超聲波怎麼測角焊縫

『壹』 超聲波無損檢測如何測角焊縫熔深

穩定回波最遠處就是熔深吧

『貳』 角焊縫的焊接探傷技巧

焊接探傷的方法有哪些：
探測金屬材料或部件內部的裂紋或缺陷。
常用的探傷方法有：X光射線探傷、超聲波探傷、磁粉探傷、滲透探傷、渦流探傷、γ射線探傷、螢光探傷、著色探傷等方法。
物理探傷就是不產生化學變化的情況下進行無損探傷。
一、什麼是無損探傷？ 答：無損探傷是在不損壞工件或原材料工作狀態的前提下，對被檢驗部件的表面和內部質量進行檢查的一種測試手段。
二、常用的探傷方法有哪些？ 答：常用的無損探傷方法有：X光射線探傷、超聲波探傷、磁粉探傷、滲透探傷、渦流探傷、γ射線探傷、螢光探傷、著色探傷等方法。
三、試述磁粉探傷的原理？ 答：它的基本原理是：當工件磁化時，若工件表面有缺陷存在，由於缺陷處的磁阻增大而產生漏磁，形成局部磁場，磁粉便在此處顯示缺陷的形狀和位置，從而判斷缺陷的存在。
四、試述磁粉探傷的種類？
1、按工件磁化方向的不同，可分為周向磁化法、縱向磁化法、復合磁化法和旋轉磁化法。
2、按採用磁化電流的不同可分為：直流磁化法、半波直流磁化法、和交流磁化法。
3、按探傷所採用磁粉的配製不同，可分為乾粉法和濕粉法。

五、磁粉探傷的缺陷有哪些？
答：磁粉探傷設備簡單、操作容易、檢驗迅速、具有較高的探傷靈敏度，可用來發現鐵磁材料鎳、鈷及其合金、碳素鋼及某些合金鋼的表面或近表面的缺陷；它適於薄壁件或焊縫表面裂紋的檢驗，也能顯露出一定深度和大小的未焊透缺陷；但難於發現氣孔、夾碴及隱藏在焊縫深處的缺陷。

六、缺陷磁痕可分為幾類？
答：1、各種工藝性質缺陷的磁痕；
2、材料夾渣帶來的發紋磁痕；
3、夾渣、氣孔帶來的點狀磁痕。

七、試述產生漏磁的原因？
答：由於鐵磁性材料的磁率遠大於非鐵磁材料的導磁率，根據工件被磁化後的磁通密度B＝μH來分析，在工件的單位面積上穿過B根磁線，而在缺陷區域的單位面積 上不能容許B根磁力線通過，就迫使一部分磁力線擠到缺陷下面的材料里，其它磁力線不得不被迫逸出工件表面以外出形成漏磁，磁粉將被這樣所引起的漏磁所吸引。

八、試述產生漏磁的影響因素？
答：1、缺陷的磁導率：缺陷的磁導率越小、則漏磁越強。
2、磁化磁場強度（磁化力）大小：磁化力越大、漏磁越強。
3、被檢工件的形狀和尺寸、缺陷的形狀大小、埋藏深度等：當其他條件相同時，埋藏在表面下深度相同的氣孔產生的漏磁要比橫向裂紋所產生的漏磁要小。

九、某些零件在磁粉探傷後為什麼要退磁？
答：某些轉動部件的剩磁將會吸引鐵屑而使部件在轉動中產生摩擦損壞，如軸類軸承等。某些零件的剩磁將會使附近的儀表指示失常。因此某些零件在磁粉探傷後為什麼要退磁處理。

十、超聲波探傷的基本原理是什麼？
答：超聲波探傷是利用超聲能透入金屬材料的深處，並由一截面進入另一截面時，在界面邊緣發生反射的特點來檢查零件缺陷的一種方法，當超聲波束自零件表面由探頭通至金屬內部，遇到缺陷與零件底面時就分別發生反射波來，在熒光屏上形成脈沖波形，根據這些脈沖波形來判斷缺陷位置和大小。

十一、超聲波探傷與X射線探傷相比較有何優的缺點？
答：超聲波探傷比X射線探傷具有較高的探傷靈敏度、周期短、成本低、靈活方便、效率高，對人體無害等優點；缺點是對工作表面要求平滑、要求富有經驗的檢驗人員才能辨別缺陷種類、對缺陷沒有直觀性；超聲波探 傷適合於厚度較大的零件檢驗。

十二、超聲波探傷的主要特性有哪些？
答：1、超聲波在介質中傳播時，在不同質界面上具有反射的特性，如遇到缺陷，缺陷的尺寸等於或大於超聲波波長時，則超聲波在缺陷上反射回來，探傷儀可將反射波顯示出來；如缺陷的尺寸甚至小於波長時，聲波將繞過射線而不能反射；
2、波聲的方向性好，頻率越高，方向性越好，以很窄的波束向介質中輻射，易於確定缺陷的位置。
3、超聲波的傳播能量大，如頻率為1MHZ（100赫茲）的超生波所傳播的能量，相當於振幅相同而頻率為1000HZ（赫茲）的聲波的100萬倍。

十三、超生波探傷板厚14毫米時，距離波幅曲線上三條主要曲線的關系怎樣？
答：測長線 Ф1 х 6 －12dB
定量線 Ф1 х 6 －6dB
判度線 Ф1 х 6 －2dB

