无损检测模块

1、无损检测实验指导书材料加工工程系二一三年五月10实 验 要 求1实验是巩固课堂教学，培养实际工作能力的重要方面。因此学生在实验前必须认真复习与本次实验有关的教材和预习实验指导书，明确实验目的，了解实验内容及注意事项等。2按规定时间准时进入实验室。有特殊情况必须请假，并及时与实验室联系，尽快补做，不能无故缺席。为保证测量结果的正确性和仪器的正常使用，入室必先换拖鞋或穿上鞋套，入室后必须保持安静、清洁、卫生，不得随地吐痰，严禁吸烟。3必须听从实验指导教师指挥，严格遵守纪律；不准打闹，不得随意动用与本次实验无关的设备、试样等，严格遵守操作规程，切实注意人身及设备、仪器安全。4实验时应按操作程序正确使

2、用量具、量仪，不得任意拆卸、摆弄。实验所用量具、量仪，在使用中发生故障时，应立即报告指导教师，不得自行处理。损坏仪器、设备根据情节轻重按学校规定须进行全部或部分赔偿。5实验时专心、细心。对量仪、量具要轻拿轻放，调整仪器的活动部分动作要缓慢，对锁紧机构锁紧时用力不要过大。6实验完毕后，按量具、量仪等保养要求，进行清洗保养，将所有物品归还原位，并整理工作现场。按时完成并上交实验报告，并须经指导教师评阅。目 录实验一 超声波探伤仪探头的标定1实验二 工件内部缺陷的超声波探伤6实验三 磁粉探伤实验9实验一 超声波探伤仪探头的标定实验目的1、熟练掌握数字探伤仪的使用方法；2、掌握超声波探伤仪探头校准方法

3、；3、理解探头K值、探测灵敏度的含义。预习内容1、熟悉探伤仪使用说明书；2、了解实验设备；3、深刻理解实验内容和方法。实验内容完成探头如下标定内容：校距离、校K值、制作距离波幅曲线、确定检测范围、确定探伤灵敏度。注意事项探头K值应为2（探头规格2.5P 13´13 K2），由于要执行GB4730-93标准,根据此标准可知,校准用的标准试块为CSK-A,对比试块为CSK-A,当工件厚度为20mm时,则判废线为f 1´6+5dB,定量线为f 1´6-3dB,评定线为f 1´6-9dB,此三条线的f 1´6是指CSK-A试块上的人工缺陷(短横孔),三

4、条线分别加减多少dB是以f 1´6短横孔为基准。实验条件TS-2008E超声波探伤仪、CSK-IA、CSK-IIIA试块及2.5PX13 K2探头。实验方法1、校距离（或称距离校准）准备好CSK-A型试块和2.5P 13´13K2探头,在仪器待命状态下，光标F在A扫前闪动，按、键，推滚出“校准”功能, 光标F在扫查前闪动，按¿键进入扫查，按键，功能窗显示，按键，使显示刻度变成1:1，按键，功能窗显示，按键，将100mm左、右刻度移到观察范围内。按两次键，功能窗显示,按键将闸门拉宽到适当宽度，再按键，功能窗显示，按、键将闸门移动套住100mm左、右的适当范围,见图1

5、。图1参考图2,移动探头,寻找R100圆弧的反射回波,按“峰值搜索”键，寻找最大反射回波，当找到最大反射回波后，坐标下方显示S=×××mm，及××%，此时，S的值应大于100，大于的数既是超声波在探头楔块中走过的距离，这个数对我们计算被检工件中的近场长度是非常重要的，××%说明当前回波高度，按¿键退出扫查功能，光标在扫查前闪动。 图2按键，将光标移至“校距离”前，按¿键进入校距离子功能，仪器自动进入闸门内最大回波搜索功能。移动探头，找到R100弧的反射波，按dB键，功能窗显示“dB”，按、键，将回波调至适

6、当高度,（注：也可用自动增益键,将回波幅度自动调到满刻度的80%左、右）且回波一定要在闸门范围以内，否则需要重新调整闸门宽度及所在位置。轻微移动探头，找到最大反射波。按¿键退出“校距离”子功能。光标重新在“校距离”前闪动，表示已完成距离校准。注：未完成距离校准前，R100弧的反射波，在大于100mm刻度的某一位置出现，完成上述操作后，其回波将自动移至100mm刻度处见图3。图3按¿键进入校距离子功能，再按¿键退出，坐标下方同时显示有关参数值。其中S表示对已知R100弧的实测值，如果100-S>0.1mm，说明上述校准精度不够，则需要重新校准。当得到满意的精度

