超聲波探傷

基本信息

中文名稱超聲波探傷作用檢查零件缺陷的一種方法主要優(yōu)點(diǎn)穿透能力強(qiáng)，探測(cè)深度可達(dá)數(shù)米 主要缺點(diǎn)要由有經(jīng)驗(yàn)的人員謹(jǐn)慎操作儀器介紹B型、C型探傷儀目錄1基本原理2主要特性3主要優(yōu)點(diǎn)4主要缺點(diǎn)5波段介紹6儀器介紹7應(yīng)用8優(yōu)點(diǎn)9局限缺點(diǎn)

折疊編輯本段基本原理超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)有多種波型，檢驗(yàn)中最常用的為縱波、橫波、表面波和板波。用縱波可探測(cè)金屬鑄錠、坯料、中厚板、大型鍛件和形狀比較簡(jiǎn)單的制件中所存在的夾雜物、裂縫、縮管、白點(diǎn)、分層等缺陷;用橫波可探測(cè)管材中的周向和軸向裂縫、劃傷、焊縫中的氣孔、夾渣、裂縫、未焊透等缺陷;用表面波可探測(cè)形狀簡(jiǎn)單的鑄件上的表面缺陷;用板波可探測(cè)薄板中的缺陷。折疊編輯本段主要特性超探儀是一種便攜式工業(yè)無(wú)損探傷儀器，它能夠快速便捷、無(wú)損傷、精確地進(jìn)行工件內(nèi)部多種缺陷(裂紋、夾雜、折疊、氣孔、砂眼等)的檢測(cè)、定位、評(píng)估和診斷。既可以用于實(shí)驗(yàn)室，也可以用于工程現(xiàn)場(chǎng)。本儀器能夠廣泛地應(yīng)用在制造業(yè)、鋼鐵冶金業(yè)、金屬加工業(yè)、化工業(yè)等需要缺陷檢測(cè)和質(zhì)量控制的領(lǐng)域，也廣泛應(yīng)用于航空航天、鐵路交通、鍋爐壓力容器等領(lǐng)域的在役安全檢查與壽命評(píng)估。它是無(wú)損檢測(cè)行業(yè)的必備。(1)超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，在不同質(zhì)界面上具有反射的特性，如遇到缺陷，缺陷的尺寸等于或大于超聲波波長(zhǎng)時(shí)，則超聲波在缺陷上反射回來(lái)，探傷儀可將反射波顯示出來(lái);如缺陷的尺寸甚至小于波長(zhǎng)時(shí)，聲波將繞過(guò)缺陷而不能反射;(2)波聲的指向性好，頻率越高，指向性越好，以很窄的波束向介質(zhì)中輻射，易于確定缺陷的位置.(3)超聲波的傳播能量大，如頻率為1MHZ(1兆赫茲)的超聲波所傳播的能量，相當(dāng)于振幅相同而頻率為1000HZ(赫茲)的聲波的100萬(wàn)倍。折疊編輯本段主要優(yōu)點(diǎn)①穿透能力強(qiáng)，探測(cè)深度可達(dá)數(shù)米;②靈敏度高，可發(fā)現(xiàn)與直徑約十分之幾毫米的空氣隙反射能力相當(dāng)?shù)姆瓷潴w;可檢測(cè)缺陷的大小通常可以認(rèn)為是波長(zhǎng)的1/2。③在確定內(nèi)部反射體的位向、大小、形狀及等方面較為準(zhǔn)確;④僅須從一面接近被檢驗(yàn)的物體;⑤可立即提供缺陷檢驗(yàn)結(jié)果;⑥操作安全,設(shè)備輕便。折疊編輯本段主要缺點(diǎn)①要由有經(jīng)驗(yàn)的人員謹(jǐn)慎操作;②對(duì)粗糙、形狀不規(guī)則、小、薄或非均質(zhì)材料難以檢查;③對(duì)所發(fā)現(xiàn)缺陷作十分準(zhǔn)確的定性、定量表征仍有困難;④. 不適合有空腔的結(jié)構(gòu);⑤. 除非拍照，一般少有留下追溯性材料。折疊編輯本段波段介紹人耳能夠感受到頻率高于20赫茲，低于20000赫茲的彈性波，所以在這個(gè)頻率范圍內(nèi)的彈性波又叫聲波。