十四、何為射線的「軟」與「硬」？
答：X射線穿透物質的能力大小和射線本身的波長有關，波長越短（管電壓越高），其穿透能力越大，稱之為「硬」；反之則稱為「軟」。

十五、用超生波探傷時，底波消失可能是什麼原因造成的？
答：1、近表表大缺陷；2、吸收性缺陷；3、傾斜大缺陷；4、氧化皮與鋼板結合不好。

十六、影響顯影的主要因素有哪些？
答：1、顯影時間；2、顯影液溫度；3、顯影液的搖動；4、配方類型；5、老化程度。

十七、什麼是電磁感應？
答：通過閉合迴路的磁通量發生變化，而在迴路中產生電動勢的現象稱為電磁感應；這樣產生電動勢稱為感應電動勢，如果導體是個閉合迴路，將有電流流過，其電流稱為感生電流；變壓器，發電機、各種電感線圈都是根據電磁感應原理工作。

二十五、簡述超生波探傷中，超生波在介質中傳播時引起衰減的原因是什麼？
答：1、超聲波的擴散傳播距離增加，波束截面愈來愈大，單位面積上的能量減少。
2、材質衰減一是介質粘滯性引起的吸收；二是介質界面雜亂反射引起的散射。

二十六、CSK－ⅡA試塊的主要作用是什麼？
答：1、校驗靈敏度；2、校準掃描線性。

二十七、影響照相靈敏度的主要因素有哪些？
答：1、X光機的焦點大小；2、透照參數選擇的合理性，主要參數有管電壓、管電流、曝光時間和焦距大小；3、增感方式；4、選用膠片的合理性；5、暗室處理條件；6、散射的遮擋等。

二十八、用超生波對餅形大鍛件探傷，如果用底波調節探傷起始靈敏度對工作底面有何要求？
答：1、底面必須平行於探傷面；
2、底面必須平整並且有一定的光潔度。

二十九、超聲波探傷選擇探頭K值有哪三條原則？
答：1、聲束掃查到整個焊縫截面；
2、聲束盡量垂直於主要缺陷；
3、有足夠的靈敏度。

三十、超聲波探傷儀主要有哪幾部分組成？
答：主要有電路同步電路、發電路、接收電路、水平掃描電路、顯示器和電源等部份組成。

三十一、發射電路的主要作用是什麼？
答：由同步電路輸入的同步脈沖信號，觸發發射電路工作，產生高頻電脈沖信號激勵晶片，產生高頻振動，並在介質內產生超聲波。

三十二、超聲波探傷中，晶片表面和被探工件表面之間使用耦合劑的原因是什麼？
答：晶片表面和被檢工件表面之間的空氣間隙，會使超聲波完全反射，造成探傷結果不準確和無法探傷。

三十三、JB1150－73標准中規定的判別缺陷的三種情況是什麼？
答：1、無底波只有缺陷的多次反射波。
2、無底波只有多個紊亂的缺陷波。
3、缺陷波和底波同時存在。

三十四、JB1150－73標准中規定的距離――波幅曲線的用途是什麼？
答：距離――波幅曲線主要用於判定缺陷大小，給驗收標准提供依據它是由判廢線、定量線、測長線三條曲線組成；
判廢線――判定缺陷的最大允許當量；
定量線――判定缺陷的大小、長度的控制線；測長線――探傷起始靈敏度控制線。

三十五、什麼是超聲場？
答：充滿超聲場能量的空間叫超聲場。

三十六、反映超聲場特徵的主要參數是什麼？
答：反映超聲場特徵的重要物理量有聲強、聲壓聲阻抗、聲束擴散角、近場和遠場區。

三十七、探傷儀最重要的性能指標是什麼？
答：分辨力、動態范圍、水平線性、垂直線性、靈敏度、信噪比。

三十八、超聲波探傷儀近顯示方式可分幾種？
答：1、A型顯示示波屏橫坐標代表超聲波傳遞播時間（或距離）縱坐標代表反射回波的高度；2、B型顯示示波屏橫坐標代表超聲波傳遞播時間（或距離），這類顯示得到的是探頭掃查深度方向的斷面圖；3、C型顯示儀器示波屏代表被檢工件的投影面，這種顯示能繪出缺陷的水平投影位置，但不能給出缺陷的埋藏深度。

三十九、超聲波探頭的主要作用是什麼？
答：1、探頭是一個電聲換能器，並能將返回來的聲波轉換成電脈沖；2、控制超聲波的傳播方向和能量集中的程度，當改變探 頭入射 角或改變超聲波的擴散角時，可使聲波的主要能量按不同的角度射入介質內部或改變聲波的指向性，提高解析度；3、實現波型轉換；4、控制工作頻率；適用於不同的工作條件。

四十、磁粉探頭的安全操作要求？
答：1、當工件直接通過電磁化時，要注意夾頭間的接觸不良、或用了太大的磁化電流引起打弧閃光，應戴防護眼鏡，同時不應在有可能燃氣體的場合使用；2、在連續使用濕法磁懸液時，皮膚上可塗防護膏；3、如用於水磁懸液，設備 須接地良好，以防觸電；4、在用繭火磁粉時，所用紫外線必須經濾光器，以保護眼睛和皮膚。

四十一、什麼是解析度？
答：指在射線底片或熒光屏上能夠識別的圖像之間最小距離，通常用每1毫米內可辨認線條的數目表示。

四十二、什麼是幾何不清晰度？
答：由半影造成的不清晰度、半影取決於焦點尺寸，焦距和工件厚度。

四十三、為什麼要加強超波探傷合錄和報告工作？
答：任何工件經過超聲波探傷後，都必須出據檢驗報告以作為該工作質量好壞的憑證，一份正確的探傷報告，除建立可靠的探測方法和結果外，很大程度上取決於原始記錄和最後出據的探傷報告是非常重要的，如果我們檢查了工件不作記錄也不出報告，那麼探傷檢查就毫無意義。

