探伤灵敏度，利用R100mmR100mm圆弧面调整探测范围。圆弧面调整探测范围。对比试块是指用于检测校准的试块。其外形尺寸应能代表对比试块是指用于检测校准的试块。其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。被检工件的特征，试块厚度应与被检工件的厚度相对应。如果涉及两种及两种以上不同厚度部件焊接接头的检测，如果涉及两种及两种以上不同厚度部件焊接接头的检测，试块的厚度应由其中最大厚度来确定。试块的厚度应由其中最大厚度来确定。（一）探伤原理及应用（一）探伤原理及应用直接接触法超声波探伤 1 1、垂直入射法、垂直入射法 2 2、斜角探伤法、斜角探伤法垂直入射法（简称垂直法）是采

23、用直探头将声束垂垂直入射法（简称垂直法）是采用直探头将声束垂直入射工件表面进行探伤。该法是利用纵波进行探直入射工件表面进行探伤。该法是利用纵波进行探伤，故又称纵波法伤，故又称纵波法，如图419所示。当直探头在工件探伤面上移动时，经过无缺陷处探伤仪示波屏上只有始波T和底波B，如图419a。如探头移到有缺陷处，且缺陷的反射面比声束小时，则示波屏上出现始波T、缺陷波F和底波B，如图419b。若探头移至大缺陷（缺陷比声束大，超声波全部被反射）处时，则示波屏上只出现始波T和缺陷波F，如图419c。垂直法探伤能发现与探伤面平行或近似于平行的缺垂直法探伤能发现与探伤面平行或近似于平行的缺陷，适用于厚钢板、轴

24、类、轮等几何形状简单的工陷，适用于厚钢板、轴类、轮等几何形状简单的工件。件。a)无缺陷 b)小缺陷 c)大缺陷 a)b)c)斜角探伤法（简称斜射法）是采用斜探头将声束倾斜入射工件表面进行探伤。由于它是利用横波进行探伤，故又称横波法，如图420所示。当斜探头在工件探伤面上移动时，若工件内没有缺陷，则声束在工件内经多次反射将以“W”形路径传播，此时在示波屏上只有始波T，如图420a。当工件存在缺陷，且该缺陷与声束垂直或倾斜角很小时，声束会被缺陷反射回来，此时示波屏上将显示出始波T、缺陷波F，如图420b。当斜探头接近板端时，声束将被端角或端面反射回来，此时在示波屏上将出现始波T和端角（面）波B，如

25、图420c。a)无缺陷 b)有缺陷 c)接近板端斜角探伤法能发现与探测表面成角度的缺陷，常用斜角探伤法能发现与探测表面成角度的缺陷，常用于焊缝、环状锻件、管材的检查。于焊缝、环状锻件、管材的检查。用斜角法探伤焊缝，缺陷位于探头前面斜下方，但对缺陷的准确定位，需要根据探头与缺陷的几何关系来确定，如图421所示。1 1、检验等级的确定、检验等级的确定2 2、探伤面及探伤方法的选择、探伤面及探伤方法的选择3 3、探头的选择、探头的选择4 4、探伤仪的调节、探伤仪的调节GB/T11345GB/T1134519891989标准中把检验划分为标准中把检验划分为A A、B B、C C三个级别：三个级别：A

26、A级级检验时完善程度最低，难度系数最小。适用于普通检验时完善程度最低，难度系数最小。适用于普通钢结构检验。钢结构检验。B B级级检验时完善程度一般，难度系数较大。适用于压力检验时完善程度一般，难度系数较大。适用于压力容器检验、船舶等。容器检验、船舶等。C C级级检验时完善程度最高，难度系数最大。适用于核容检验时完善程度最高，难度系数最大。适用于核容器与管道等检验。器与管道等检验。各检验等级的的检验范围见表各检验等级的的检验范围见表4 499。检验等级检验等级 板厚板厚 项目项目ABC5050100100100100100100100100探头角度数量探头角度数量11或或2222探伤面数量探伤面