7、时，固定探头，用尺量出探头至R100弧端点的距离，并用100减去这个距离，将差值输入到探头前沿参数中。2、K值校准：距离校准结束后，将校准参数设置为15mm，坐标选择H（垂直深度），其他参数不变。在“校准”功能中，按、键，将闪动的光标移到“扫查”子功能前，按¿键进入“扫查”子功能，按键，功能显示窗变成，按键将15mm刻度移到屏幕适当位置，移动探头在15mm座标附近找到15mm深的人工孔反射波，（CSK-A上的横通孔）按dB键，功能窗变成dB，按、键，将反射波幅度调至适当高度（也可用自动增益键直接调节）移动并调节闸门使其套住该反射波，闸门移动、调节过程与距离校准过程中闸门移动调节相同。

8、按¿键退出“扫查”，光标将在“扫查”前重新闪动。按键将闪动的光标移到“校K值”子功能前，按¿键进入，找到最大反射波，按¿键退出校K值子功能，光标将重新闪动，表示K值校准完毕，此时，被测探头的实际K值显示在坐标轴的左下方，参数表中的探头K值同时被修改，见图4。图43、制作距离波幅曲线：距离波幅曲线在实际探伤中，可以直接同反射波进行当量大小比较。由于同一规格型号的探头其灵敏度、K值等项指标均存有差别，所以在制作曲线时，一只探头只能对应一组曲线，也就是说，对于不同的探头，需用不同的曲线图，彼此间不能互用。为方便现场探伤，QKS-958型探伤仪可予先存入四组不同探头分别制

9、作的曲线。准备好CSK-A标准试块，在图四状态下，按键，推滚出波幅曲线功能，光标在选择“O”前闪动，按¿键进入选择子功能，光标“-”在选择后闪动，选择范围由“1-4”，如选择“1”，按“1”键，再按¿键，选择结束，光标重新在选择前闪动，按将闪动的光标移至制作前，按¿键进入，闪动的光标“-”在制作后闪动，提示准备用几个不同深度的横孔做制作点（要求最少三个点，最多九个点）,如选用3个制作点，则按“3”键，再按¿键。仪器进入准备制作状态，第01次提示可制作第一点，按键，功能窗显示，按或键，将10mm坐标移至整刻度，把探头放在10mm深横孔一侧轻微移动，找出该孔

10、反射回波，调节闸门使其套住该回波，按“dB”键和、键将波高调至满刻度的80%(也可用自动增益键调节波高)，按“峰值搜索”键，再轻微移动探头寻找最大反射波。确认波高无误后，按¿键，第一点测试结束，仪器自动将测试结果记录，此时第02次提示可做第2点，即用20mm深横孔做测试点。按上述操作步骤，将20mm、30mm深横孔的深度坐标移至整刻度，波高分别调至满刻度的80%进行测试，当测试结束后，仪器自动绘制出一组曲线，这组曲线就是在CSK-A试块上，利用10mm、20mm、30mm深度1×6三个横孔制作的，由上至下分别为判废线、定量线、评定线，三条曲线形成三个区域，“1、2、3”区，

11、至此，曲线制作完毕，并自动存入仪器内，可长期掉电保存，见图5。图5说明：如执行的标准不同，即使用的试块不同，则选用做测试点的横孔深度不同，如使用SGB试块则第一横孔深度为5mm，做出曲线的起始点对应的深度坐标H值为5mm，其它操作过程如上述。对“波幅曲线”功能中，选择子功能有如下解释：（1）选择“1-4”，是对准备使用的4只探头制作的曲线进行编号，并相互对应。做完的曲线已分别存入仪器内部的曲线存储区，与其它存储方式不能混用。探伤时，使用哪一只探头则用选择子功能调出与之相对应的曲线。 （2）对使用过的探头需要重新测试或探头已报废，需要更换新的时，需重新做距离和值校准，并要重新制作曲线。如此时，其

12、它探头和与之对应的曲线还没有使用，而且不想将其报废，在选择曲线存储区时则要有针对性，因为任何一个存储区只记忆最后一次存入的信息，先前存入的将被取消。（3）用准备使用的探头做完距离校准、K值校准和制作完曲线后，参数表中设置过的所有参数都将随曲线一起存储起来，使用时调出与使用的探头对应的曲线则相应的参数同时调出。 （4）利用选择子功能键调出要用的曲线，准备探伤时，由于实际探伤过程中被检工件的厚度经常变化，因此，参数表中工件厚度这项参数要随之进行修改，使之与实际被检工件厚度相同，否则，在利用焊缝判伤图形确定缺陷在焊缝中具体位置时，将出现错误。实际探伤中，有时需要用L(水平)或H(深度)做坐标，用“选