四十四、磁粉探傷中為什麼要使用靈敏試片？
答：使用靈敏試片目的在於檢驗磁粉和磁懸液的性能和連續法中確定試件表面有效磁場強度和方向以及操作方法是否正確等綜合因素。

四十五、什麼叫定影作用？
答：顯影後的膠片在影液中，分影劑將它上面未經顯影的溴化銀溶解掉，同時保護住黑色金屬銀粒的過程叫定影作用。

四十六、著色（滲透）探傷的基本原理是什麼？
答：著色（滲透）探傷的基本原理是利用毛細現象使滲透液滲入缺陷，經清洗使表面滲透液支除，而缺陷中的滲透殘瘤，再利用顯像劑的毛細管作用吸附出缺陷中殘瘤滲透液而達到檢驗缺陷的目的。

四十七、著色（滲透）探傷靈敏度的主要因素有哪些？
答：1、滲透劑的性能的影響；2、乳化劑的乳化效果的影響；3、顯像劑性能的影響；4、操作方法的影響；5、缺陷本身性質的影響。

四十八、在超聲波探傷中把焊縫中的缺陷分幾類？怎樣進行分類？
答：在焊縫超聲波探傷中一般把焊縫中的缺陷 分成三類：點狀缺陷、線狀缺陷、面狀缺陷。
在分類中把長度小於10mm的缺陷叫做點狀缺陷；一般不測長，小於10mm的缺陷按5mm計。把長度大於10mm的缺陷叫線狀缺陷。把長度大於10mm高度大於3mm的缺陷叫面狀缺陷。

四十九、膠片洗沖程序如何？
答：顯影、停影、定影、水洗、乾燥。

五十五、超聲波試塊的作用是什麼？
答：超聲波試塊的作用是校驗儀器和探頭的性能，確定探傷起始靈敏度，校準掃描線性。

五十六、什麼是斜探頭折射角β的正確值？
答：斜探頭折射角的正確值稱為K值，它等於斜探頭λ射點至反射點的水平距離和相應深度的比值。

五十七、當局部無損探傷檢查的焊縫中發現有不允許的缺陷時如何辦？
答：應在缺陷的延長方向或可疑部位作補充射線探傷。補充檢查後對焊縫質量仍然有懷疑對該焊縫應全部探傷。

五十八、非缺陷引起的磁痕有幾種？
答：1、局部冷 作硬化，由材料導磁變化造成的磁痕聚集；2、兩種不同材料的交界面處磁粉堆積；3、碳化物層組織偏析；4、零件截面尺寸的突變處磁痕；5、磁化電流過高，因金屬流線造成的磁痕；6、由於工件表面不清潔或油污造成的斑點狀磁痕。

五十九、磁粉檢驗規程包括哪些內容？
答：1、規程的適用范圍；2、磁化方法（包括磁化規范、工件表面的准備）；3、磁粉（包括粒度、顏色、磁懸液與熒光磁懸液的配製）。4、試片；5、技術操作；6、質量評定與檢驗記錄。

六十、磁粉探傷適用范圍？
答：磁粉探傷是用來檢測鐵磁性材料表面和近表面缺陷的種檢測方法。

六十一、超聲波探傷儀中同步信號發生器的主要作用是什麼？它主要控制哪二部分電路工作？
答：同步電路產生同步脈沖信號，用以觸發儀器各部分電路同時協調工作，它主要控制同步發射和同步掃描二部分電路。

六十二、無損檢測的目地？
答：1、改進製造工藝；2、降低製造成本；3、提高產品的可能性；4、保證設備的安全運行。

六十三、超聲波焊縫探傷時為缺陷定位儀器時間掃描線的調整有哪幾種方法？
答：有水平定位儀、垂直定位、聲程定位三種方法。

六十四、試比較乾粉法與濕粉法檢驗的主要優缺點？
答：乾粉法檢驗對近表面缺陷的檢出能力高，特別適於大面積或野外探傷；濕粉法檢驗對表面細小缺陷檢出能力高，特別適於不規則形狀的小型零件的批量探傷。

