无损检测-全面

1、无损检测-全面 第5章 无损检测 5.1 无损检测简介 在锅炉压力容器构件及焊缝的表面或内部，常常存在一些影响安全使用的缺陷，如裂纹、分层、夹渣、气孔、未熔合和未焊透等，这些缺陷的性质、尺寸和位置等是评价被检工件能否继续生产或正常使用的重要依据。传统的破坏性检查即切割开后目视检查可检测上述缺陷，但因费用高、时间长、损伤大使各方面难以接受。无损检测是在不损伤被检工件情况下，利用材料和材料中缺陷所具有的光学、声学、电磁学和流体力学等方面的特性检查材料中缺陷性质、尺寸和位置的方法。因其具有费用低、时间短、无损伤等优点而得到广泛的应用。 本章扼要地介绍下列几种主要无损检测方法的原理、方式、操作程序等项

2、内容。 5.2 焊缝射线透照检测RT 5.2.1 射线的性质及其产生 5.2.1.1 X射线、射线的性质 X射线是一种类似于光、热和无线电波的电磁辐射波。 射线是某些放射性辐射元素在衰变过程中以电磁辐射形式所释放出来的一种能量。 射线的基本性质已为人们所掌握，概括起来有如下几点： 射线是不可见的。 射线是直线传播的，传播速度与可见光一样（30万km/秒）。 射线不受电场、磁场的作用。 射线不能使用光学透镜、棱镜以及在电场、磁场中产生偏转的方法来改变其传播方向。 射线到达物体后，其能量的传递以穿透为主，但仍有一小部分能量能产生反射、衍射、折射现象。 射线能使空气电离。 射线能杀伤生物细胞，对遗传

3、因子也有影响。因此，要特别注意免遭其害。 某些物质吸收射线后，能发生莹光或激发光电子、反冲电子和二次电子使X射线胶片感光。 5.1.2.1 X射线是在高速运动的电子和物体碰撞时产生的。工业用X 射线一般是借助于X射线管而获得的（图51）。 -6X射线管内的真空度为1010-7毫米水银柱高， 管内的阴极是一个直径很小螺旋形钨丝， 当有电流I通过时，就在其周围产生电子。管内的阳极靶一般用耐高温的钨做成。在阴极和阳极间施加高电压（工业通常采用150420kv）使阳极带有正电荷，阴极产生的电子在高电压形成的静电场作用下以极高速度射向阳极靶，因受靶材料的原子阻挡，电子速度骤然下降，失去功能。电子的动能除

4、大部分（约99%）转变成热能外，一小部分（约1%）转变成X射线能形成X射线束。靶在垂直于管轴方向约20o22o的倾斜，X射线束的主体约有40o角的扩散。 5.2.1.3 高能X射线的发生 当工件厚度达到某种程度以上时，需要采用高能量X射线或射线透照。加速电压在1Mev以上所产生的X射线叫做高能X 射线。能产生高能射线的设备有电子回旋加速器，直线加速器等。无论采用那种加速的目的都是为了提高真空中电子的速度使其与重金属靶相撞产生X射线。 5.2.1.4 射线的产生 在射线探伤中使用的射线源，都是采用人工同位素制造的。 元素可具有一种或多种同位素。某些同位数是不稳定的，它的原子不断进行分裂，并且有放

5、射性的蜕变和衰变特性，在原子分裂过程中，原子以带电粒子和电磁辐射的形式不断释放出能量。其中以带电粒子所释放的能量形成射线和射线，以电磁辐射形式所释放的能量形成射线。我们把能发生射线的同位素称之为射线源。 1 射线探伤中广泛应用的射线源有C0 、Cs、和Ir，表51列出了这些射线源的性质。 每个放射性原子的分裂是偶然进行的，但就多数放射性原子来说，观察其分裂的比率可知其遵守一定统计学的规律。源发射的射线强度恰好为该源开始所发射强度的二分之一所间隔的时间称为半衰期。射线源发射的射线在透过一定厚度的材料以后，其强度被减弱一半时，这一厚度就称为半价层。 5.2.1.5用源进行无损检测有如下优点： 源的

6、尺寸较小，宜于搬运。 不需要外部电源，可以方便地应用于野外作业。 可对工件做全景、周向或者定向曝光。 设备牢靠，操作简单。 射线穿透能力强。 但也有如下缺点： 使用射线源所得底片的反差比X射线低，导致象质较差。 其辐射是连续的，安全防护较困难。 对半衰期较短的源，需频烦更换新射线源且费用高。 5.2.2 射线的线质、强度和衰减 X射线的线质（穿透力），主要是通过X光管的管电压（KV）来控制和调节的。X光管的管电压越高，所产生的X射线波长越短、穿透力也就越大。 射线强度是射线在单位时间内，通过垂直于射线前进方向上单位面积所传递的能量。 当射线进入工件时，它们的一部分穿透工件，一部分则与物质相互作

7、用，产生光电效应、康普顿效应、电子对效应和汤姆逊散射，射线的能量也逐渐减弱，这种现象叫射线的衰减。 设强度为I。的射线透过厚度为X厘米的物体后，其强度为I，则穿透率I/I。可由下式（在单一波长的情况下）得出： I/ I。=e 式中，为衰减系数或吸收系数，它随射线的种类和性质、穿透物质的种类和密度而变化，假如穿透物质相同，则波长越长就越大；假如波长相同，则穿透物质原子序数越大就越大。 5.2.3 射线探伤原理和方法 5.2.3.1照相法原理 射线透射工件后照射到照相胶片，然后对胶片进行显象，胶片会和接触到可见光一样变成黑色。这是因为胶片上涂的乳剂中的溴化银还原成了颗粒状的银。但只有少量的射线能被

