焊接质量检验 课件 超声波检测

超声波检测目录知识点1

基本知识超声波检测的原理及特点超声波检测分类及设备试块A型脉冲反射法知识点2平板对接焊缝超声波检测目录知识点1

基本知识01知识点1

基本知识超声波检测介绍超声波检测是一种利用超声波在介质中的传播特性进行检测的方法，可以用于检测各种材料和结构。超声波检测的应用超声波检测的原理超声波检测广泛应用于医疗、工业、科学研究等领域，如医学诊断、材料检测、非破坏性评价等。超声波检测的原理是利用超声波在介质中的传播特性进行检测，根据接收到的超声波信号判断介质的状态和性质。超声波检测的原理及特点02超声波检测的优势空气储罐作为压力容器，其制造过程中需要采用焊接方法，而超声波检测是无损检测的重要手段，可以高效检测焊缝中的裂纹、未熔合等面状危害性缺陷。超声检测工艺的完善超声波检测的局限性超声波检测的原理及特点随着现代科技快速发展，技术进步，超声仪器数字化，探头品种类型增加，使得超声波检测工艺可以更加完善，检测技术更为成熟。超声波检测中人为因素对检测结果影响甚大，工艺性强，对超声波检测人员的素质要求高，存在操作误差、定性困难、无直接见证记录等局限性。超声波是机械波，与可闻声波具有相同的性质，可以在固态、液态或气态的弹性介质中传播，但不能在真空中传播，类似光束，可被反射、折射和衍射。超声波检测的应用范围超声波可检测的接头形式包括对接接头、角接接头、T型接头和搭接，其中搭接接头在压力容器中是不允许采用的。超声波检测的接头形式超声波检测的原理及特点超声波检测分类及设备03A型显示波形A型显示是一种波形显示，屏幕的横坐标代表声波的传播时间（或距离），纵坐标代表反射波的声压幅度。回波信息显示A型显示可以认为显示的是沿探头发射声束方向上一条线上的不同点的回波信息。A型显示B型显示B型显示B型显示是一种超声检测方式，可以显示试件的一个二维截面图。屏幕纵坐标屏幕纵坐标代表探头在探测面上沿一直线移动扫查的位置坐标。横坐标横坐标是声传播的时间（或距离），可以反映缺陷的深度等信息。缺陷分布B型显示可以直观地显示出被探工件任一纵截面上缺陷的分布情况。C型显示C型显示试件平面投影图，探头二维扫查对应屏幕坐标，接收信号幅度转光点辉度表示。图像显示C型显示可形象地显示工件内部缺陷的平面投影图像，但不能显示缺陷的深度。C型显示超声波检测仪是超声检测的主体设备，专门用于超声检测，产生电振荡并加于换能器探头，激励探头发射超声波。超声波检测仪超声波检测仪的作用是将探头送回的电信号进行放大处理后以一定方式显示出来，得到被探测工件内部有无缺陷及缺陷的位置和大小等信息。超声波检测仪的作用超声波检测设备和器材水平线性检测仪示波屏时基线上的伤波前沿读数与实际声程成正比关系的程度，又称时基线性、扫描线性或距离线性，涉及对缺陷的定位，合格仪器一般要求≤2%。垂直线性回波波高与放大系统的回波电压信号成正比关系的程度，又称为放大线性或波幅线性，涉及对缺陷的定量，合格仪器一般要求≤8%。动态范围回波波高从100％至完全消失，衰减器db值的改变量，一般大于26db。超声波检测仪基本性能试块04试块在测试前，需要对探头进行标定，以确定其K值。K值是探头的重要参数，影响测试结果的准确性。标定探头K值测试分辨力是检测仪器性能的重要指标，通过测试分辨力，可以评估仪器对细节的感知能力。测试斜探头的入射点是为了确保探头与被测物体表面之间的位置关系符合要求，以保证测试结果的准确性。