頻率小于20赫茲的彈性波又叫次聲波，頻率高于20000赫茲的彈性波叫做超聲波。次聲波和超聲波人耳都不能感受。利用材料及其缺陷的聲學(xué)性能差異對(duì)超聲波傳播的影響來(lái)檢驗(yàn)材料內(nèi)部缺陷的無(wú)損檢驗(yàn)方法。廣泛采用的是觀測(cè)聲脈沖在材料中反射情況的超聲脈沖反射法，此外還有觀測(cè)穿過(guò)材料后的入射聲波振幅變化的穿透法等。常用的頻率在0.5~5MHz之間。常用的檢驗(yàn)儀器為 A型顯示脈沖反射式超聲波探傷儀。根據(jù)儀器示波屏上反射信號(hào)的有無(wú)、反射信號(hào)和入射信號(hào)的時(shí)間間、反射信號(hào)的高度，可確定反射面的有無(wú)、其所在位置及相對(duì)大小。儀器的基本結(jié)構(gòu)和原理見(jiàn)圖1。折疊編輯本段儀器介紹在A型探傷儀的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的 B型、C型探傷儀，可得到不同方向反射面的信號(hào)，也可將B型、C型顯示組合以得到材料的內(nèi)部反射面的三維顯示圖。上述各種探傷儀均利用脈沖電信號(hào)激勵(lì)壓電換能器發(fā)射超聲波，但也可用渦流聲換能器來(lái)檢驗(yàn)導(dǎo)電材料。這種換能器的換能過(guò)程在被探傷件表面進(jìn)行，無(wú)須與材料接觸，也不需要耦合劑，就可檢驗(yàn)表面粗糙和溫度高至500℃以上的金屬材料，在冶金工業(yè)中應(yīng)用較多。超聲波在材料中傳播，由于吸收和散射等，強(qiáng)度會(huì)衰減，因此測(cè)量在諸如真空自耗爐中熔煉的合金材料中的衰減，有可能無(wú)損地了解材料組織均勻性的情況。脈沖反射式超聲波法同其他無(wú)損檢驗(yàn)方法相比。折疊編輯本段應(yīng)用折疊鋼閘門檢測(cè)鋼閘門在水利工程中大量使用，主要以優(yōu)質(zhì)鋼板為基材，通過(guò)焊接手段制做而成，表面采用橡膠止水、防腐方式為表面進(jìn)行噴沙除銹及熱噴鋅，廣泛應(yīng)用于水電站、水庫(kù)、排灌、河道、環(huán)境保護(hù)、污水處理、水產(chǎn)養(yǎng)殖等水利工程。鋼閘門的焊接質(zhì)量直接關(guān)系到閘門下游人民群眾生命、財(cái)產(chǎn)的安全，因此剛閘門的焊接質(zhì)量和焊接檢測(cè)方法至關(guān)重要。超聲波探傷作為無(wú)損檢測(cè)檢測(cè)方法之一，是在不破壞加工表面的基礎(chǔ)上，應(yīng)用超聲波儀器或設(shè)備來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，既可以檢查肉眼不能檢查的工件內(nèi)部缺陷，也可以大大提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。超聲波是一種機(jī)械波，有很高的頻率，頻率比超過(guò)20 千赫茲，其能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于振幅相同的可聞聲波的能量，具有很強(qiáng)的穿透能力。用于探傷的超聲波，頻率為0.4- 25 兆赫茲，其中用得最多的是1- 5 兆赫茲。由于能夠快速便捷、無(wú)損傷、精確地進(jìn)行工件內(nèi)部多種缺陷的檢測(cè)、定位，并且超聲波探傷具有探測(cè)距離大，探傷裝置體積小，重量輕，便于攜帶到現(xiàn)場(chǎng)探傷，檢測(cè)速度快，而且探傷中只消耗耦合劑和磨損探頭，總的檢測(cè)費(fèi)用較低等特點(diǎn)，所以它的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。