『叄』 實施超聲探傷時 . 應如何選擇超聲探頭

超聲波探傷中，超聲波的發射和接收都是通過探頭來實現的。探頭的種類很多，結構型式也不一樣。探傷前應根據被檢對象的形狀、衰減和技術要求來選擇探頭。探頭的選擇包括探頭型式、頻率、晶片尺寸和斜探頭K值的選擇等。
1.探頭型式的選擇
常用的探頭型式有縱波直探頭、橫波斜探頭表面波探頭、雙晶探頭、聚焦探頭等。一般根據工件的形狀和可能出現缺陷的部位、方向等條件來選擇探頭的型式，使聲束軸線盡量與缺陷垂直。
縱波直探頭只能發射和接收縱波，束軸線垂直於探測面，主要用於探測與探測面平行的缺陷，如鍛件、鋼板中的夾層、折疊等缺陷。
橫波斜探頭是通過波形轉換來實現橫波探傷的。主要用於探測與深測面垂直或成一定角的缺陷。如焊縫生中的未焊透、夾渣、未溶合等缺陷。
表面波探頭用於探測工件表面缺陷，雙晶探頭用於探測工件近表面缺陷。聚焦探頭用於水浸探測管材或板材。
2.探頭頻率的選擇
超聲波探傷頻率在O.5～10MHz之間，選擇范圍大。一般選擇頻率時應考慮以下因索。
(1)由於波的繞射，使超聲波探傷靈敏度約為，因此提高頻率，有利於發現更小的缺陷。
(2)頻率高，脈沖寬度小，分辨力高，有利於區分相鄰缺陷。
(3) 可知，頻率高，波長短，則半擴散角小，聲束指向性好，能量集中，有利於發現缺陷並對缺陷定位。
(4) 可知，頻率高，波長短，近場區長度大，對探傷不利。
(5) 可知，頻率增加，衰減急劇增加。
由以上分析可知，頻率的離低對探傷有較大的影響。頻率高，靈敏度和分辨力高，指向性好，對探傷有利。但頻率高，近場區長度大，衰減大，又對探傷不利。實際探傷中要全面分析考慮各方面的因索，合理選擇頻率。一般在保證探傷靈敏度的前提下盡可能選用較低的頻率。
對於晶粒較細的鍛件、軋製件和焊接件等，一般選用較高的頻率，長用2.5～5.0MHz。對晶粒較粗大的鑄件、奧氏體鋼等宜選用較低的頻率，常用O.5～2.5MHz。如果頻率過高，就會引起嚴重衰減，示波屏上出現林狀回波，信噪比下降，甚至無法探傷。
3.探頭晶片尺寸的選擇中科朴道超聲波探傷儀
探頭圓晶片尺寸一般為φ10～φ30mm，晶片大小對探傷也有一定的影響，選擇晶片尺寸時要考慮以下因素。
(l) 可知，晶片尺寸增加，半擴散角減少，波束指向性變好，超聲波能量集中，對探傷有利。
(2)由N=等可知，晶片尺寸增加，近場區長度迅速增加，對探傷不利。
(3)晶片尺寸大，輻射的超聲波能量大，探頭未擴散區掃查范圍大，遠距離掃查范圍相對變小，發現遠距離缺陷能力增強。
以上分析說明晶片大小對聲柬指向性，近場區長度、近距離掃查范圍和遠距離缺陷檢出能力有較大的影響。實際探傷中，探傷面積范圍大的工件時，為了提高探傷效率宜選用大晶片探頭。探傷厚度大的工件時，為了有效地發現遠距離的缺陷宜選用大晶片探頭。探傷小型工件時，為了提高缺陷定位定量精度宜選用小晶片探頭。探傷表面不太平整，曲率較大的工件時，為了減少耦合損失宜選用小晶片探頭。
4.橫渡斜探頭K值的選擇
在橫波探傷中，探頭的K值對探傷靈敏度、聲束軸線的方向，一次波的聲程(入射點至底面反射點的距離)有較大的影響。由圖l.39可知，對於用有機玻璃斜探頭探傷鋼制工傳，βs=40°(K=O.84)左右時，聲壓往復透射率最高，即探傷靈敏度最高。由K=tgβs可知，K值大，βs大，一次波的聲程大。因此在實際探傷中，當工件厚度較小時，應選用較大的K值，以便增加一次波的聲程，避免近場區探傷。當工件厚度較大時，應選用較小的K值。

下面給出最常用的超聲波斜探頭的選擇方案參考：
1.斜探頭K值與角度的對應關系
NO. K值 對應角度
1 K1 對應45度
2 K1.5 對應56.3度
3 K2 對應63.4度
4 K2.5 對應68.2度
5 K3 對應71.6度

2.焊縫探傷超聲波探頭的選擇方案參考
編號 被測工件厚度 選擇探頭和斜率 選擇探頭和斜率
1 4—5mm 6×6 K3 不銹鋼：1.25MHz （下同）
2 6—8mm 8×8 K3 鑄鐵：0.5—2.5 MHz（下同）
3 9—10mm 9×9 K3 普通鋼：5MHz （下同）
4 11—12mm 9×9 K2.5
5 13—16 mm 9×9 K2
6 17—25 mm 13×13 K2
7 26—30 mm 13×13 K2.5
8 31—46 mm 13×13 K1.5
9 47—120 mm 13×13( K2—K1)
10 121—400 mm 18×18 ( K2—K1)
20×20 ( K2—K1)

