超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材

超声波检测超声波检测基础知识及在钻杆上实际应用11月08日

超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第1页内容一、超声波检测原理和方法

•依据超声波反射特征和有缺点和无缺点处声强强弱来判断缺点存在。•超声波探伤方法按波类型可分为脉冲法和连续法，按探伤方法原理可分为发射法、穿透法和共振法，按波形可分为纵波法、横波法、表面波法、板波法和爬波法，按耦合方式可分为直接接触法和液浸法，按探头个数可分为单探头法、双探头法和多探头法。我们企业采取探伤方法为：脉冲反射横波单探头法（自动探伤设备为多探头）。超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第2页二、超声波检测术语•K值（Kvalue）：斜探头折射角正切值；•超声噪声电平（ultrasonicnoiselevel）：由材料结构、或可能是大量微小不连续性或二者同时存在而引发为数众多不可分辨显示信号；•电子噪声（electronicnoise）：由探伤仪放大器中电子干扰和热噪声引发随时间而快速改变无用无规则信号；超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第3页•动态范围（dynamicrange）：在增益调整不变时,超声探伤仪荧光屏上能分辨最大与最小反射面积波高之比.通常以分贝表示；•分辨力（resolution）：就声束轴线而言，超声设备能同时分辨出几乎有相同声程和横向位置数个不连续性能力；•对比试块法（referenceblockmethod）：用对比试块已知反射体显示与被检件所获显示相比较评价方法；超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第4页•脉冲重复频率（pulserepetitionfrequency）：为了产生超声波,每秒内由脉冲发生器激励探头晶片脉冲次数；•回波（echo）：从反射体上反射回来超声信号，又称反射波（reflectedwave）；•回波高度（echoheight）：探伤图形上反射脉冲高度,用分贝值或标准刻度板上百分数表示；•回波宽度（echowidth）：从校正超声探伤仪荧光屏水平扫描线刻度上读出回波宽度；超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第5页•人工缺点（artificialdefect）：在探伤过程中,为了调整或校准探伤系统灵敏度等,用各种方法在试块或被检件上加工制成人工伤,如平底孔、横孔、槽等；超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第6页三、超声波发射和接收原理1、发射：压电晶体在脉冲电信号激励下产生机械振动，发射机械振动波（超声波），称为发射。2、接收：机械振动波（反射回来超声波）作用于压电晶体，使压电晶体产生电荷，电信号经过电子回路显示在屏幕上，称为接收。探头可分为单发-单收探头和发-收一体探头，实际上超声波探头压电晶体，同时与仪器发射电路和接收电路连接，所以每个探头都能发射和接收超声波。超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第7页四、A型模拟超声波探伤仪

CTS-22A

A显示：以水平基线X轴表示距离或时间,用垂直于基线Y轴表示辐度一个信息显示方法；•A型超声探伤仪垂直线性好坏直接影响缺点准确定量。•A型超声探伤仪水平线性好坏直接影响到缺点定位而对缺点大小判断无关。•A型扫描显示中，“盲区”是指因为仪器原因造成一定范围内不能探到缺点区域，它与近场区不能探到缺点性质是不一样。超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第8页

工作频率范围：0.5～10MHz。

衰减器：总衰减量80dB（20dB×2、2dB×20）；衰减误差：每2dB±0.1dB。

衰减器工作方式抑制电平增益发射强度声程范围调整回波平移聚焦回波距离缩展超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第9页五、缺点当量表述•当量定义：缺点回波与人工缺点（通常是规则反射体）回波比较所得分贝值称为缺点当量；•比如我厂生产中，人工缺点回波高度要求80%；假设缺点1当量为“人工缺点+2.5dB”；缺点2当量为“人工缺点+6.4dB”；我们能够说缺点2比缺点1大3.9dB；超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第10页注意