利用超聲波探傷，主要有穿透法探傷和反射法探傷兩種方式。穿透法探傷使用兩個(gè)探頭，一個(gè)用來(lái)發(fā)射超聲波，一個(gè)用來(lái)接收超聲波。檢測(cè)時(shí)，兩個(gè)探頭分置在工件兩側(cè)，根據(jù)超聲波穿透工件后能量的變化來(lái)判別工件內(nèi)部質(zhì)量。反射法探傷高頻發(fā)生器產(chǎn)生的高頻脈沖激勵(lì)信號(hào)作用在探頭上，所產(chǎn)生的波向工件內(nèi)部傳播，如工件內(nèi)部存在缺陷，波的一部分作為缺陷波被反射回來(lái)，發(fā)射波的其余部分作為底波也將反射回來(lái)。根據(jù)發(fā)射波、缺陷波、底波相對(duì)于掃描基線的位置可確定缺陷位置;根據(jù)缺陷波的幅度可確定缺陷的大小;根據(jù)缺陷波的形狀可分析缺陷的性質(zhì);如工件內(nèi)部無(wú)缺陷，則只有發(fā)射波和底波。探傷過(guò)程中，首先要了解圖紙對(duì)焊接質(zhì)量的技術(shù)要求。鋼結(jié)構(gòu)的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)GB50205- 2001《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》來(lái)執(zhí)行的。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:對(duì)于圖紙要求焊縫焊接質(zhì)量等級(jí)為一級(jí)時(shí)評(píng)定等級(jí)為Ⅱ級(jí)時(shí)規(guī)范規(guī)定要求做100%超聲波探傷;對(duì)于圖紙要求焊縫焊接質(zhì)量等級(jí)為二級(jí)時(shí)評(píng)定等級(jí)為Ⅲ級(jí)時(shí)規(guī)范規(guī)定要求做20%超聲波探傷;對(duì)于圖紙要求焊縫焊接質(zhì)量等級(jí)為三級(jí)時(shí)不做超聲波內(nèi)部缺陷檢查。在此值得注意的是超聲波探傷用于全熔透焊縫，其探傷比例按每條焊縫長(zhǎng)度的百分?jǐn)?shù)計(jì)算，并且不小于200mm。對(duì)于局部探傷的焊縫如果發(fā)現(xiàn)有不允許的缺陷時(shí)，應(yīng)在該缺陷兩端的延伸部位增加探傷長(zhǎng)度，增加長(zhǎng)度不應(yīng)小于該焊縫長(zhǎng)度的10%且不應(yīng)小于200mm，當(dāng)仍有不允許的缺陷時(shí)，應(yīng)對(duì)該焊縫進(jìn)行100%的探傷檢查。另外還應(yīng)該知道待測(cè)工件母材厚度、接頭型式及坡口型式。一般地母材厚度在8- 16mm 之間，坡口型式有I型、單V型、X型等幾種形式。在弄清楚以上這此東西后才可以進(jìn)行探傷前的準(zhǔn)備工作。在每次探傷操作前都必須利用標(biāo)準(zhǔn)試塊(CSK- IA、CSK- ⅢA)校準(zhǔn)儀器的綜合性能，校準(zhǔn)面板曲線，以保證探傷結(jié)果的準(zhǔn)確性。(1)探測(cè)面的修整:應(yīng)清除焊接工作表面飛濺物、氧化皮、凹坑及銹蝕等，光潔度一般低于▽4。焊縫兩側(cè)探傷面的修整寬度一般為大于等于2KT+50mm， (K:探頭K值，T:工件厚度)。一般的根據(jù)焊件母材選擇K值為2.5 探頭。