『肆』 超聲波探傷評定標准

超聲波探傷方法和探傷標准
中華人民共和國國家標准

1 主題內容與適用范圍
本標准規定了檢驗焊縫及熱影響區缺陷,確定缺陷位置、尺寸和缺陷評定的一般方法及探傷結果的分級方法.
本標准適用於母材厚度不小於8mm的鐵素體類鋼全焊透熔化焊對接焊縫脈沖反射法手工超聲波檢驗.
本標准不適用於鑄鋼及奧氏體不銹鋼焊縫;外徑小於159mm的鋼管對接焊縫;內徑小於等於200mm的管座角焊縫及外徑小於250mm和內外徑之比小於80%的縱向焊縫.
2 引用標准
ZB Y 344 超聲探傷用探頭型號命名方法
ZB Y 231 超聲探傷用探頭性能測試方法
ZB Y 232 超聲探傷用1號標准試塊技術條件
ZB J 04 001 A型脈沖反射式超聲探傷系統工作性能測試方法
3 術語
3.1 簡化水平距離l』
從探頭前沿到缺陷在探傷面上測量的水平距離.
3.2 缺陷指示長度△l
焊縫超聲檢驗中,按規定的測量方法以探頭移動距離測得的缺陷長度.
3.3 探頭接觸面寬度W
環縫檢驗時為探頭寬度,縱縫檢驗為探頭長度,見圖1.
3.4 縱向缺陷
大致上平行於焊縫走向的缺陷.
3.5 橫向缺陷
大致上垂直於焊縫走向的缺陷.
3.6 幾何臨界角β』
筒形工件檢驗,折射聲束軸線與內壁相切時的折射角.
3.7 平行掃查
在斜角探傷中,將探頭置於焊縫及熱影響區表面,使聲束指向焊縫方向,並沿焊縫方向移動的掃查方法.
3.8 斜平行掃查
在斜角探傷中,使探頭與焊縫中心線成一角度,平等於焊縫方向移動的掃查方法.
3.9 探傷截面
串列掃查探傷時,作為探傷對象的截,一般以焊縫坡口面為探傷截面,見圖2.
3.10 串列基準線
串列掃查時,作為一發一收兩探頭等間隔移動基準的線.一般設在離探傷截面距離為0.5跨距的位置,見圖2.
3.11 參考線
探傷截面的位置焊後已被蓋住,所以施焊前應予先在探傷面上,離焊縫坡口一定距離畫出一標記線,該線即為參考線,將作為確定串列基準線的依據,見圖3.
3.12 橫方形串列掃查
將發、收一組探頭,使其入射點對串列基準線經常保持等距離平行於焊縫移動的掃查方法,見圖4.
3.13 縱方形串列掃查
將發、收一組探頭使其入射點對串列基準線經常保持等距離,垂直於焊縫移動的掃查方法,見圖4.
4 檢驗人員
4.1 從事焊縫探傷的檢驗人員必須掌握超聲波探傷的基礎技術,具有足夠的焊縫超聲波探傷經驗,並掌握一定的材料、焊接基礎知識.
4.2 焊縫超聲檢驗人員應按有關規程或技術條件的規定經嚴格的培訓和考核,並持有相 考核組織頒發的等級資格證書,從事相對應考核項目的檢驗工作.
注:一般焊接檢驗專業考核項目分為板對接焊縫;管件對接焊縫;管座角焊縫;節點焊縫等四種.
4.3 超聲檢驗人員的視力應每年檢查一次,校正視力不得低於1.0.
5 探傷儀、探頭及系統性能
5.1 探傷儀
使用A型顯示脈沖反射式探傷儀,其工作頻率范圍至少為1-5MHz,探傷儀應配備衰減器或增益控制器,其精度為任意相鄰12dB誤差在±1dB內.步進級每檔不大於2dB, 總調節量應大於60dB,水平線性誤差不大於1%,垂直線性誤差不大於5%.
5.2 探頭
5.2.1 探頭應按ZB Y344標準的規定作出標志.
5.2.2 晶片的有效面積不應超過500mm2,且任一邊長不應大於25mm.
5.2.3 聲束軸線水平偏離角應不大於2°.
5.2.4 探頭主聲束垂直方向的偏離,不應有明顯的雙峰,其測試方法見ZB Y231.
5.2.5 斜探頭的公稱折射角β為45°、60°、70°或K值為1.0、1.5、2.0、2.5,折射角的實測值與公稱值的偏差應不大於2°(K值偏差不應超過±0.1),前沿距離的偏差應不大於1mm.如受工件幾何形狀或探傷面曲率等限制也可選用其他小角度的探頭.
5.2.6 當證明確能提高探測結果的准確性和可靠性,或能夠較好地解決一般檢驗時的困難而又確保結果的正確,推薦採用聚焦等特種探頭.
5.3 系統性能
5.3.1 靈敏度餘量
系統有效靈敏度必須大於評定靈敏度10dB以上.
5.3.2 遠場分辨力
a.直探頭:X≥30dB;
b.斜探頭:Z≥6dB.
5.4 探傷儀、探頭及系統性能和周期檢查
5.4.1 探傷儀、探頭及系統性能,除靈敏度餘量外,均應按ZB J04 001的規定方法進行測試.
5.4.2 探傷儀的水平線性和垂直線性,在設備首次使用及每隔3個月應檢查一次.
5.4.3 斜探頭及系統性能,在表1規定的時間內必須檢查一次.
6 試塊
6.1 標准試塊的形狀和尺寸見附錄A,試塊製造的技術要求應符合ZB Y232的規定,該試塊主要用於測定探傷儀、探頭及系統性能.
6.2 對比試塊的形狀和尺寸見附錄B.
6.2.1 對比試塊採用與被檢驗材料相同或聲學性能相近的鋼材製成.試塊的探測面及側面,在以2.5MHz以上頻率及高靈敏條件下進行檢驗時,不得出現大於距探測面20mm處的Φ2mm平底孔反射回來的回波幅度1/4的缺陷回波.
6.2.2 試塊上的標准孔,根據探傷需要,可以採取其他形式布置或添加標准孔,但應注意不應與試塊端角和相鄰標准孔的反射發生混淆.
6.2.3 檢驗曲面工件時,如探傷面曲率半徑R小於等於W2/4時,應採用與探傷面曲率相同的對比試塊.反射體的布置可參照對比試塊確定,試塊寬度應滿足式(1):
b≥2λ S/De (1)
式中 b----試塊寬度,mm;
λ--波長,mm;
S---聲程,m;
De--聲源有效直徑,mm
6.3 現場檢驗,為校驗靈敏度和時基線,可以採用其他型式的等效試塊.
7 檢驗等級
7.1 檢驗等級的分級