8、胶片吸收，绝大多数都不起作用。为了更好地利用射线能量，采用了经射线照射后能激发荧光或光电子、反冲电子和二次电子的材料（如钨酸钙、铅等）做成增感屏，来提高胶片吸收射线的能力。 检测工件时，射线透射工件后其强度根据物质的种类、厚度和密度的不同而变化，利用射线的照相特性，将这个变化记录在胶片上，经显影后形成底片的黑度变化，根据底片的黑度变化可了解工件内部结构状态，达到检查出缺陷的目的(见图5-2)。 5.2.3.2 探伤时透照方式 一般将透照方式按图53 a、b、c、d、e分为5种。 5.2.3.几何条件 射线源至胶片的距离称之为焦距，根据工件厚度，源焦点尺寸和几何不清晰度的要求可采用计算法或查诺模

9、图法确定焦距。 5.2.3.4焊缝的透照厚度比K按图54和下式来确定。 K=T/T 式中 T 母材厚度，mm； -60137192 x 2 T射线束斜向透照最大厚度，mm。 锅炉压力容器选用AB级照相技术，其K值为1.03。 5.2.4 底片影象质量 为了在照相底片的影象上分析、判断缺陷的大小、性质，需要这种照相底片有较好的质量，以便能显示工件的缺陷。一般将射线照相质量按所需要达到的底片质量的要求分为A级（普通级）、AB级（较高级）和B 级（高级，选用该级别时焊缝余高应磨平）。锅炉压力容器的射线照相质量一般选用AB级。 5.2.4.1线型象质计 为了检查透照技术和胶片处理质量，用线型象质计（图

10、55）的象质指数来衡量该质量，它等于底片上能识别出的最细钢丝象质指数的线编号。（见表52） 图55中透照厚度按图5-6所示部位的实测值确定，如实测有困难时，可按表53确定。 5.2.4.1.1象质计的放置 线型象质计应放在射线源一侧的工件表面上被检焊缝区的一端（被检区长度1/4部位），钢丝应横跨焊缝并与焊缝的方向垂直，细钢丝置于外侧。当射线源一侧无法放置象质计时，也可放在胶片一侧的工件表面上，但象质计指数应提高一级或通过对比试验，使实际象质指数值达到规定的要求，象质计放在胶片一侧工件表面上时，应附加“F”标记以示区别。 5.2.4.2 黑度射线照相底片的黑度即为X射线底片黑化的程度，可用下式表

11、达： D=lgJ。/ Ji 式中：D 射线照相底片黑度； J。 照射到底片上的光线强度； Ji 通过底片后的光线强度。 黑度过高会造成无法对影象进行观察；黑度过低，会使反差变低而无法显示缺陷。 5.2.4.3反差 射线照相底片的反差是指照相底片上图象黑白分明的程度，通俗说就是底片上所显示缺陷的黑度与没有缺陷处黑度的差别，该差别越大，缺陷就越易于识别。 5.2.4.4清晰度 射线照相底片清晰度是指底片上图象边界清楚的程度，如果图象边界分明，就容易观察缺陷形状的细节，影响清晰度的因素有下列三个： 几何不清晰度 射线源的焦点是有一定尺寸的，使得对应的影象边缘变得模糊，形成“半影”，该半影的宽度就是几

12、何不清晰度。 固有不清晰度 胶片本身颗粒的大小和光电子、反冲电子和二次电子引起的“边蚀”对清晰度有影响，由此形成的边缘不清楚程度叫固有不清晰度。 (3)散射不清晰度 射线穿透物质时会产生散射线，这些散射线方向杂乱，这种由于方向杂乱的散射线形成的边缘不清楚程度叫散射不清晰度。 5.2.5 射线探伤程序 5.2.5.1根据有关要求提出被探工件的探伤评定标准，指明探伤部位，并注明材质、壁厚，焊缝坡口图，工件等等。 5.2.5.2焊缝表面质量(包括焊缝余高)应外观检查合格，表面不规则状态在底片上的图像应不掩盖焊缝中的缺陷或与之相混淆，否则应做适当修磨处理。 5.2.5.3工件表面应作出永久性标记、以作

13、为每张底片重新定位的依据、产品不适合打印标记时，应采用详细的透照部位草图或其它有效方式标注。 5.2.5.4由射线探伤技术人员提出探伤工艺，该工艺应包括以下内容： 选择合适的射线源，如选用X射线则应根据工件厚度确定管电流、电压和爆光时间；如选用射线检测则应根据工件厚度和源的居里数，焦距确定爆光时间。 选定胶片类型和暗室处理条件。 3 根据透照厚度选用象质计。 确定爆光时的几何条件，如焦距、有效长度、一次透照底片张数和透照方法等。包括透照厚度比K值的验算等。 确定防护的要求，定期测定工作场所的射线剂量，现场检测时应设置安全线，安全线上应有明显警告标志，夜间应设红灯。 按规定的检测工艺进行探伤操作