27、数量11或或2212探伤侧数量探伤侧数量12222串列扫查串列扫查00 0或或22母材检验母材检验00 11纵向缺陷探测方向与次数纵向缺陷探测方向与次数12或或44610横向缺陷探测方向与次数横向缺陷探测方向与次数00或或40或或444选择探伤方法要根据工件的结构特点和采用的焊接选择探伤方法要根据工件的结构特点和采用的焊接方法（不同焊接方法产生的缺陷有一定的规律性）方法（不同焊接方法产生的缺陷有一定的规律性）的特点，并结合有关标准进行，见表的特点，并结合有关标准进行，见表410410。探伤面应根据不同的检验等级和板厚来选择。探伤面应根据不同的检验等级和板厚来选择。1）探伤前必须对与探头接触的焊

28、缝两侧进行修整，清除焊接时产生的飞溅、表面的油污和其它杂质，以便探头能自由移动。修整后的表面粗糙度应不大于Ra6.3m。2）要求铲平余高的焊缝，应将余高打磨到与母材平齐。而保留余高的焊缝，如焊缝表面有咬边、焊瘤和凹陷等，则应修磨成圆滑过渡，以免影响对检验结果的评定。板厚板厚/mm探探 伤伤 面面探伤方法探伤方法使用使用K值值A A级级B B级级C C级级2525单面单单面单侧侧单面双侧单面双侧或或双面单侧双面单侧直射法直射法一次反射一次反射法法2.5；2.0252550502.5；2.0；1.55050100100无无A级级直射法直射法1 1或或1.51.5；1 1和和1.51.5并用；并用；

29、1 1和和2.02.0并用并用100100双面双侧双面双侧1 1和和1.51.5或或2.02.0并并用用 （1 1）选择探头形式：焊缝探伤选用斜探头。）选择探头形式：焊缝探伤选用斜探头。（2 2）选择晶片尺寸：）选择晶片尺寸：实际探伤时，对大厚度工件和粗晶材料的探伤，常采用大晶片探头；而对较薄工件和表面曲率较大的工件的探伤，则选用小晶片探头。大多数探头的直径为540mm。（3 3）选择探头频率：）选择探头频率：频率高，探伤灵敏度高；但同时造成超声波的衰减增大且对工件的表面粗糙度要求提高。焊缝探伤时，推荐采用22.5Hz。（4 4）选择探头）选择探头K K值：值：焊缝探伤中，薄工件宜采用焊缝探伤

30、中，薄工件宜采用 K K 值大的探头；大厚度工件宜采用值大的探头；大厚度工件宜采用 K K 值小的探值小的探头。头。对有些要求比较严格的工件，探伤时最好采用不同K值的多个探头进行检查，以便发现不同方向的缺陷。K K值常因各种因素（探头磨损等）而发生变化，因此，探伤时必须对选定的探头K值进行重新校验。探头探头K K值测定值测定1 1）测定探头入射点）测定探头入射点 把探头放在把探头放在CSKCSKIBIB试块上前后移动，找出试块上前后移动，找出R100mmR100mm圆弧面圆弧面最高反射波，此时在斜楔块上与最高反射波，此时在斜楔块上与R100mmR100mm圆弧面圆心对应的圆弧面圆心对应的点即为

31、探头的入射点，同时还可求得入射点至探头底面前点即为探头的入射点，同时还可求得入射点至探头底面前端的距离，即前沿长度。端的距离，即前沿长度。2 2）测定探头值）测定探头值 利用利用50mm50mm孔的反射，用同样方法找出其最高反射波，此孔的反射，用同样方法找出其最高反射波，此时与入射点对应的时与入射点对应的K K值，即为探头值，即为探头K K值。值。一、任务描述一、任务描述 超声波探伤（简称UT）是应用最广泛的无损探伤方法之一。锅炉压力容器及各种重要的钢结构都是通过焊接方法加工制造的，其焊缝常采用超声波探伤方法（或与射线探伤配合）来检验；除此之外，如钢板、复合钢板、无缝钢管、锻件及铸件中的裂纹、