13、择”子功能调出曲线后，也要将参数中的坐标一项做相应的设置.4、确定检测范围：在图5状态下，按键，仪器显示图6。图6光标F在A扫前闪动，按¿键进入A扫，此时坐标显示H（深度），现场探伤使用深度（H）坐标较为方便，这里不做变化，观看图6坐标显示最大范围为24.2mm，实际探伤时坐标显示的最大范围应大于被检工件厚度的两倍。按键，功能显示，按键，坐标显示最大范围为48.4mm，按键，功能窗显示，按或键，将闸门的左侧起点移至曲线的起点一齐，再按键，功能窗显示，按键，将闸门拉宽到H坐标40mm的位置，检测范围确定完毕。5、确定探伤灵敏度：在图6基础上，按dB键，功能窗显示dB，按键，将定量线起点

14、升高至满屏的80%,见图七，探伤灵敏度确定完毕。至此，探伤前的准备工作全部结束，可用仪器的当前状态到实际工件上去探伤。 实验报告1、客观记录校准过程。2、对校准过程进行分析，说明其原因。3、解答思考题。思考题 图71、为何进行探头校准？校准的主要方法是什么？2、超声波探伤仪的使用需注意哪些问题？3、何为K值校准？实验二 工件内部缺陷的超声波探伤实验目的1、了解超声波探伤仪、探头和试块的性能及使用方法；2、熟悉超声波探伤相关标准的内容及要求；3、掌握焊缝的超声波探伤方法及缺陷的评定方法。实验原理超声波是超声振动在介质中的传播，其实质是以波动形式在弹性介质中传播的机械波。超声波探伤主要是通过测量信

15、号往返于缺陷的穿越时间，来确定缺陷和表面间的距离。通过测量回波信号的幅度和发射换能器的位置，来确定缺陷的大小和方位。这就是通常所说的脉冲反射法或A扫描。此外还有B扫描和C扫描等方法。超声波检测对于平面状的缺陷（如裂纹），只要波束与裂纹平面垂直就可以获得很高的缺陷回波。但对于球状缺陷（如气孔），若缺陷不大或者不密集，就难以获得足够的回波。超声波检测的最大优点是对裂纹、夹层、折叠、未焊透等类型的缺陷具有很高的检测能力，其缺点是难以识别缺陷的种类。本实验采用A型显示超声波探伤仪横波脉冲反射法探测对接焊缝内部缺陷。横波探伤法是采用斜探头将声束倾斜入射工件表面进行探伤，原理如图1所示。此方法能够发现与探

16、测表面呈角度的缺陷，常用于焊缝、环状锻件以及管材的检测。超声波探伤在石油化工、压力容器和航空航天等领域应用非常广泛。目前常用的标准是GB/T11345-1989钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级，本标准规定了检验焊缝及热影响区缺陷、确定缺陷位置、尺寸和缺陷评定的一般方法及探伤结果的分级方法。TTTFB图1 超声波横波法探伤原理示意图实验设备及材料1、实验设备：TS-2008E超声波探伤仪、斜探头、CSK-IA试块、CSK-III试块、耦合剂、钢板尺；2、实验材料：具有人工缺陷的钢板对接焊缝试样（材质可选20钢或其他低碳钢）。实验内容及步骤1、了解被检工件的材质、焊接时所采用的坡口形式、焊接

17、方法及过程，熟悉实验所使用的标准内容；2、根据被检工件的厚度和探伤标准的要求选择合适的探头；3、探伤仪探头的标定（参考实验一）；4、对焊缝进行探伤当仪器探头标定完毕并确定探伤起始灵敏度后，就可以对焊缝进行探伤扫查了。1）在探伤扫查过程中，探头垂直于焊缝呈锯齿形运动；2）探头的移动距离为： 3）在探伤扫查过程中，若在仪器的荧光屏上发现有高于满刻度之反射，这个反射波随着移动距离的变化，反射波在水平扫描线上的位置发生变化，且高度也发生变化，那么这个反射波有可能是缺陷反射波。4）在有可能是缺陷波的情况下，用衰减器将此波降到一定高度（在比较好观察的情况下）移动探头，找出反射波的最大反射位置，用衰减器把此