对比式样上人工缺点是评定自然缺点当量依据，不能了解为被检出自然缺点与人工缺点信号幅度相等时二者尺寸必定相等。

超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第11页试块用途

测试或校验仪器和探头性能；确定探测灵敏度和缺点大小；调整探测距离和确定缺陷位置；测定材料一些声学特征。超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第12页CSK-IA试块：超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第13页•CSK-IA试块主要用途:①R50、R100圆弧：-斜探头入射点、前沿测定；-扫描线百分比校准；②上下表面刻度：斜探头K值校准；③φ50、φ44、φ40孔：斜探头分辨率测定；9.管子试块超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第14页探头直探头斜探头2.5P20Z5P6×6K3||||||||频率材料直径直探头频率材料矩形K=3焊区试块超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第15页耦合介质1、概念：为了排除探头与工件表面之间空气，在探头与工件表面之间施加一层透声介质称为耦合剂。耦合剂作用在于排除探头与工件表面之间空气，使超声波能有效地传入工件到达探伤目标。另外耦合剂还有降低摩擦作用。2、耦合效果与声阻抗相关，声阻抗大耦合性能好。超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第16页3、耦合介质种类：•甘油声阻抗高，耦合性能好，惯用于一些主要工件准确探伤，但价格较贵，对工件有腐蚀作用。•水玻璃声阻抗较高，惯用于表面粗糙工件探伤，但清洗不太方便，且对工件有腐蚀作用。•水起源广低，惯用于水浸探伤，但易使工件生锈。•机油和变压器油粘度、流动性、附着力适当，对工件无腐蚀、价格也不贵，所以是当前应用最广耦合剂。•化学浆糊也惯用来作耦合剂，耦合效果比很好。超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第17页4、影响耦合主要原因有：•耦合层厚度；•耦合剂声阻抗；•工件表面粗糙度和工件形状。超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第18页缺点术语管体常见缺点有：•裂纹应力引发金属开裂，在没有其它任何影响时，不至于使材料发生完全断裂。钢中淬火裂纹是因为奥氏体向马氏体转换过程（伴随有体积增加）产生应力造成。超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第19页•偏心管子内外表面中心轴线不重合，使得某一截面处壁厚沿圆周方向不均匀。•夹杂物金属凝固过程中残留在其内部杂质或非金属颗粒。超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第20页•分层通常平行于金属表面内部层状分离。•折叠经过轧制或采取其它方式加工金属沿着轧制金属表面折叠起来，但并未被熔合成完好金属。超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第21页•轧入金属异物轧入金属表面、不与金属熔合外来异物•结疤附着在完好金属表面上薄壳状或鳞片状缺点超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第22页•发裂轧制金属内经轧制或其它方式加工后或多或少闭合起来，但未被压合缝隙。•重皮轧入基体金属表面、通常只有一端与基体金属相连极薄金属长条。超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第23页•加厚部分充型不良超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第24页•加厚皱折管子加厚部分环向呈铸造折皱形态表面不规则处。•凹坑超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第25页管体超声波探伤探伤方法和步骤

检测装置检测装置有探头相对钢管位置高精度调整机构并能可靠地锁紧或能实现良好机械跟踪。管端不能有效探测区域（盲区）不能大于200mm。超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第26页传动旋转装置传动旋转装置确保检测装置平稳地经过管体并确保在检验中钢管与检测装置含有良好同心度。超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第27页管体超声波探伤设备调试1.每次重新使用探伤设备时或变换检验规格时须用要求对比试样对探伤设备进行调试。2设备调试后应使对比试样上同一个人工缺点在圆周方向不一样位置信号幅度靠近一致。超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第28页管体超声波探伤3当内、外壁人工缺点信号使用二个不一样报警闸门时，探伤仪报警灵敏度应按照内、外壁人工缺点在周向不一样位置中较低幅度信号分别进行设定，同时，二个闸门宽度应满足管壁内各部位缺点信号报警要求。设备调试完成后用样管进行测试，测试结果以样管上全部些人工缺点均报警且无误报为准，测试10次以上（重复性）。超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第29页管体超声波探伤探伤检验1设备测试结果符合要求后方可进行探伤检验。探伤检验应逐批逐根进行。2探伤人员在检验过程中对缺点指示信号必须可靠监视，预防缺点漏检。超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第30页管体超声波探伤设备校验1.在同规格钢管连续检验期间对设备进行定时校验，校验时间间隔小于4h。校验内容与设备测试项目相同。2.在同规格钢管连续检验开始和结束时以及连续检验中设备操作人员更换时也应对设备进行校验。如校验结果不能满足要求则应对设备重新调试和测试，到达要求后应对上一次校验后所检验管子重新进行检验。