32、分层、夹渣、夹杂、夹砂、折叠、白点、重皮、疏松、缩孔等缺陷也常用超声波探伤，如图4-24所示。a)b)a)锅炉 b)锻件和铸件 使用焊条电弧焊焊接对接接头的双面焊试件，试件材料Q235，焊条E5015或E5016，尺寸为400mm300mm10mm，X形坡口。对其焊缝进行超声波探伤。超声波探伤通常要当即给出检验结果，因此一般安排二人同时工作，其中至少应有一名级人员担任主探。超声波探伤的依据是探伤工艺卡，探伤工艺卡应包括被检工件的原始原始数据、超声探伤的方法、部位、标准、技术要求等。1 1超声波探伤仪超声波探伤仪 A A型超声波探伤仪型超声波探伤仪2 2探头探头 2.5P132.5P1313K2

33、.513K2.5探头探头3 3试块试块 CSK-CSK-A A和和CSK-CSK-A A标准试块标准试块4 4试板试板 400mm400mm300mm300mm10mm10mm X X形坡口的双面焊焊缝形坡口的双面焊焊缝5 5耦合剂耦合剂 机油、甘油或工业糨糊机油、甘油或工业糨糊6 6检测标准检测标准 JB/T4730.3-2005,BJB/T4730.3-2005,B级级1确定检验区宽度 检验区宽度应是焊缝宽度加上焊缝两侧相当于母材厚度30的区域，一般为1020 mm 2确定探头移动区 直射法探伤时，移动区宽度L0.75P；一次反射法时，移动区宽度L1.25P 3用一个探头按照不同扫查方法对

34、焊缝进行探伤单探头的扫查方法锯齿形扫查、基本扫查、平行扫查、斜平行扫查4估判缺陷性质（1）气孔 单个气孔回波高度低，波形为单峰，较稳定，当探头绕缺陷转动时，缺陷波高大致不变，但探头定点转动时，反射波立即消失；密集气孔会出现一簇反射波，其波高随气孔大小而不同，当探头作定点转动时，会出现此起彼伏现象。（2）裂纹缺陷回波高度大，波幅宽，常出现多峰。探头平移时，反射波连续出现，波幅有变动；探头转动时，波峰有上下错动现象。（3）夹渣点状夹渣的回波信号类似于单个气孔。条状夹渣回波信号多呈锯齿状，波幅不高且形状多呈树枝状。探头平移和绕缺陷移动时，波幅都会发生变化。（4）未焊透 由于未焊透对超声波的反射率高，

35、波幅均较高。探平头移时，波形较稳定。在焊缝两侧探伤时，均能得到大致相同的反射波幅。（5）未熔合当声波垂直入射该缺陷表面时，回波高度大。探头平移时，波形稳定。焊缝两侧探伤时，反射波幅不同，有时只能从一侧探测到。5 5测定缺陷大小测定缺陷大小测定工件或焊接接头中缺陷的大小和数量称为缺陷定量。工件中的缺陷是多种多样的，但就其大小而言，可分为小于声束截面和大于声束截面两种。对于前者缺陷定量一般使用当量法；而对于后者缺陷定量常采用探头移动法6评定焊缝质量等级按照GB/T GB/T113451989和JB/T4730.3-2005标准规定进行焊缝质量评定。探伤前需要检测探头与探伤仪的组合性能和进行距离波幅

36、曲线的标定。距离波幅曲线表示了超声波探伤的灵敏度，是判断缺陷和焊缝质量的依据，它包含有三条曲线即评定线（EL）、定量线(SL)和判废线(RL)，如图430所示。评定线以上至定量线以下为区（弱信号评定区）；定量线至判废线以下为区（长度评定区）；判废线及以上区域为区（判废区）。检验等级检验等级 板厚板厚/mm/mm评定等级评定等级A A 级级B B级级C C级级8 850508 83003008 83003002/32/3；最小；最小1212/3/3；最小；最小1010 最大最大3030/3/3；最小；最小1010 最大最大20203/43/4；最小；最小12122/32/3；最小；最小1212