14、。应采用适当的屏蔽方法限制受检部位的受照面积以减少散射线的影响，为检查背散射，可在暗盒背面贴附一个“B”的铅字标记，其高度为13mm，厚度为1.6mm。 按胶片的说明书或公认的有效方法进行显、定影暗室处理。经暗室处理后的胶片称为底片。 5.2.6 底片质量检查 一张底片应符合以下条件才算合格。 底片上应有下列铅质标记：产品编号、焊缝编号、部位编号、透照日期和搭接标记（）。返修透照部位还应有返修标记R1、R2?（基数码1、2指返修次数）。如有必要也可放置中心标记（ ）。当抽查时搭接标记称之为有效区段透照标记。这些标记应放置在胶片的适当位置， 并离焊缝边缘至少5mm。 在较黑背景上出现“B”的较深

15、影象，说明背散射线保护不够，应采取有效措施重照。如在较浓背影上出现“B”的较黑影象，则不能作为该底片的判废依据。 象质计的影象应在底片有效长度范围（1/4处）的焊缝上，细丝朝外，在焊缝影象上能清晰看到长度不小于10mm的象质计金属丝影象，且达到了像质指数的要求。 底片评片区内无缺陷处的黑度在X射线照相时应为1.23.5；在射线照相时应为 1.83.5。 在评定区内不得有条纹、水迹、化学污斑、划痕、指纹、脏物、静电痕迹、黑点、撕裂和增或屏造成的缺陷。 5.2.7 锅炉压力容器对接焊透照缺陷等级评定。 5.2.7.1根据缺陷的性质和数量，将焊缝缺陷分成四个等级。 级焊缝内不允许裂纹，未熔合、未焊透

16、和条状夹渣存在； 级焊缝内不允许裂纹、未溶合和未焊透存在； 级焊缝内不允许裂纹、未熔合以及双面焊或相当于双面焊的全焊透对接焊缝和加垫板的单面焊中的未焊透存在。级焊缝中允许存在的单面焊未透长度，按表58 级条状夹渣评定。 焊缝缺陷超过级级者为级。 5.2.7.2圆形缺陷的确定和分级 长宽比小于或等于3的缺陷定义为圆形缺陷，它们可以是园形、椭园形、锥形或带有尾巴（在测定尺寸时应包括尾巴）等不规则的形状。 园形缺陷用评定区进行评定，评定区的大小见表54，评定区应选在缺陷最严重的部位。 评定园形缺陷时应将缺陷尺寸按表55换算成缺陷点数。如缺陷尺寸小于表55的规定，则该缺陷不需换算成点数参加缺陷评级。

17、不计点数的缺陷尺寸见表56。 注：级焊缝和母材厚度5mm的级焊缝内不计点数的园形缺陷，在评定区内不得多于10个。 当缺陷与评定区边界上时（包括外切），应把它划入该评定区内计算点数。 当评定区附近缺陷较少，且认为只用该评定区大小划分级别不适当时，经供需双方协商，可将评定区沿焊缝方向扩大3倍，求出缺陷的总点数，用此值的1/3进行评定(见图5-7)。当缺陷点数超过表56中的上限值时，则不能用此方法进行评定。 园形缺陷的分级见表57。 园形缺陷长径大于1/2T时评为级。 级焊缝和母材厚度小于或等于5mm的级焊缝内不计点数的园形缺陷，在评定区 4 内不得多于10个。 5.2.7.3条状夹渣的确定和分级。

18、 长宽比大于3的夹渣定义为条状夹渣。条状夹渣的分级见表58。 注： 表中“L”为该组夹渣中最长者的长度，“T”为母材厚度。 长宽比大于3的长气孔的评级与条状夹渣相同。 当焊缝不足12T（级）或6T（）时，可按比例折算。当折算的条状夹渣总长小于单个条状夹渣条度时，以单个条状夹渣长度为允许值。 当两个或两个以上条状夹渣在同一直线上且相邻间距小于或等于较小夹渣尺寸时，应作为单个连续夹渣处理，其间距也应计入夹渣长度，否则应分别评定。 母材厚度不同时，取薄的厚度值。 5.2.7.4综合评级 在园形缺陷评定区内，同时存在园形缺陷和条状夹渣（或未焊透）时，应各自评级，将级别之和减1作为最终级别。 5.2.7

19、.5检验报告的内容 射线探伤的检验报告至少包括：产品名称、产品简图、检验部位、检验方法、检测比例、透照规范、缺陷名称、评定等级、返修情况和透照日期。 底片及有关人员签字的原始记录和检验报告必须妥善保存7年以上，准备随时核查。 5.2.8 射线的安全防护 人体如果受到过度的射线辐射时，应会引起病害，严重的会导致死亡，因此，操作时要非常谨慎。另外，射线不是笔直向前发射，透照时，被检物、墙壁、地板、开花板都会发出散射线，对这些散射线也要进行防护。 射线的安全防护主要是采用时间防护、距离防护和屏蔽防护三大技术。 时间防护即为尽量缩短人体与射线接触的时间；如果到射线源的距离增大2倍，射线的强度会降低3/

20、4。利用这一原理我们中以采用机械手，远距射线源操作等方法进行距离防护；还可在人体与射线源之间一层屏蔽物，如砖墙、水泥墙、钢板、铅板等，以阻挡射线，即为屏蔽防护。 5.3 超声检测 5.3.1 超声检测原理 超声波是一种超过人听觉范围的高频率机械振动波。超声波可以分为纵波、横波、表面波等多种波型。当介质中质点的位移与波传播的方向一致时为纵波；质点的位移与被传播的方向垂直时为横波；而表面波只能在工件表面传播。在固体中，各类声波都可以传播，在液体和气体中，只有纵波才可以传播。 超声波在同一均匀介质中传播时声速不变，传播方向也不变，如果传播过程中遇到另一种介质，就会发生反射、折射或绕射的现象。制造锅炉