根據質量要求檢驗等級分為A、B、C三級,檢驗的完善程度A級最低,B級一般,C級最高,檢驗工作的難度系數按A、B、C順序逐級增高.應按照工件的材質、結構、焊接方法、使用條件及承受載荷的不同,合理的選用檢驗級別.檢驗等級應接產品技術條件和有關規定選擇或經合同雙方協商選定.
注:A級難度系數為1;B級為5-6;C級為10-12.
本標准給出了三個檢驗等級的檢驗條件,為避免焊件的幾何形狀限制相應等級檢驗的有效性,設計、工藝人員應考慮超聲檢驗可行性的基礎上進行結構設計和工藝安排.
7.2 檢驗等級的檢驗范圍
7.2.1 A級檢驗採用一種角度的探頭在焊縫的單面單側進行檢驗,只對允許掃查到的焊縫截面進行探測.一般不要求作橫向缺陷的檢驗.母材厚度大於50Mm時,不得採用A級檢驗.
7.2.2 B級檢驗原則上採用一種角度探頭在焊縫的單面雙側進行檢驗,對整個焊縫截面進行探測.母材厚度大於100mm時,採用雙面雙側檢驗.受幾何條件的限制,可在焊縫的雙面半日側採用兩種角度探頭進行探傷.條件允許時應作橫向缺陷的檢驗.
7.2.3 C級檢驗至少要採用兩種角度探頭在焊縫的單面雙側進行檢驗.同時要作兩個掃查方向和兩種探頭角度的橫向缺陷檢驗.母材厚度大於100mm時,採用雙面側檢驗.其他附加要求是:
a.對接焊縫余高要磨平,以便探頭在焊縫上作平行掃查;
b.焊縫兩側斜探頭掃查經過的母材部分要用直探頭作檢查;
c.焊縫母材厚度大於等於100mm,窄間隙焊縫母材厚度大於等於40mm時,一般要增加串列式掃查,掃查方法見附錄C.
8 檢驗准備
8.1 探傷面
8.1.1 按不同檢驗等級要求選擇探傷面.推薦的探傷面如圖5和表2所示.
8.1.2 檢驗區域的寬度應是焊縫本身再加上焊縫兩側各相當於母材厚度30%的一段區域,這個區域最小10mm,最大20mm,見圖6.
8.1.3 探頭移動區應清除焊接飛濺、鐵屑、油垢及其他外部雜技.探傷表面應平整光滑,便於探頭的自由掃查,其表面粗糙度不應超過6.3μm,必要時應進行打磨:
a.採用一次反射法或串列式掃查探傷時,探頭移動區應大於1.25P:
P=2δtgβ (2)
或P=2δK (3)
式中 P----跨距,mm;
δ--母材厚度,mm
b.採用直射法探傷時,探頭移動區應大於0.75P.
8.1.4 去除余高的焊縫,應將余高打磨到與鄰近母材平齊.保留余高的焊縫,如焊縫表面有咬邊,較大的隆起凹陷等也應進行適當的修磨,並作圓滑過渡以影響檢驗結果的評定.
8.1.5 焊縫檢驗前,應劃好檢驗區段,標記出檢驗區段編號.
8.2 檢驗頻率
檢驗頻率f一般在2-5MHz范圍內選擇,推薦選用2-2.5MHz公稱頻率檢驗.特殊情況下,可選用低於2MHz或高於2.5MHz的檢驗頻率,但必須保證系統靈敏度的要求.
8.3 探頭角度
8.3.1 斜探頭的折射角β或K值應依據材料厚度,焊縫坡口型式及預期探測的主要缺陷來選擇.對不同板厚推薦的探頭角度和探頭數量見表2.
8.3.2 串列式掃查,推薦選用公稱折射角為45°的兩個探頭,兩個探頭實際折射角相差不應超過2°,探頭前洞長度相差應小於2mm.為便於探測厚焊縫坡口邊緣未熔合缺陷,亦可選用兩個不同角度的探頭,但兩個探頭角度均應在35°-55°范圍內.
8.4 耦合劑
8.4.1 應選用適當的液體或糊狀物作為耦合劑,耦合劑應具有良好透聲性和適宜流動性,不應對材料和人體有作用,同時應便於檢驗後清理.
8.4.2 典型的耦合劑為水、機油、甘油和漿糊,耦合劑中可加入適量的"潤濕劑"或活性劑以便改善耦合性能.
8.4.3 在試塊上調節儀器和產品檢驗應採用相同的耦合劑.
8.5 母材的檢查
採用C級檢驗時,斜探頭掃查聲束通過的母材區域應用直探頭作檢查,以便探測是否有有探傷結果解釋的分層性或其他缺陷存在.該項檢查僅作記錄,不屬於對母材的驗收檢驗.母材檢查的規程要點如下:
a.方法:接觸式脈沖反射法,採用頻率2-5MHz的直探頭,晶片直徑10-25mm;
b.靈敏度:將無缺陷處二次底波調節為熒光屏滿幅的100%;
c.記錄:凡缺陷信號幅度超過熒光屏滿幅20%的部位,應在工件表面作出標記,並予以記錄.
9 儀器調整和校驗
9.1 時基線掃描的調節
熒光屏時基線刻度可按比例調節為代表缺陷的水平距離l(簡化水平距離l』);深度h;或聲程S,見圖7.
9.1.1 探傷面為平面時,可在對比試塊上進行時基線掃描調節,掃描比例依據工件工和選用的探頭角度來確定,最大檢驗范圍應調至熒光屏時基線滿刻度的2/3以上.
9.1.2 探傷面曲率半徑R大於W2/4時,可在平面對比試塊上或與探傷面曲率相近的曲面對比試塊上,進行時基線掃描調節.
9.1.3 探傷面曲率半徑R小於等於W2/4時,探頭楔塊應磨成與工件曲面相吻合,在6.2.3條規定的對比試塊上作時基線掃描調節.
9.2 距離----波幅(DAC)曲線的繪制
9.2.1 距離----波幅曲線由選用的儀器、探頭系統在對比試塊上的實測數據繪制見圖8,其繪制方法見附錄D,曲線由判廢線RL,定量線SL和評定線EL組成,不同驗收級別的各線靈敏度見表3.表中的DAC是以Φ3mm標准反射體繪制的距離--波幅曲線--即DAC基準線.評定線以上至定量線以下為1區(弱信號評定區);定量線至判廢線以下為Ⅱ區(長度評定區);判廢線及以上區域為Ⅲ區(判廢區).
9.2.2 探測橫向缺陷時,應將各線靈敏度均提高6dB.
9.2.3 探傷面曲率半徑R小於等於W2/4時,距離--波幅曲線的繪制應在曲面對比試塊上進行.
9.2.4 受檢工件的表面耦合損失及材質衰減應與試塊相同,否則應進行傳輸損失修整見附錄E,在1跨距聲程內最大傳輸損失差在2dB以內可不進行修整.
9.2.5 距離--波幅曲線可繪制在坐標紙上也可直接繪制在熒光屏刻度板上,但在整個檢驗范圍內,曲線應處於熒光屏滿幅度的20%以上,見圖9,如果作不到,可採用分段繪制的方法見圖10.