测试分辨力水平线性是指检测仪在水平方向上的测量精度，通过测试水平线性，可以确保检测仪在水平方向上的测量准确性。测试水平线性01020403测试入射点A型脉冲反射法05斜探头检测法采用斜探头将声束倾斜入射工件检测面进行检测的方法，简称斜射法，使用横波检测，也称横波法。直射法与一次反射法为了保证斜探头检测灵敏度，尽可能使用直射法或一次反射法检测，根据板厚选择合适的探头和定位方法。斜探头参数斜探头的主要参数包括横波折射角βs、探头K值和超声波频率f，选择合适的探头和定位方法对检测结果至关重要。直探头检测法采用直探头将声束垂直入射工件的检测方法，利用纵波进行探测，通过回波在时基线上的位置和脉冲大小反映缺陷情况。A型脉冲反射法知识点2平板对接焊缝超声波检测06超声波检测方法焊缝的超声波检测可用直射声束法或斜射声束法进行，无需磨平余高。超声波传播与反射超声波在均匀物质中传播，遇缺陷时形成反射，缺陷可看作新的波源。缺陷长度测定方法缺陷长度的测定可以在缺陷波端点下移动探头，观察波降至50%时的位置。当量法测定缺陷尺寸扫查法是移动探头测定缺陷长度，当量法测定的不是缺陷尺寸，而是声束宽度。惠更斯原理波动是振动状态的传播，介质中任何质点的振动都将引起邻近质点的振动，惠更斯原理。焊缝超声波检测0102030405超声检测条件确定检测技术等级根据工件材质、厚度和焊缝特点，确定相应的检测技术等级（A级、B级或C级），以确保检测结果的有效性和可靠性。频率选择对于一般焊缝，可选择较高频率；对于板厚较薄焊缝，采用高频率可提高分辨力。对于厚板焊缝和材质衰减明显的焊缝，应采用较低频率检测，以保证检测灵敏度。选用规范标准根据图纸和合同要求，选用合适的规范和标准（如NB/T47013.3-2015），确保检测工作的准确性和一致性。030201K值选择K值选择需考虑使主声束能扫到整个焊缝截面、声束中心线尽量与主要危害性缺陷垂直、保证有足够的检测灵敏度。超声检测条件工件厚度与K值关系薄工件采用大K值探头，避免近场检测，提高定位、定量精度。厚工件采用小K值探头，以缩短声程、减小衰减、提高检测灵敏度，并减少打磨宽度。K值校验K值会因工件声速变化和检测中探头的磨损而产生变化，所以要经常对K值进行校验，确保检测结果的准确性和可靠性。标准试块型号：规定检测焊接接头的标准试块为CSK-ⅠA，对比试块的型号为CSKⅡA、CSKⅢA、CSKⅣA。试块用途：CSK-ⅠA试块用于超声波仪器、探头系统性能校准和检测校准，CSKⅡA、CSKⅢA、CSKⅣA试块用于超声波检测校准。人工反射体：CSKⅡA、CSKⅣA试块的人工反射体为长横孔，长横孔反射波与焊缝光滑直线熔渣相似，通过绘制曲线测定灵敏度，适用于未焊透类缺陷控制。短横孔回波分贝差变化规律：短横孔远场变化规律似球孔，绘制曲线可控制点状缺陷，但此灵敏度对条状缺陷偏严，对中厚板检测灵敏度偏高。两种反射体试块：因反射体类型不同，两种反射体试块的灵敏度不相同，反射规律和曲线规律亦不同，所控制的检测对象不同，故二者不得混用。试块选择0102030405耦合剂的重要性常用耦合剂声阻抗值操作者技术耦合剂的作用耦合剂的特性在超声波直接接触法检测中，探头和被检物之间如不加入合适的耦合剂，检测是无法完成的，耦合剂应具备可靠的声耦合性能。耦合剂可以是液体、半液体或为膏状，并具备润湿被检物表面与探头表面，消除空气，使用方便，不会很快地从表面流溢等性能。耦合剂的主要作用是提供可靠的声耦合，润湿被检物与探头，消除空气，使探头在被检物表面易于移动，并避免污染和腐蚀。