37、最大最大5050/2/2；最小；最小1010 最大最大30 30 ；最小；最小20203/43/4；最小；最小1616 最大最大75 75 2/32/3；最小；最小1212 最大最大50 50 超过超过级者级者 7.7.填写探伤记录与探伤报告填写探伤记录与探伤报告焊缝超声波探伤后，应将探伤数据、工件及工艺概况归纳在探伤的原始记录中，并签发检验报告。检验报告是焊缝超声波检验的存档文件，经质量管理人员审核后，正本发送委托部门，其副本由探伤部门归档，一般应保存7年以上。一、超声波探伤仪的调节一、超声波探伤仪的调节二、缺陷位置的测定二、缺陷位置的测定三、缺陷大小的测定三、缺陷大小的测定四、液浸法超声波

38、探伤四、液浸法超声波探伤五、双探头的扫查方法五、双探头的扫查方法六、焊缝超声波探伤的一般程序六、焊缝超声波探伤的一般程序工业超声波探伤中，实际操作由具有专业资质的无损检测人员来完成，具体操作如下：1.1.探伤范围的调节探伤范围的调节探伤范围的选择应以尽量扩大示波屏的观察视野为原则，一般要求受检工件的最大探测距离的反射信号位置应不小于刻度范围的2/3。探伤范围可通过仪器上的“深度（粗调）”旋钮，改变它的不同档级来调节。2.2.扫描速度的调节扫描速度的调节调节扫描速度的目的是为了利用缺陷波与始波的相对位置关系对缺陷进行准确定位。使用直探头探伤时，底面反射波很容易找到，可利用已知尺寸的试块不同底面反

39、射波的前沿，通过调节仪器上“深度”、“微调”、“水平”旋钮使其分别对准示波屏上相应刻度值来实现。探伤仪横波扫描速度有声程、水平和深度三种调节方法。在焊缝探伤中推荐：厚板（20mm）焊缝采用深度调节法；中薄板（20mm）焊缝采用水平调节法。3.3.距离距离波幅（波幅（dBdB）曲线的制作）曲线的制作依据GB/T113451989标准规定，板厚8mm100mm为时，可采用RB-2对比试块和深度调节定位法制作距离波幅曲线（DAC曲线）。4.4.探伤灵敏度的选定及其调整探伤灵敏度的选定及其调整（1）探伤灵敏度的选定 探伤灵敏度是指在确定的探测范围内的最大声程处发现规定大小缺陷的能力。它是仪器和探头组合

40、后的综合指标。可通过调节探伤仪上有关灵敏度的旋钮进行调节。超声波探伤的灵敏度是以发现规定采用的对比试块上的人工缺陷来判定的。（2）探伤灵敏度的调整 调整方法依据GB/T113451989规定，可采用距离波幅（dB）曲线图。测定缺陷在工作或焊接头中的位置称这为缺陷定位。缺陷定位实际上是确定缺陷与探头的相对位置。定位时是以探头入射点或前沿长度为基准，根据反射波在示波屏上的位置及扫描速度来确定缺陷距离基准点的水平距离L和距离探伤面的垂直距离Z（深度）。如图432所示。a)垂直入射法缺陷定位 b)斜角探伤时缺陷定位用垂直入射法探伤时，缺陷就在直探头的下面，缺用垂直入射法探伤时，缺陷就在直探头的下面，缺

41、陷定位只需确定缺陷在工件中的深度即可。陷定位只需确定缺陷在工件中的深度即可。当探伤仪按当探伤仪按1 1：n n调节纵波扫描速度时，则有调节纵波扫描速度时，则有Z Zf f=n=nf f式中 Z缺陷在工件中的深度（mm）；n 探伤仪调节比例系数，即超声波声程与屏幕显示距离的比值。示波屏上缺陷波前沿所对水平刻度值。缺陷在探头前方的下面，其位置可用入射点至缺陷的水平距离Lf、缺陷到探伤面的垂直距离Zf两个参数来确定。（1）水平调节法定位探伤仪按水平1：n调节横波扫描速度时，则有 直射法探伤 Lf=nf Zf=nf/K 一次反射法 Lf=nf Zf=2-nf/K式中 L 缺陷在工件中的水平距离（mm）