21、压力容器使用的钢材可视为均匀介质，如果内部存在缺陷，则缺陷会使超声波产生反射现象，根据反射波幅的大小、方位，就能判定和测定缺陷的大小和位置。 获得超声波的方法很多，但在超声检测中主要利用石英、钛酸钡等晶体的压电效应获得超声波。 5.3.2 声速、波长、频率 空气中的声速为340米/秒。水中的声速为1500米/秒。钢中纵波的声速为5900米/秒，横波的声速为3230米/秒。 波在传播过程中，波线上一个完整波的距离称为波长，用符号“”表示。 单位时间内，质点完成全振动的次数称为频率，用符号“f”表示。 声速 C、波长与频率f之间有如下关系关系： C=f 5.3.3 界面的反射和透射 当超声波入射到

22、缺陷、工件底面或异种金属接合面等不连续部位时，会发生反射、透射 5 和折射。 5.3.3.1垂直入射时的反射和透射 超声波在同一均匀介质中传播时声速不变，波的传播方向也不变。 当超声波垂直入射到两种介质的界面时，一部分超声波被反射，剩余的部分就穿透过去（见图58）。这两部分的比率决定于这两种相接介质的密度和其中的声速。 当超声波从钢垂直入射至空气界面时，由于空气与钢的声速和密度相差很大 ，超声波在界面上几乎100%地反射。因此在超声波探伤时，必须要在探头与工件表面之间添加耦合剂，如水、油或甘油等液体，以使超声波能很好的传播。 5.3.3.2斜入射的反射和折射 当超声波倾斜入射到界面上时，在界面

23、上会产生方向不同，波型亦不同的反射波和折射波（见图59）。 探伤用的斜探头接触工件时，因为两者都是固体，所以反射波和折射波中都存在纵波和横波。此时，反射角和折射角是由两种介质中的声速来决定的。 反射定律 当纵波以某一种角度（入射角i）倾斜入射至平滑的异质界面时，部分声波会按几何光学中的反射定律并成一定角度（反射角）被反射回第一介质，从而形成反射波（纵波R1、横波R2）。 反射定律如下： sini/sin=C1/C2 式中：i 纵波入射角 纵波反射角或横波反射角； C1介质I中的纵波声速； C2介质I中的纵波声速或横波声速。 折射定律 当纵波以某一角度倾斜入射至平滑的异质界面时，除了反射波外，还

24、有一部分声波透过异质界面按几何光学的折射律以一定的角度（折射角）在第种介质中向前传播，从而形成折射波（纵波T1、横波T2）。 几何光学的折射定律如下： sini/sin=C1/C2 式中：i纵波入射角 纵波折射角或横波折射角； C1介质I中的纵波声速； C2介质中的纵波声速或横波声速。 随着纵波入射角的增大，纵波折射角也会相应增大。当纵波折射角增大至90时的纵波入射角称为第一临界角，此时第介质只存在折射横波，不存在折射纵波。当横波折射角增大至90时的纵波入射角称为第二临界角。 5.3.4 超声波束和声压 5.3.4.1探头的指向特性 超声波探伤用的探头具有单方向发射超声波的特性（图510）。

25、超声波探头晶片发出的超声波是以一定角度向外扩散的。声波横截面中心的声压最大 ，随着扩散角增大声压减小，当声压减小到零时的扩散角称为探头的指向角。，目前实际应用的探头指向角在几度到十几度的范围内。它可由下式计算求得： -1。= sin1.22/D 70C/Df 式中：。声束扩散角； C被检材料中的声速； 波长； f超声波的频率； D探头有效直径。 5.3.4.2近场区和远场区 6 声束轴线上的声强度并不总是最大值，在近场区内声场的强区和弱区是交替变化的。在近场区以外由于声束的扩散，声强随声程距离的增加而逐渐减弱，这区域就称为远场区。在远场区中，声波好似从探头中心发射，并以园锥形的声束和前传播。近

26、场区的长度X 。可由下式求得： D2D2f x0=44C 5.3.4.3声束轴线上的声压 声束轴线上离探头表在为X处的声压可由下式给出： X0D2 Px=P0=P04XX 式中：Px距探头X处的声压； Po探头面前的平均声压； D 晶片有效直径； S 晶片有效面积； 波长； X0近场区长度。 当X>4X0时，上式可认为是准确的。 5.3.5 小物体上的超声波反射和信号幅度 5.3.5.1小物体上的超声波反射 当超声波在传播过程中碰到缺陷，就会产生反射和散射现象，如果缺陷的尺寸小于波长的一半时，由于衍射作用，不能引起反射。因此，超声波探伤中缺陷尺寸的检出极限为超声波波长的一半。 缺陷形状和