常用耦合剂有机油、化学浆糊、甘油、润滑脂（黄油）、变压器油、水及水玻璃等，而机油不利于清除，会给焊缝返修带来不利。耦合剂的声阻抗值应介于探头晶片与被检材料声阻抗值之间，有助于提高声强透射率，使超声全透射，确保检测结果的准确性和可靠性。操作者的技术对良好的耦合是重要因素，整个过程对探头施加均匀、固定压力，有助于排除空气泡和获得均匀的耦合层厚度。耦合剂使用准备检测表面清除焊接飞溅、氧化皮、锈蚀、油漆，处理凹坑，确保表面平整，便于探头扫查移动。检测区宽度焊缝本身加上焊缝两侧各相当于母材厚度30%的一段区域（5～10mm），以确保检测的准确性和完整性。探头移动区宽度根据次反射法或直射法检测要求，探头移动区宽度应大于或等于1.25P或0.75P，以确保检测的灵敏度和分辨率。母材检测在C级检测有要求时，应进行母材检测，以发现并记录可能影响斜探头检测结果的分层类缺陷。母材检测要求使用2～5MHz直探头，晶片直径10～25mm；检测灵敏度为无缺陷处第二次底波调为屏幕满刻度的100%；缺陷信号幅度超过20%时标记记录。检测面准备0102030405超声检测技术等级超声检测技术等级分为A、B、C级，选择应符合制造、安装等规范、标准及技术图样规定。超声检测技术等级承压设备焊接接头一般采用B级超声检测技术等级进行检测，重要设备可采用C级。B级超声检测A级适合于工件厚度为6mm~40mm焊接接头的检测，可用一种折射角（K值）斜探头进行检测。A级检测B级检测B级检测适用于工件厚度为6mm~200mm焊接接头检测，需进行横向缺陷检测。C级检测C级检测适用于工件厚度为6mm~500mm焊接接头检测，应将余高磨平并进行直探头检测。检测方法工件厚度大于15mm的焊接接头应在双面双侧进行检测，并增加检测与坡口表面平行缺陷的有效方法。超声检测技术等级直探头检测对于单侧坡口角度小于5º的窄间隙焊缝，应增加检测与坡口表面平行缺陷的有效方法。横向缺陷检测工件厚度大于40mm的对接接头应增加直探头检测，所有焊接接头应进行横向缺陷检测。超声检测技术等级前沿长度测定、K值测定K值测定将探头置于CSK－ⅠA试块另一端上前后移动，保持与试块侧面平行，通过测量特定距离来计算折射角β(K值)。前沿长度测定将探头置于CSK－ⅠA试块上前后移动，保持与试块侧面平行，通过测量反射波在显示屏上的距离来计算探头前沿长度。扫描速度定义检测前应根据探测范围来调节扫描速度，以便在规定的范围内发现缺陷并对缺陷定位。调节扫描速度纵波扫描速度纵波检测一般按纵波声程来调节扫描速度，将纵波探头对准厚度适当的平底面或曲底面，使两次不同的底波分别对准相应的水平刻度值。仪器示波屏上时基扫描线的水平刻度值τ与实际声程x（单程）的比例关系称为扫描速度或时基扫描线比例。扫描速度（时基线）调节深度调节法深度调节法是使示波屏上的水平刻度值τ与反射体深度d成比例，这时示波屏水平刻度值直接显示深度距离。横波扫描方式横波检测时，缺陷位置可由折射角β和声程x来确定，也可由缺陷的水平距离l和深度d来确定。声程调节法声程调节法是使示波屏上的水平刻度值τ与横波声程x成比例，这时仪器示波屏上直接显示横波声程。水平调节法水平调节法是指示波屏上水平刻度值τ与反射体的水平距离l成比例，这时示波屏水平刻度值直接显示反射体的水平投影距离。扫描速度（时基线）调节距离——波幅曲线的绘制01距离--波幅曲线通常是依据在试块上一组不同深度的人工反射体的反射波幅，实测得到一条基准线绘制而成。