『伍』 簡述使用超聲波探傷判斷金屬內部裂紋的方法

鋼結構在現代工業中佔有重要地位，更是海洋石油行業重要的基礎設施，在國民經濟和社會發展中起到十分重要的作用。鋼結構在建造焊接過程中受到各種因素的影響，難免產生各種缺陷，甚至是裂紋等危害性較大的缺陷，若在建造過程中不及時發現並將其移除，將可能發生重大突發事件，甚至危及生命安全。因此，無損檢測在建造環節中尤為重要，目前常用的無損檢測方法有：射線檢測、超聲波檢測、磁粉檢測、滲透檢測等，而超聲波檢測由於其效率高、靈敏度高、無輻射無污染等優點，在海洋鋼結構的建造中得到廣泛的應用。
1 超聲波檢測基礎
超聲檢測是指超聲波與工件相互作用，就反射、透射和散射波進行研究，對工件進行宏觀缺陷檢測、幾何特性測量、組織結構和力學性能變化的檢測和表徵，並進而對其特定應用性進行評價的技術。
1.1 超聲波檢測原理
利用超聲波對材料中的宏觀缺陷進行探測，依據的是超聲波在材料中傳播時的一些特性，如：聲波在通過材料時能量會有損失，在遇到兩種介質的分界時，會發生反射等等，其工作原理是：
1）用某種方式向被檢試件中引入或激勵超聲波；
2）超聲波在試件中傳播並與其中的物體相互作用，其傳播的方向或特徵會被改變；
3）改變後的超聲波又通過檢測設備被檢測到，並可對其處理和分析；
4）根據接收的超聲波的特徵評估試件本身及其內部存在的缺陷特徵。
通常用以發現缺陷並對缺陷進行評估的基本信息為：
1）來自材料內部各種不連續的反射信號的存在及其幅值；
2）入射信號與接收信號之間的傳播時間；
3）聲波通過材料以後能量的衰減。
圖1 超聲檢測示意圖
1.2 超聲波檢測的優點和局限性
1.2.1 優點
與其他無損檢測方法相比，超聲檢測方法的主要優點有：
（1）適用於金屬、非金屬、復合材料等多種材料的無損評價。
（2）穿透能力強，可對較大厚度范圍的試件內部缺陷進行檢測，可進行整個試件體積的掃查。
（3）靈敏度高，可檢測到材料內部很小的缺陷。
（4）可較准確的測出缺陷的深度位置，這在很多情況下世十分必要的。
（5）設備輕便，對人體和環境無害，可作現場檢測。
1.2.2 局限性
（1）由於縱波脈沖反射法存在盲區，和缺陷取向對檢測靈敏度的影響，對位於表面和近表面的某些缺陷常常難以檢測。
（2）試件形狀的復雜性，如不規則形狀，小曲率半徑等，對超聲波檢測的課實施性有較大影響。
（3）材料的某些內部結構，如晶粒度，非均勻性等，會使靈敏度和信噪比變差。
2 橫向裂紋檢驗
橫向裂紋不僅給生產帶來困難，而且可能帶來災難性的事故。裂紋焊接中最危險的缺陷之一，他嚴重削弱了工件的承載能力和腐蝕能力，即使不太嚴重的裂紋，由於使用過程中造成應力集中，成為各種斷裂的斷裂源。正因為裂紋有如此大的危害性，像JB/T 4730， GB 11345，AWS D1.1， API RP 2X等國內外各大標准中都有「裂紋不可接受」等類似描述。而超聲波檢測對缺陷性質判定沒有射線檢測直觀，如果檢測方法不當等原因造成橫向裂紋的漏檢或誤判，其都有不良結果：若把其他缺陷判為橫向裂紋造成不必要的返修，進而影響材料韌性等性能；把裂紋判為點狀缺陷放過，則工程就存在較大的安全隱患。所以正確選擇探測方法和對回波特性分析，對橫向裂紋的超聲波檢測尤為重要。
2.1 探頭角度的選擇
縱波直探頭：橫向裂紋屬面狀缺陷，一般和探測面垂直，而0°直探頭適用於發現與探測面平行的缺陷，所以直探頭不能有效的探測出橫向裂紋。
橫波斜探頭：對同一缺陷，70°和60°探頭聲程較大，聲波能量由於被吸收和散射造成衰減嚴重，尤其只在檢測母材厚度較大的焊縫時，回波高度較低，對發現缺陷波和波形分析不利，進而影響是否為橫向裂紋的判定。而45°探頭具有聲束集中、聲程短衰減小，聲壓往復透射率高的特點，所以選用45°探頭具有良好的效果。圖2是70°，60°和45°探頭在相同的基準靈敏度的前提下，對同一橫向裂紋的回波比較：