27、方向不同，其反射方式也有所不同，如图511所示。 假如超声波能垂直地入射到平面状的反射体（例如裂纹）上时，反射波就能非常顺利地回到晶片，从而得到反射很强的缺陷回波，但超声波入射到球形缺陷（例如气孔）或表面不规则的缺陷（例如夹渣）上时，因为反射波是向各个方向散射，形成的缺陷回波也就很弱。 5.3.5.2反射信号幅度 底面反射信号幅度 用超声波检验板状材料时，探头发射的超声波从上表面进入工件后，在底表在被反射，返回到上表面被探头所接收，这时探头所接收声波的声压PB，等于声波未发生底面反射而沿原方向传播到两倍板厚(2T)处的声压。这样被接收的声压PB，等于声波未发生底面反射而沿原方向传播到两倍板厚处

28、的声压。这样被接收的声压PB可由下式给出： X0D2SPB=P2T=P0=P0 8T2T2T 圆盘形反射体回波信号幅度 当在材料中传播的声波射到一个圆盘形反射体而发生反射时，从这反射体所反射声波的传播就好象是一个与其尺寸相同且处于同一位置的探头发射的声波一样。如图512所示。由此可得出沿缺陷反射声束轴线上的声压可由下式给出： 2SSDF2SFD2DFPp=Px=Px=P?=P0.F 4XX4X4X2x2 式中：PF被探头接收的由圆盘形反射体反射的声压； PX在圆盘形反射体处反射后的声压； 波长； X探头与缺陷的距离； SF反射体面积。 5.3.6 脉冲反射式超声波探伤 7 脉冲反射法是目前探伤

29、中用得最多的一种方法。该方法在垂直探伤时用纵波，在斜探伤时用横波。把超声波射入被检工件的一面，然后接收从缺陷处反射回来的回波，根据回波的波型、强弱，产生回波的区域等信息来判断缺陷的特征。脉冲反射法可分为下列两种探伤法： 5.3.6.1直探头探伤法 如果在超声波的传播方向有缺陷，则超声波脉冲一部分从缺陷表面反射到晶片，经接受器的放大在示波管上形成缺陷回波hF，没碰到缺陷的超声波脉冲最后会碰到被检物的底面，被底面反射在示波管上形成底面回波hB（见图513，514）。 因为声束在工件中（单一材质）是一个定值，探伤面到缺陷的距离X和工件厚度1的比值与示波管上缺陷回波的标距1F和底波标距1B成比例。 即

30、 X1F t1B 由这个公式可求出缺陷的位置。 缺陷回波高度hF是随缺陷的增大而增高的，可根据hF来估计缺陷大小。如果缺陷很大，还可以移动探头，按工件上显示缺陷的范围来得出缺陷的延伸尺寸。 5.3.6.2斜探头探伤法 由斜探头进行探伤时，从晶片发出的纵波倾斜射入探伤面。如果折射波同时存在纵波和横波时，两种波会互相干扰，对判断结果会发生困难。 一般采用调节探头入射角，使入射角的角度大于纵波临界角（第一临界角），只让横波进入工件，通常，斜探头的折射角为3580，我们定义斜探头折射角的正切值为K值。 斜射探伤时，因为超声波是斜向射向底面，因此不会接收底面回波，为了知道缺陷的位置和大小，通常采用在标准

31、试块上加工出人工缺陷（如短横孔或长横孔），如图515所示。由示波管上读出的到缺陷的距离W和折射角中求出缺陷的位置水平距离和距表面深度d。 5.3.7 超声检测的适用范围 5.3.7.1 钢板探伤 钢板中的内部缺陷主要由板坯中残留的缺陷构成，大部分缺陷与板面平行，主要缺陷为分层、夹渣和白点。超声检测一般适用于板厚为6250mm的锅炉压力容器用钢板。 5.3.7.1.1 探伤方法 钢板探伤主要采用的探伤方法以直探头为主、斜探头为辅。 探伤方法可采用充水耦合探伤法或直接接触法。 充水耦合探伤法是在探头上外装一个可连续对其进行充水的水套，使探头与钢板之间保留充满水的空间，见图516。 探头通过水的耦合

32、对钢板进行探伤。 直接接触法是用直探头以油或其它耦合剂耦合直接接触钢板进行探伤的方法。 按探头数分类，可分为单直探头法（图516）和双晶直探头法（图517）。双晶直探头法所用探头有2个晶片、一个发射超声波、一个接受反射回波。 5.3.7.1.2用双晶直探头检测壁厚20mm钢板时，采用灵敏度标准试块如图5-18所示： 5.3.7.1.3 厚度20mm钢板超声波探伤 钢板厚度20mm的钢板探伤使用的灵敏度试块见图519和表59。 在图5-2所示的标准试块上调节探伤灵敏度，调节时，将试块上5毫米平底孔的第一次回波高度调至仪器示波屏满刻度的50%即可。 5.3.7.1.4板厚大于60mm时，也可取钢板

33、无缺陷的完好部位的第一次底波校准灵敏度。 5.3.7.1.5扫查方式 扫查前应清除影响探伤的氧化皮、锈蚀、油污等。并测试出灵敏度试块与被探钢板之间的表面耦合声能损失，计入探伤灵敏度。 可从钢板的任一轧制平面进行探伤。探头沿垂直于钢板的压延方向，间距为100mm的平行线移动扫查。在钢板周边50mm（当板厚>50mm时，以板厚为准）剖口预定线两侧各50mm（当板厚>100mm时，以板厚的一半为准）内作100%扫查，示意图见图520。 扫查速度不得大于150mm/S. 8 5.3.7.1.6 缺陷的测定 在探伤过程中，发现下列三种情况之一者即作为缺陷： 缺陷的第一次反射（F）波高满刻度的