距离--波幅曲线一般由评定线；定量线；判废线三条线组成，分三个区域，各线灵敏度依不同标准而定。目前国内焊缝检测标准大都规定采用具有同一孔径，不同距离的横孔试块制作距离-波幅曲线，此处采用CSK－ⅢA标准试块为例。0203距离波幅曲线曲线组成采用试块探头入射点根据所测得的探头入射点和折射角，对时基轴进行深度1:1调节，把探头对准试块上深度为40mm横通孔，回波调至最高，再调至基准波高，记下dB读数。声程减少把探头对准试块上深度为30mm横通孔，此时声程减少了，回波将高于基准高度，可调节仪器的“衰减器”，将回波调至基准高度，记下相应dB值。距离——波幅曲线的绘制测定dB读数依次测定探测距离20mm、10mm横通孔的dB读数，对表中数据进行修正，使其相差不要太大，根据距离—波幅曲线的灵敏度表格，计算出判废线、定量线和评定线的dB值。作出距离波幅曲线根据测量数据在坐标纸上作出判废线、定量线、评定线的距离-波幅曲线，三条线分别代表焊缝检测中的合格、预警和失败标准。距离——波幅曲线的绘制声能传输损耗差的测定声能损失原因01工件本身影响反射波幅的两个主要因素是材质衰减和工件表面粗糙度及耦合状况造成的表面声能损失。材质衰减规定02在频率低于2.5MHz、声程不超过200mm时，或者衰减系数小于0.01dB/mm时，碳钢和低合金钢板材的材质衰减可以不计。超声材质衰减测定03制作与受检工件材质相同、表面粗糙度与对比试块相同的平面试块，使用斜探头进行检测，测量波幅值H1和H2，计算衰减系数α。传输损失差测定04在测定传输损失差时，需要调节斜探头的时基扫描线，确保其与工件表面垂直，然后测量传输损失差的值。串列扫查用于厚板窄间隙焊缝或垂直于表面缺陷检测，多采用K1两个探头串列式扫查，存在扫查死区。锯齿形扫查粗扫查，沿W轨迹前后移动探头，并作10~15º左右转动，目的是发现倾斜缺陷。左右、前后扫查左右扫查可测得缺陷长度，前后扫查可测定缺陷自身高度和深度。转角扫查通过转角扫查可以推断缺陷的方向，环绕扫查时波高不变可定为点状缺陷。平行扫查在焊缝边缘或焊缝上作平行于焊缝的移动扫查，可探测焊缝及热影响区的横向缺陷。斜平行扫查探头与焊缝方向成一定角度的平行扫查，有助于发现焊缝及热影响区的横向裂纹和倾斜角度的缺陷。扫查方式010402050306面曲率半径与对比试块：检测面曲率半径R≤W2/4时，距离-波幅曲线的绘制应在与检测面曲率相同的对比试块上进行。横向缺陷灵敏度：检测横向缺陷时，需提高各线灵敏度6dB，以发现更小的缺陷，确保产品质量。距离波幅曲线灵敏度：按执行标准规定选择距离波幅曲线灵敏度，确保检测结果的准确性和可靠性。传输损失差与补偿：在一跨距声程内最大传输损失差大于2dB时应进行补偿，确保信号的稳定和准确。扫查灵敏度：扫查灵敏度应不低于最大声程处的评定线灵敏度，确保在全过程中捕捉到所有相关信号。0102030405检测灵敏度选择将探头移至缺陷出现最大反射信号的位置，测定波幅大小，确定区域。确定缺陷位置最大波幅的确定对于缺陷位置的确定，以及缺陷大小的确定都很重要。最大波幅的作用缺陷最大波幅测定水平定位法时基线调节为水平1：n，屏幕读数40，缺陷水平距离为n*40mm，埋藏深度为n*40/K。深度定位法时基线调节为深度1：n，屏幕读数40，缺陷埋藏深度为n*40，水平距离为n*40*K。缺陷指示长度测定缺陷波单高点位于Ⅱ区及以上时，用-6dB法测量指示长度；多点时，用端点-6dB法测量。缺陷波