（a）70°探頭回波 （b）60°探頭回波
（c）45°探頭回波
圖2 70°，60°和45°探頭對同一橫向裂紋的回波
2.2 橫向裂紋的掃查
圖3 焊縫UT掃查方式平面圖
常見的焊接缺陷（如夾渣、未熔合、未焊透等）大多與焊縫軸線平行或接近平行，或以點狀形式存在，針對這種情況，綜合使用圖3中的方式A、方式B和方式C即可，但該三種掃查方式對橫向裂紋等與焊縫軸線垂直（與聲束方向平行）的橫向缺陷無回波顯示，即無法被檢出。為能有效探出焊縫橫向裂紋應盡可能使聲束盡可能平行於焊縫。可用如下幾種掃查方式探測橫向裂紋：
2.2.1 騎縫掃查
如果焊縫較平滑或焊縫加強高已經打磨處理，探頭「騎」在焊縫上探測是檢查橫向裂紋的極為有效的方法，可採用在焊縫上直接掃查的方式，如圖3方式D所示。
2.2.2 斜平行掃查
若焊縫表面較為粗糙且不宜進行打磨處理，為探測出焊縫中的橫向裂紋，可用探頭與焊縫軸線成一個小角度或以平行於焊縫軸線方向移動掃查，如圖3方式E所示。 2.2.3 用雙探頭橫跨焊縫掃查法
將兩個斜探頭放在焊縫兩側，組成一發一收裝置，此時若焊縫中有橫向裂紋，發射的超聲波經反射後會被接收探頭接收從而檢出缺陷，如圖4所示。
圖4 雙探頭橫跨焊縫掃查法
該三種方法各有特點，斜平行掃查操作簡單、效率高、焊縫無需處理、耦合較好，但由於聲束方向與裂紋不能完全垂直而造成靈敏度不高；雙探頭橫跨焊縫掃查法操作精度要求高困難大、效率不高；騎縫掃查對焊縫表面要求較高，對埋弧焊或其他焊接方法但焊縫表面進過處理的焊縫，表面相對較平滑，能夠有效的耦合，該方法較為直接，且效率高，靈敏度高，所以在很多情況下「騎縫掃查」是首選。
2.3 掃查靈敏度
按照各項目業主所規定的標准調節。
3 橫向裂紋的判別
根據形狀，我們把缺陷分為點狀缺陷、線狀缺陷和面狀缺陷（裂紋、未熔合）。顯然，反射體形狀不同，超聲波反射特性必然存在一定的差異，反過來，通過分析反射波、缺陷位置、焊接工藝等信息，就可以推測缺陷的性質。
橫向裂紋具有較強的方向性，當聲束與裂紋垂直時，回波高度較大，波峰尖銳，探頭轉動時，聲束與裂紋角度變化，聲束能量被大量反射至其他位置而無法被探頭接收，回波高度急劇下降，這一特性是判定橫向裂紋的主要依據。
檢測過程中橫向裂紋的判別可以按以下步驟：
1）在掃查靈敏度下將探頭放在的焊縫縫上掃查（參考2.2節掃查方式）；
2）發現橫向顯示後，找到最高波，確定是否為缺陷回波；
3）定缺陷回波後，定出缺陷的具體位置，並在焊縫上做出標記；
4）探頭圍繞缺陷位置做環繞掃查（如圖5所示）；
圖5 環繞掃查示意圖 圖6 動態波形圖1
環繞掃查時回波高度基本相同，變化幅值不大，其動態波形如圖6所示，則可以判定其為點狀缺陷；若環繞掃查時其動態波形如圖7或圖8所示，結合靜態波形，可判斷為橫向裂紋，在條件允許的情況下可用同樣的方法到焊縫背面掃查確認。
圖7 動態波形圖2 圖8 動態波形圖3
5）若條件允許可打磨到裂紋深度，藉助磁粉檢驗（MT）進一步驗證。
圖9 橫向裂紋MT驗證
4 結論
超聲波探傷是檢出焊縫橫向裂紋的有效手段，尤其是厚壁焊縫，射線檢測靈敏度下降，難以發現其中的橫向裂紋。用超聲波檢測方法，選擇正確的參數、合適的掃查方式，掌握橫向裂紋的靜態和動態波形特點，能夠有效的判別橫向裂紋，這已舉措已經在海洋石油工程的各個項目中得到應用，並多次准確成功檢測出橫向裂紋，保證了多項工程質量。

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