例如:待測(cè)工件母材厚度為10mm，那么就應(yīng)在焊縫兩側(cè)各修磨100mm。(2)耦合劑的選擇應(yīng)考慮到粘度、流動(dòng)性、附著力、對(duì)工件表面無(wú)腐蝕、易清洗，而且經(jīng)濟(jì)，綜合以上因素選擇漿糊作為耦合劑。(3)由于母材厚度較薄因此探測(cè)方向采用單面雙側(cè)進(jìn)行(4)由于板厚小于20mm所以采用水平定位法來(lái)調(diào)節(jié)儀器的掃描速度。(5)在探傷操作過(guò)程中采用粗探傷和精探傷。為了大概了解缺陷的有無(wú)和分布狀態(tài)、定量、定位就是精探傷。使用鋸齒形掃查、左右掃查、前后掃查、轉(zhuǎn)角掃查、環(huán)繞掃查等幾種掃查方式以便于發(fā)現(xiàn)各種不同的缺陷并且判斷缺陷性質(zhì)。(6)對(duì)探測(cè)結(jié)果進(jìn)行記錄，如發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷對(duì)其進(jìn)行評(píng)定分析。焊接對(duì)頭內(nèi)部缺陷分級(jí)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11345- 2013《焊縫無(wú)損檢測(cè) 超聲檢測(cè) 技術(shù)、檢測(cè)等級(jí)和評(píng)定》的規(guī)定，來(lái)評(píng)判該焊否合格。如果發(fā)現(xiàn)有超標(biāo)缺陷，向車間下達(dá)整改通知書，令其整改后進(jìn)行復(fù)驗(yàn)直至合格。一般的焊縫中常見(jiàn)的缺陷有:氣孔、夾渣、未焊透、未熔合和裂紋等。到目前為止還沒(méi)有一個(gè)成熟的方法對(duì)缺陷的性質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)判，只是根據(jù)熒光屏上得到的缺陷波的形狀和反射波高度的變化結(jié)合缺陷的位置和焊接工藝對(duì)缺陷進(jìn)行綜合估判。折疊缺陷防止措施1) 氣孔。單個(gè)氣孔回波高度低，波形為單峰，較穩(wěn)定。從各個(gè)方向探測(cè)，反射波大體相同，但稍一動(dòng)探頭就消失，密集氣孔會(huì)出現(xiàn)一簇反射波，波高隨氣孔大小而不同，當(dāng)探頭作定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)此起彼落的現(xiàn)象。產(chǎn)生這類缺陷的原因主要是焊材未按規(guī)定溫度干，焊條藥皮變質(zhì)脫落、焊芯銹蝕，焊絲清理不干凈，手工焊時(shí)電流過(guò)大，電弧過(guò)長(zhǎng)等。防止這類缺陷防止的措施有:不使用藥皮開(kāi)裂、剝落、變質(zhì)及焊芯銹蝕的焊條，生銹的焊絲必須除銹后才能使用。所用焊接材料應(yīng)按規(guī)定溫度烘干，坡口及其兩側(cè)清理干凈，并要選用合適的焊接電流、電弧電壓和焊接速度等。2) 夾渣。點(diǎn)狀?yuàn)A渣回波信號(hào)與點(diǎn)狀氣孔相似。條狀?yuàn)A渣回波信號(hào)多呈鋸齒狀波幅不高，波形多呈樹(shù)枝狀，主峰邊上有小峰，探頭平移波幅有變動(dòng)，從各個(gè)方向探測(cè)時(shí)反射波幅不相同。這類缺陷產(chǎn)生的原因有:焊接電流過(guò)小，速度過(guò)快，熔渣來(lái)不及浮起，被焊邊緣和各層焊縫清理不干凈，其本金屬和焊接材料化學(xué)成分不當(dāng)，含硫、磷較多等。