超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第31页不合格品处理缺点评定、标识和处置1对于斜探头纵向和横向缺点探测，当回波幅度大于对比试块上人工缺点反射体对应位置回波幅度时，应判定为缺点。2经探伤人员综合判定缺欠性质，认为是裂纹等危害性缺点时不论其回波幅度高低、长度大小均应作缺点处理。3对探伤不合格部位用黄色油漆准确圈出，必要时写明缺点尺寸、位置、性质。超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第32页缺点处置a)对发觉缺点，探伤人员应依据缺点情况作出处置决定。b)对于能够经过修磨处理使缺点消除且修磨后壁厚、管径以及其它尺寸能符合要求要求应进行修磨处理（普通要求修磨深度不超出1mm或要求厚度5%，取二者中较小值，有特殊要求时按对应要求执行）；c)不能修磨但能够经过缺点切除使产品符合要求要求应进行切除；d)无法经过修磨、切除等伎俩使产品合格作判废处理。e)缺点经修复后应进行超声波复探。f)各缺点修磨、切除以及产品判废标识以及质量信息反馈应符合《不合格品处理要求》要求。超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第33页探伤汇报探伤汇报由持有被认可超声探伤Ⅱ级以上技术资格证书人员签发。探伤汇报应包含以下内容：炉批号、钢级、规格、探伤编号、探伤根数；探伤仪器型号、探头频率、K值以及晶片尺寸、探伤灵敏度、对比试样、耦合剂；探伤结果以及对缺点定性、定量描述；探伤操作人员、汇报签发人员姓名以及技术等级及探伤时间等。超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第34页普通钻杆规格壁厚与外径之比小于0.2，当钢管壁厚与外径之比大于0.2时（如加重钻杆），应由供需双方约定一个特殊检验方法。

超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第35页KK自动超声波探伤系统该探伤仪为脉冲反射式多通道超声波探伤仪选取方法为水浸法，耦合剂为水。探头工作频率包含4-4.5MHz，纵向2组，每组6个通道；横向2组，每组8个通道；壁厚分层1组6个通道。晶片：纵向缺点采取10×10mm，K1；横向缺点采取10×7，K1两种探头。超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第36页探伤系统工作原理图超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第37页探伤系统基本框图超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第38页管端、焊缝UT、MT超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第39页钻杆焊缝超声波探伤人员要求1.含有超声波探伤等级资格证书2.了解钻杆焊接工艺、肯能产生缺点类型及可能产生缺点部位3.含有配合荧光磁粉等其它探伤方法综合判定缺点能力超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第40页钻杆焊缝超声波探伤探伤前准备探头1.探头K值应依据加厚部位尺寸在1~2.5之间选择，方便检验整个焊缝2.发射主声束无双峰、无偏斜3.标定入射点和前沿距离仪器1.检验仪器调整旋钮，是否精度和范围等电性能符合要求超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第41页钻杆焊缝超声波探伤对比试块人工缺点反射体为Φ1.6mm竖通孔，通孔至试块边缘距离应适于探头移动而且不致产生边界干扰信号。如图：超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第42页钻杆焊缝超声波探伤工件表面准备探伤部位表面应平整、光滑，无影响声耦合油垢、锈蚀等污物，隆起部分应修磨掉焊缝处内外表面不得留有凸台、凹槽、较深切削刀纹或磨痕等超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第43页灵敏度校对探头置于对比试块上一个跨距位置，使最大回波高度为满幅度80%钻杆焊缝超声波探伤超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第44页钻杆焊缝超声波探伤扫查方法1、探头正对焊缝摆放，前后移动探头沿周向作锯齿形移动2、覆盖率大于探头晶片尺寸15%3、确保耦合且移动速度不超出150mm/s超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第45页钻杆焊缝超声波探伤灵敏度重新校对1、每次工作前2、更换过探头或探头线3、改换了耦合剂4、更换电源5、连续工作4小时以上6、操作者认为有必要时超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第46页钻杆焊缝超声波探伤缺点评定1、回波大于对比试块上人工缺点反射体回波时应认定为缺点2、回波高度低于对比试块人工反射体回波，但周向指示长度大于20mm时应认定为缺点3、综合判断缺点性质，探伤人员能够判定为危害性缺点超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第47页焊缝相控阵超声波探伤超声相控阵方法是用电子技术调整焦点位置和聚焦方向，它基本思想是控制超声探头中不一样单元之间触发延时时序，在准确延时时序控制下，不一样单元发出超声波在空间发生干涉，产生所需要合成波束超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第48页超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第49页钻杆焊缝荧光磁粉探伤原理线圈法对工件纵向磁化，产生轴向磁场，假如存在与磁场相交裂纹或近表面缺点，则在裂纹两侧马上产生N、S极，吸附磁粉

当缺点与磁通垂直时，灵敏度最大超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第50页钻杆焊缝荧光磁粉探伤优点1、可探测表面和近表面缺点，非金属夹杂物2、当金属经过非金属涂层处理，涂层厚度不超出50µm时仍可进行检验，且灵敏度损失较少超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第51页钻杆焊缝荧光磁粉探伤缺点1、不能用于非磁性材料

2、近表面缺点会造成发散磁痕，随缺点在表面以下距离增加，磁痕越发散3、可能会造成伪磁痕超声波检测基础知识及在钻杆上的实际应用教材第52页钻杆焊缝荧光磁粉探