18、波打到基准波高，读出衰减器的读数，读出水平扫描线的位置读书 ，看的读数是否在焊缝区域，若在焊缝区域则该反射波为缺陷反射波，反之亦然。5）缺陷在距离-dB曲线中区域的确定。在上面的第4）条中知道了缺陷的水平读数及dB读数 ，用和两个读数在图中就可以求出缺陷反射波所在的区域。6）缺陷的深度确定若是一次声程探测到的缺陷，则缺陷的深度为： 若是二次声程探测到的缺陷，则缺陷的深度为： 为板厚）。安全及注意事项实验过程中要防止触电；试块在使用过程中要防止跌落，避免损坏试块和人员受伤；若发生以上事故，应当及时送医院救治。实验结果处理及分析探头前沿与K值，记录在表1中，缺陷记录在表2中。将探测到的缺陷对照标准

19、进行评级，并在图2上标出缺陷位置。表1 探头前沿与K值名称探头前沿/mmK值测量次数 平均值 平均值测量值表2 缺陷记录名称缺陷长度/mm缺陷深度/mm缺陷所在区域测量值图2 探伤用焊板及缺陷定位用参考坐标系问题与讨论1、试分析对接焊缝进行超声波探伤时，如何正确选择探头？2、如何判断所测得的缺陷是通过一次声程还是二次声程发现的？3、本次实验的感受是什么？对该实验有何建议？实验报告撰写要求1、实验前要求做好预习，熟悉实验目的、具体实验内容及实验原理，并事先绘制好数据记录表格等准备工作。2、实验报告内容包括：1）实验名称；2）实验目的；3）实验内容与步骤，包括实验内容、原理分析及具体实验步骤；4）

20、实验设备及材料，包括实验所使用的器件、仪器设备名称及规格；5）实验结果、实验数据的处理与分析方法；6）回答思考与讨论题目，总结实验心得体会等内容。3、实验报告书写在专用实验报告纸上，要求自己公正，绘图和表格要用直尺等绘图工具。实验三 磁粉探伤实验实验目的1、了解磁粉探伤仪和试样的A型试片及磁场指示器的使用方法；2、熟悉焊缝磁粉检测的相关标准；3、掌握平板对接焊缝的磁粉探伤方法及缺陷的评定方法。实验原理当铁磁性物体被磁化时，被磁化物体内部的磁力线在缺陷或磁路截面处发生突变，离开或进入物体表面形成漏磁场。漏磁场的成因在于磁导率的突变。如果被磁化的工件上存在缺陷，由于缺陷内物质的磁导率一般远低于铁磁

21、材料的磁导率，因而造成缺陷附近磁力线的弯曲或压缩。如果该缺陷位于工件表面或近表面，则部分磁力线就会在缺陷处溢出工件表面进入空气，绕过缺陷后再折回工件，由此形成漏磁场，如图1所示。图1 工件表面的漏磁场图2 缺陷的漏磁场与磁粉的吸附磁粉探伤的基础是缺陷的漏磁场与外加磁粉的相互作用。通过磁粉的聚集来显示被检工件表面出现的漏磁场，再根据磁粉的聚集形成磁痕的形状和位置分析漏磁场的成因和评价缺陷。若在被检工件表面上有漏磁场存在，如果在漏磁场处撒上磁导率很高的磁粉，因为磁力线穿过磁粉比穿过空气更容易，所以磁粉会被该处的漏磁场所吸附，被磁化后磁粉沿缺陷漏磁场的磁力线排列。在漏磁场力作用下，磁粉向磁力线最密集

22、处移动，最终被吸附在缺陷上，如图2所示。通过分析磁痕的形状和大小来判断缺陷的形状和大小，此即磁粉探伤的基本原理。本探伤方法常用的标准有JB/T4730.4-2005承压设备无损检测：磁粉检测，本标准适用于铁磁性材料制承压设备的原材料、零部件和焊接接头表面、近表面缺陷的检测，不适用于奥氏体不锈钢和其他非铁磁性材料的检测。实验设备及材料1、实验设备：磁粉探伤仪、磁场指示器、磁粉（或磁粉膏）；2、实验材料：具有人工缺陷的钢板对接焊缝试样（材质可选20钢或其他低碳钢）。实验内容及步骤1、了解被检工件的材质、焊接时所采用的坡口形式、焊接方法及过程，熟悉实验所使用的标准内容；2、工件表面预处理：采用打磨机或砂纸清除掉工件表面的防锈漆，使待检工件表面平整光滑，以使探头能和工件表面良好接触；3、将电源电缆的插头插入仪器电源插座，将电缆的单相头插入电网配电板；4、磁膏充分溶化于适量水中并搅拌均匀，形成磁性溶液，装