防止措施有:正確選用焊接電流，焊接件的坡口角度不要太小，焊前必須把坡口清理干凈，多層焊時(shí)必須層層清除焊渣;并合理選擇運(yùn)條角度焊接速度等。3) 未焊透。反射率高，波幅也較高，探頭平移時(shí)，波形較穩(wěn)定，在焊縫兩側(cè)探傷時(shí)均能得到大致相同的反射波幅。其產(chǎn)生原因一般是:坡口純邊間隙太小，焊接電流太小或運(yùn)條速度過(guò)快，坡口角度小，運(yùn)條角度不對(duì)以及電弧偏吹等。防止措施有:合理選用坡口型式、裝配間隙和采用正確的焊接工藝等。4)未熔合。探頭平移時(shí)，波形較穩(wěn)定，兩側(cè)探測(cè)時(shí)，反射波幅不同，有時(shí)只能從一側(cè)探到。其產(chǎn)生的原因:坡口不干凈，焊速太快，電流過(guò)小或過(guò)大，焊條角度不對(duì)，電弧偏吹等。防止措施:正確選用坡口和電流，坡口清理干凈，正確操作防止焊偏等。5) 裂紋?；夭ǜ叨容^大，波幅寬，會(huì)出現(xiàn)多峰，探頭平移時(shí)反射波連續(xù)出現(xiàn)波幅有變動(dòng)，探頭轉(zhuǎn)時(shí)，波峰有上下錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象。熱裂紋產(chǎn)生的原因是:焊接時(shí)熔池的冷卻速度很快，造成偏析;焊縫受熱不均勻產(chǎn)生拉應(yīng)力。防止措施:限制母材和焊接材料中易偏析元素和有害雜質(zhì)的含量，主要限制硫含量，提高錳含量;提高焊條或焊劑的堿度，以降低雜質(zhì)含量，改善偏析程度;改進(jìn)焊接結(jié)構(gòu)形式，采用合理的焊接順序，提高焊縫收縮時(shí)的自由度。折疊編輯本段優(yōu)點(diǎn)(1)超聲波的聲束能集中在特定的方向上，在介質(zhì)中沿直線傳播，具有良好的指向性;(2)超聲波在介質(zhì)中的傳播過(guò)程中，會(huì)發(fā)生衰減和散射;(3)超聲波在異種介質(zhì)的界面上將產(chǎn)生反射、折射和波型轉(zhuǎn)換。利用這些特性，可以獲得從缺陷界面反射回來(lái)的反射波，從而達(dá)到探測(cè)缺陷的目的;(4)超聲波的能量比聲波大得多;(5)超聲波在固體中的傳輸損失小，探測(cè)深度大。由于超聲波在異質(zhì)界面上會(huì)發(fā)生反射、折射等現(xiàn)象，尤其不能通過(guò)氣體與固體的界面。如果金屬中有氣孔、裂紋、分層之類的缺陷(缺陷中有氣體)或夾渣之類的缺陷(缺陷中有異種介質(zhì))，超聲波傳播到金屬與缺陷的界面處，就會(huì)全部或部分被反射。反射回來(lái)的超聲波被探頭接收，通過(guò)儀器內(nèi)部的電路處理，在儀器的熒光屏上就顯示出不同高度和有一定間距的波形。探傷人員則根據(jù)波形的變化特征，判斷缺陷在工件中的深度、大小和類型。折疊編輯本段局限缺點(diǎn)超聲波探傷的優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)厚度大、靈敏度高、速度快、成本低、對(duì)人體無(wú)害，能對(duì)缺陷進(jìn)行定位和定量。然而，超聲波探傷對(duì)缺陷的顯示不直觀，探傷技術(shù)難度大，容易受到主、客觀因素的影響，以及探傷結(jié)果不便保存等，使超聲波探傷也有其局限性。超聲檢測(cè)方法有哪些?通常有穿透法、脈沖反射法、串列法，穿透法反射法等。超聲檢測(cè)有哪些應(yīng)用?水浸(噴水)法檢測(cè)鋼管、鍛件;單(雙)探頭檢測(cè)焊縫;多探頭檢測(cè)大型管道;板材超聲波探傷;復(fù)合材料超聲探傷;非金屬材料檢測(cè)等應(yīng)用。