34、50%，即F150%者。 当底面第一次反射波（B1）波高未达到满刻度，此时，缺陷第一次反射波（F1）波高与底面第一次反射波（B1）波高之比50%，即B1<100%，而F1/B150%者。 当底面第一次反射波（B1）波高波高低于满刻度的50%，即B1<50%者。 5.3.7.1.7 缺陷的边界或指示长度的测定办法。 检出缺陷后，应继续在它的周围继续进行检测，以确定缺陷的延伸。 用双晶直探头确定缺陷的边界或指示长度时，探头的移动方向应与探头的分割面垂直，并使缺陷第一反射波高下降到检测灵敏度条件下荧光屏满刻度的25%，或使缺陷的第一次反射波高之比为50%，此时，探头中心移动距离即为缺陷的

35、指示长度。探头中心应即为缺陷的边界点。两种方法测得的结果以较严重者为准。 用单直探头确定缺陷的边界或指示长度时，移动探头，使缺陷波第一次反射波高下降到检测灵敏度条件下荧光屏满刻度的25%或使缺陷第一次反射波与底内第一次反射波高之比为50%。此时，探头中心移动距离即为缺陷指示长度，探头中心点即为缺陷边界点。两种方法测得的结果以较严重为准。 确定上5。3.7.1.7(2)条中缺陷的边界或指示长度时，移动探头，使底面第一次反射波升高到荧光屏满刻度的50%。此时，探头中心移动距离即为缺陷的指示长度。探头中心点即为缺陷的边界点。 当采用第二次缺陷波和第二次底波来评定缺陷时，检测灵敏度应以相应的第二次反射

36、波来校准。 5.3.7.1.8 缺陷的评定方法 (1)钢板缺陷等级划分见表510。 (2)在坡口预定线两侧各50mm（板厚大于100mm时，以板厚的一半为准）内，缺陷的指示长度大于或等于50mm时，则应判废，不应评级。 (3)在检测过程中，检测人员如确定钢板中有白点，裂纹等危害性缺陷存在时，是应判废，不作评级。 (4)一个缺陷按其指示的最大长度作为该缺陷的指示长度。 (5)一个缺陷按其指示的最大面积作为缺陷的单个指示面积。 5.3.8 焊缝的超声检测 5.3.8.1 试块 采用的标准试块为CSKA、CSKA、CSKA和CSKA，其形状和尺寸应分别符合图5-21、5-22、5-23、5-24和表

37、5-11的规定。 CSKA、CSKA分别试块适用壁厚范围为8120mm的焊缝。 CSKA、CSKA系列试块适用于壁厚范围大于120300mm的焊缝。 5.3.8.2 检测准备 5.3.8.2.1检测面 焊缝检测一般采用一种或两种K值探头，利用一次反射法在焊缝的单面双侧对整个焊接接头进行检测。当母材厚度大于46mm时，采用双面双侧检测。对于要求比较高的焊缝，根据实际需要也可将焊缝余高磨平，直接在焊缝上进行检测。 检测区的宽度应是焊缝本身，再加上焊缝两侧各相当于母材厚度30%的一段区域，这个区域最小为10mm，见图5-25。 探头移动区应清除焊接飞溅、铁屑、油垢及其它杂质。检测表面应平整光滑，便于

38、探头自由扫查，其表面粗糙度Ra应为6.3m, 一般应进行打磨。 采用一次反射法或串列式扫查检测时，探头移动区应不小于1.25P： P=2TK 或 P=2Ttg 式中：跨距，mm； T母材厚度，mm； 9 K探头K值； 探头折射角。 采用直射法检测时，探头移动区应不小于0.75P。 去除余高的焊缝，应将余高打磨到与邻近母材齐平。保留余高的焊缝，如果焊缝表面有咬边，较大隆起和凹陷等也应进行适当修磨，并作圆滑过渡，以免影响检验结果的评定。 5.3.8.3 探头K值 5.3.8.3.1斜探头的K值（角度）选取可参照表512。 5.3.8.3.2串列式扫查，推荐选用两个K1的探头，两探头实际折射角相差不

39、应超过2，探头前沿长度相差应不小于2mm，为便于探测焊缝坡口边缘未熔合缺陷，亦可选用两个不用K值的探头，但两个探头K值均应在0.71.43范围内。 5.3.8.4 母材的检测 斜探头扫查声束通过的母材区域，应先用直探头检测，以便检测是否有影响斜探头检测结果的分层或其它种类的缺陷存在，该项检测仅作记录，不属于对母材的验收。母材检测的全过程要点如下： 5.3.8.4.1方法：接触式脉冲反射法，采用频率25MHz的直探头、晶片直径1025mm。 5.3.8.4.2灵敏度：将无缺陷处第二次底波调节为荧光屏满刻的100%。 5.3.8.4.3记录：凡缺陷信号幅度超过荧光屏满刻度的20%的部位，应在工件表

40、面作出标记，并予以记录。 5.3.8.5 距离一波幅曲线的绘制 5.3.8.5.1距离波幅曲线按所用探头和仪器在试块上实测的数据绘制而成。该曲线由评定线，定量线和判废线组成。评定线和定量线之间（包括评定线）为区，定量线与判废线之间（包括定量线） 为区，判废线以上为区，如图526所示。 5.3.8.5.2距离波幅曲线的灵敏度选择 壁厚8120 mm的焊缝，其距离波幅曲线灵敏度按表513的规定。 壁厚大于120300mm的焊缝，其距离波幅曲线灵敏度按表514的规定。 直探头的距离波幅曲线灵敏度按表5-15的规定。 检测缺陷时，应将灵敏度均提高6dB。 2 检测面曲率半径R小于等于W/4时，距离波幅