42、；Z缺陷在工件中的深度（mm）；缺陷波前沿所对水平刻度值；n 探伤仪调节比例系数；探伤厚度（mm）；K探头K值（K=tg）。（2）深度调节法定位 探伤仪按深度1：n调节横波扫描速度时，则有 直射法探伤 L=K n （48）Z=n 一次反射法探伤 L=K n （49）Z=2-n1.1.当量法当量法 其原理是把缺陷波与同声程的已知形状和尺寸其原理是把缺陷波与同声程的已知形状和尺寸的人工缺陷（平底孔或横孔）回波相比较，与的人工缺陷（平底孔或横孔）回波相比较，与缺陷反射波高相同的人工缺陷的尺寸即认为是缺陷反射波高相同的人工缺陷的尺寸即认为是该缺陷的当量。该缺陷的当量。当量法主要有当量曲线、当量计算法等

43、。当量法主要有当量曲线、当量计算法等。2.2.探头移动法探头移动法 对于尺寸或面积大于声束直径或断面的缺陷，对于尺寸或面积大于声束直径或断面的缺陷，一般采用探头移动法来测定其指示长度或范围。一般采用探头移动法来测定其指示长度或范围。1）当缺陷反射波只有一个高点或高点起伏小于4dB时，用降低6dB相对灵敏度法测长，如图434所示。2）在测长扫查过程中，如发现缺陷反射波峰值起伏变化，有多个高点，则以缺陷两端反射波最大值之间探头的移动长度确定为指示长度，即为端点峰值法，如图435所示。液浸法是将工件和探头头部浸在耦合液体中，探头不接触工件的探伤方法。根据工件和探头浸没方式，分为全没液浸法、局部液浸法

44、和喷流式局部液浸法等。其原理如图436所示。液浸法探伤由于探头与工件不直接接触，因此它具有探头不易磨损、声波的发射和接收比较稳定、探测速度快等优点。常用于坯材和型材（无缝钢管、不锈钢管等）、特殊工件（双金属的粘结层、复合材料等）和焊缝的精密探伤。其主要缺点是，它需要一些辅助设备，如液槽、探头桥架、探头操纵器等。同时，还由于液体耦合层一般较厚而声能损失较大。a）全没液浸法 b)局部液浸法 c)喷流式局部液浸法1直探头；2耦合液；3被测试件。双探头扫查是使用两个探头进行探伤扫查，一个用于发射超声波，另一个用于接收超声波。双探头的扫查方式有下列几种。（1）穿列扫查 如图437所示，其特点是将两个斜探

45、头垂直于焊缝做前后布置进行横方形或纵方形扫查。穿列扫查主要用于探测与探伤面垂直的平面状缺陷，如窄间隙焊中的边界未熔合，常用于板厚大于100mm的焊缝探伤及板厚大于40mm的窄间隙焊的焊缝探伤。（2）交叉扫查 如图438所示，将两个探头置于焊缝一侧或两侧且成6090布置，扫查时探头平行于焊缝移动。该法易于探测到焊缝中的横向或纵向面状缺陷。（3）V形扫查 如图439所示，将两个探头分别至于焊缝两侧且垂直于焊缝作对向布置。该法易于探测到与探伤面平行的面状缺陷，如多层焊中的层间未熔合。（1 1）委托检验）委托检验（2 2）指定检验人员）指定检验人员（3 3）了解焊接情况）了解焊接情况（4 4）粗探伤）

46、粗探伤 （5 5）精探伤）精探伤 （6 6）评定缺陷）评定缺陷 复习思考题：复习思考题：1 1超声波是如何产生的？超声波是如何产生的？2 2超声波的波形有哪几种？焊缝探伤应如何选择波形？超声波的波形有哪几种？焊缝探伤应如何选择波形？为什麽？为什麽？3 3使用斜探头探伤焊缝应如何对缺陷进行定位？使用斜探头探伤焊缝应如何对缺陷进行定位？4 4超声波探伤如何评定焊缝的质量等级？超声波探伤如何评定焊缝的质量等级？5 5用用K3K3横波斜探头探伤横波斜探头探伤20mm20mm厚的钢板焊缝，仪器按水平厚的钢板焊缝，仪器按水平1 11 1调节横波扫描速度，探伤中在水平刻度调节横波扫描速度，探伤中在水平刻度f f=36mm=36mm处发处发现一缺陷波，求此缺陷位置。现一缺陷波，求此缺陷位置。