41、曲线的绘制应在曲面对比试块上进 行。 工件表面耦合损失和材料衰减应与试块相同，否则应按实际情况进行传输损失补偿。在跨距声程内最大传输损失差不超过2dB时可不进行补偿。 扫查灵敏度不低于最大声程处的评定线灵敏度。 检测方法 5.3.8.6.1平板对接焊缝的检测 斜探头应垂直于焊缝中心线放置在检测面上，作锯齿型扫查，见图527，当壁厚大于40mm且单侧坡口角度小于5时，应采用串列式检测。 5.3.8.6.2可在焊缝两侧边缘使探头与焊缝中心线成1020作斜平行扫查，见图5-28。当焊缝余高磨平时，可将探头放在焊缝及热影响区上作两个方向的平行扫查，见图5-29。 5.3.8.6.4为确定缺陷的位置、方

42、向和形状，观察缺陷动态波形和区分缺陷和伪缺陷信号，可采用前后，左右、转角，环绕等四种探头基本扫查方式。见图5-30。 5.3.8.7 缺陷的定量检测 5.3.8.7.1灵敏度应调定到定量线灵敏度。 5.3.8.7.2 对所有反射波幅超过定量线的缺陷，均应确定其位置，最大反射波幅和缺陷当量。 5.3.8.7.3 缺陷定量 根据缺陷最大反射波幅确定缺陷当量直径或缺陷指示长度L。 5.3.8.8 缺陷评定 5.3.8.8.1超过评定线的信号应注意其是否其有裂纹等危害性缺陷特征，如有怀疑时，应采取改变探头K值，增加检测面，观察动态波型并结合结构工艺特征作判定。如对波形不能判断时，应辅以其它检测方法作综

43、合判定。 10 5.3.8.8.2缺陷指示长度小于10mm时按5mm计。 5.3.8.8.3相邻两缺陷在一直线上，其间距小于其中较小的缺陷长度时，应作为一条缺陷处理，以两缺陷长度之和作为其指示长度（不考虑间距）。 5.3.8.9 缺陷等级评定 5.3.8.9.1不允许存在下列缺陷： 反射波幅位于判废线及区的缺陷； 检测人员判定为裂纹等危害性的缺陷。 5.3.8.9.2最大反射波幅位于区的缺陷，根据其指示长度按表5-16 的规定予以评定。 5.3.8.9.3最大反射波幅低于定量线的非裂纹类缺陷，均评为级。 5.3.8.9.4不合格的缺陷应进行返修。返修部位及热影响区仍按本标准进行检测和等级评定。

44、 5.3.9. 超声波测厚 超声波测厚从原理上来说是测量超声波脉冲在材料中的往返传播时间t，在已知声速c的情况下，利用下式就可求出材料厚度d： d=1ct 2 这种测厚仪可利用数字管直接显示厚度，使用极为方便。 测厚仪电路原理方框图见图531，发射电路输出一个周期必电脉冲，激励探头的压电晶上产生脉冲超声波进入工件，在工件上下两面形成多次反射。反射波经过压电晶片再变成电信号，经放大器后由计算电路测出声波在两面间传播的时间t，最后换算成厚度显示出来。 5.3.10 超声检测报告应至少包括以下内容： 委托单位、报告编号； 工件名称、编号、材质、热处理状态、检测表面的粗糙度； 探伤仪、探头、试块和检测

45、灵敏度； 超声波检测区域应在示意图上注明，如有因几何形状限制而检测不到的部位，也应加以说明； 缺陷的类型、尺寸、位置和分布； 检测结果、缺陷等级评定及检测标准名称； 检测人员和责任人员签字及技术资格； 检测日期。 5.4 磁粉检测 5.4.1 磁的基本概念 自然界有些物体具有吸引铁、钴镍等物质的特性，我们称这些具有磁性的物体称为磁体。使原来不带磁性的物体具有磁性叫做磁化，能够被磁化的材料称为磁性材料。磁体各处的磁性大小不同，在它的两端最强，这两端称为磁级。每一磁体都有一对磁极即N级和S级。如果使一个能自由转动的磁体静止，它的N级总是指向地球的北极，S极总是指向地球的南极。这两个磁极同时存在于一

46、块磁体中，它们具有不可分割的特性，即使把磁体分割成无数小磁体，每一个小磁体同样存在N极和S极。 如果把两块磁铁的同性磁极靠在一起，两块磁体之间就存在一个相斥的力使磁体分离；而把磁体的异性磁极靠在一起，则两块磁铁之间就存在一个相吸的力，使磁铁靠近。这说明磁体周围空间存在有力作用的特殊物质，我们称这种物质叫磁场。 为了形象地描述磁场，人们在磁场中采用了磁力线（如图532）的概念。磁力线密度大的地方表示磁场强度大，磁力线密度小的地方表示场强度小。 根据磁力线图形，磁力线具有如下特点： (1)磁场中某点的磁场方向是确定的，所以磁场中的磁力线永远不会相交。 (2)每根磁力线均由磁铁的N极出发经外部空间到

47、达S极，再由S极经磁体内部回到N极，形成闭合曲线。 11 5.4.2 通电导体产生的磁场 当电流通过导体时，会在导体的周围产生磁场。通电导体产生的磁场方向与电流方向有一定的关系，这关系可用右手定则来描述。如图532所示，用右手握住这一导体，大拇指表示电流的方向，其余四指的弯曲方向即为导体产生周向磁场方向，这就是右手定则。 如通电导体是一个螺管线圈，也可用右手定则来判断磁场方向，其方法是；用右手握住线圈，弯曲的四指表示电流在线圈中的方向，伸直的大拇指则表示磁场的方向（见图533）。 5.4.3 磁场的几个物理量 磁感应强度我们和载流导体在磁场中某点所受的最大作用力F与志体通过的电流I乘上导体长度

48、L的积的比值来表示该点的磁感应强度B， 即： B=F IL 磁感应强度的法定计量单位为特拉斯 磁通量 为了表示磁场在空间的分布情况，我们不仅用磁力线来表示磁场的方向，而且用磁力线的疏密来表示磁场中磁感应强度的大小，因此，我们引入磁通量的概念。在磁感应强度为B的均匀磁场中，若与磁力线垂直的截面用S来表示，则磁感应强度B和S的乘积，叫做通过面积S的磁通量。用表示，即： =B?S 磁通的法定计量单位为韦伯，电磁单位制中为麦克斯韦，其关系为： 81韦伯=10麦克斯韦 磁导率和磁场强度 磁导率是用来表示媒介质磁特性的物理量，对于不同物质具有不同的磁导率。 磁场中某点的磁感应强度B与媒介质磁导率的比值，称

49、为该点的磁场强度，用H表示， 即 H=B 磁场强度的法定计量单位为安/米，在电磁单位制中为奥斯特，其关系为： 奥斯特=1000安/米80安/米 4 5.4.4 铁磁性材料的磁化特性 5.4.4.1磁化曲线 铁磁性材料内部存在天然的磁性区域，我们称之为磁畴。当外磁场不存在时，铁磁性材料中磁畴方向紊乱，对外不呈现现磁性。在外磁场的作用下， 各个磁畴的方向及范围将发生变化，排列趋向一致，从而产生附加磁场，由于附加磁场与外磁场的方向一致，故总的磁场强度大大增强。 我们常用BH曲线来描述铁磁性材料的磁化过程。（见图534）。 BH曲线又称为磁化曲线。它有下列几个阶段： oa段，称为起始磁化段，由于磁畴的

50、惯性，当H增加时，B不能立即上升很快，使得这一阶段曲线较平缓。这时的磁化过程是可逆的；即当H退回到零，B也会退回到零。 ab段，称为直线段，随着H的增加，B 增加很快。这个阶段的过程是不可逆的，即H退回到零，B并不沿原曲线减退。 bc段，由于大部分磁畴已转向H方向，H增加只有少数磁畴转向，B增加变慢。 c点以后，称为磁饱和阶段，由于磁畴几乎全部转向H方向，H增加，B几乎不再增加。 5.4.4.2磁滞回线 表示循环交变过程B与H关系的曲线叫做磁滞曲线，如图535所示。铁磁性材料磁化到饱和磁感应强度Bm时，再减少正向外加磁场H值，就会发现B值减少缓慢，这一现象称为磁滞。当H减小到零时，B并不为零，

51、而有剩余磁感应强度Br,Br称为剩磁。如果要消除这个剩磁，则要外加反向磁场Hc.Hc称为矫顽力，反向增大磁场到-Hm，再由-Hm到+Hm，这样形成的一个闭合曲线叫做磁滞回线。 12 5.4.5 磁粉探伤原理 5.4.5.1漏磁场 从图536看出，裂纹方向垂直于磁开口处磁力线穿过空气层，形成漏磁场。因空气的磁导率远低于零件的磁导率，使磁力线受阻，一部分磁力线挤到缺陷的底部，一部分穿过裂纹，一部分排挤出工件的表面后再进入工件。这后两部分磁力线形成磁性较强的漏磁场。如果这时在工件上撒上磁粉，漏磁场就会吸附磁粉，形成一缺陷形状相近的磁粉堆积。我们称这种堆积为磁痕，该磁痕将不可见的缺陷转变成可见缺陷，从

52、而显示缺陷。当裂纹方向平行于磁力线的传播方向时，磁力线的传播不会受到影响，这时缺陷也不可能检出。 如果使用的磁粉具有荧光特性，在紫外线照射下，磁痕就会发出荧光，从而显示缺陷。 5.4.5.2影响漏磁场的几个因素 外加磁场强度越大，形成的漏磁场强度也越大。 材料的磁导率越高，工件越易被磁化，因此，在一定外加磁场强度下，材料的磁导率越高，漏磁场强度也越大。 当缺陷的延伸方向与磁力线的方向成90o垂直时，由于缺陷阻挡磁力力线穿过的面积最大，形成的漏磁场强度也最大。其漏磁场强度随着缺陷的方向与磁力线的方向从90o逐渐减小（或增大）而明显下降；因此，磁粉探伤时，通常需要在两个（两次磁力线的方向互相垂直）或多个方向上进行磁化，且每次的磁化区域要有适当的重合。 随着缺陷的埋藏深度增加，溢出工件表面的磁力线