超声波无损检测工艺技术标准

超声波无损检测工艺技术标准一、引言超声波无损检测（UltrasonicTesting，UT）作为工业领域缺陷识别与质量管控的核心手段，凭借灵敏度高、操作便捷、成本可控等优势，广泛应用于机械制造、石油化工、航空航天等行业的构件检测。本标准围绕超声波检测的工艺原理、设备选型、操作流程及质量评定构建规范体系，旨在保障检测结果的准确性与一致性，为工业生产中的缺陷判定、质量分级提供可靠技术依据。二、术语与定义1.超声波无损检测：利用频率高于20kHz的机械波（超声波）在介质中的传播、反射、折射特性，对工件内部或表面缺陷进行探测、定位、定量及定性分析的无损检测方法。2.缺陷回波：超声波遇工件内部缺陷（如裂纹、气孔、夹杂）或界面（如底面、焊缝熔合线）时，因声阻抗突变产生的反射信号，通过回波的幅值、位置可判断缺陷特征。3.耦合剂：涂覆于探头与工件表面之间，用于排除空气、降低声能损耗，使超声波高效传入工件的介质（如机油、甘油、专用超声耦合剂）。4.声程：超声波在介质中传播的路径长度，与缺陷深度、探头角度等参数直接相关。三、工艺原理超声波检测基于声波传播特性：当超声波（纵波、横波或表面波）入射至工件时，若遇缺陷或界面，部分声波发生反射，反射波被探头接收后转化为电信号，通过探伤仪的波形显示（A扫、B扫或C扫）呈现缺陷信息。纵波检测：适用于板材、锻件等平面型工件的内部缺陷检测，声波沿工件厚度方向传播，缺陷回波与底面回波的时间差对应缺陷深度。横波检测：通过斜探头将纵波转换为横波（利用波型转换原理），沿工件表面或焊缝方向传播，常用于焊缝、管件的缺陷检测（如裂纹、未熔合）。表面波检测：沿工件表面传播，衰减快但对表面缺陷（如裂纹、划伤）灵敏度极高，适用于表面质量要求严格的工件。四、设备与器材要求（一）超声波探伤仪1.性能指标：频率范围：2MHz~10MHz（薄板宜用高频，厚件宜用低频）；灵敏度余量：≥60dB（确保微小缺陷回波可识别）；水平线性误差：≤1%（保证缺陷定位精度）；垂直线性误差：≤5%（确保缺陷定量准确性）。2.显示模式：支持A扫（波形显示）、B扫（断面成像）或C扫（平面成像），满足不同检测场景的可视化需求。（二）探头选型1.直探头：用于纵波检测，频率2MHz~5MHz，晶片尺寸Φ10mm~Φ20mm（厚件选大晶片、低频率，薄件选小晶片、高频率）。2.斜探头：用于横波检测，角度范围K1~K3（或35°~70°），频率2MHz~5MHz，根据工件厚度、焊缝形式选择（如K2探头适用于壁厚8mm~40mm的焊缝）。3.双晶探头：由发射、接收晶片组成，聚焦效果好，盲区小（≤2mm），适用于近表面缺陷检测（如薄板、薄壁管）。（三）耦合剂与试块1.耦合剂：需满足声阻抗与工件匹配、粘度适中（避免流淌或干结）、无腐蚀的要求。常用类型：机油：通用性强，适用于常温工件；甘油：声速稳定，适用于高精度检测；专用超声耦合剂：耐高低温、无残留，适用于特殊环境（如高温工件、食品级检测）。2.标准试块：采用GB/T____或JB/T4730规定的试块（如CSK-ⅠA、RB系列），用于校准仪器灵敏度、扫描速度，验证探头性能。五、检测工艺流程（一）检测准备1.工件表面处理：清除检测区域（≥探头直径的3倍范围）的油污、锈蚀、氧化皮，打磨至粗糙度Ra≤6.3μm（焊缝检测需去除余高，使表面平整）。2.仪器预热：探伤仪开机预热10min，确保性能稳定；探头接入后，检查回波信号的幅值、频率是否正常。（二）仪器校准1.灵敏度校准：将探头置于标准试块（如CSK-ⅠA）的平底孔或横孔上，调节增益使回波幅值达到满屏的80%，记录此时的灵敏度（dB值）作为基准。2.扫描速度校准：利用试块的已知尺寸（如厚度、孔深），调节“扫描延迟”“扫描比例”，使缺陷回波的水平刻度与实际声程（或深度）对应（如“1:1”比例下，水平刻度10mm对应实际深度10mm）。（三）检测操作1.耦合剂施加：均匀涂覆耦合剂于探头与工件表面，确保无气泡、无间断，耦合剂厚度≤0.1mm（过厚会衰减声能）。2.扫查方式：全面扫查：探头沿工件表面匀速移动，速度≤150mm/s，相邻扫查线的重叠度≥10%（避免漏检）；焊缝扫查：采用锯齿形或平行线扫查，探头沿焊缝方向移动，同时以10°~15°的角度摆动（覆盖焊缝及热影响区的缺陷）。3.缺陷识别：当发现回波幅值超过基准灵敏度（或判废线）时，标记缺陷位置，记录回波的幅值、深度、水平距离等参数。（四）数据记录与报告1.缺陷记录：采用坐标法（如X-Y轴标注）或示意图（标注缺陷位置、尺寸）记录缺陷，内容包括：工件编号、检测部位、检测日期；缺陷的位置（深度、水平距离、角度）、回波幅值、当量尺寸；检测仪器、探头型号、耦合剂类型。2.检测报告：根据缺陷的定量结果（当量直径、面积）和质量等级要求（如GB/T____的Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ级），判定工件是否合格，报告需包含检测结论、检测人员签字及审核意见。六、质量评定与验收（一）缺陷定性通过回波的特征分析判断缺陷类型：气孔：回波尖锐、幅值低，多次反射后幅值迅速衰减；裂纹：回波幅值高、波形陡峭，沿长度方向扫查时回波连续且幅值变化大；夹杂：回波幅值中等，波形较宽，多次反射后衰减缓慢。（二）缺陷定量1.当量法：利用试块的平底孔（或横孔）绘制AVG曲线，根据缺陷回波的幅值计算当量尺寸（如Φ2mm平底孔的回波幅值对应缺陷当量为Φ2mm）。2.6dB法：将缺陷回波幅值调至基准高度，然后降低增益6dB，此时探头移动的范围即为缺陷的长度（适用于线性缺陷，如裂纹）。（三）合格判定根据工件的质量等级（如Ⅰ级、Ⅱ级）和缺陷允许范围判定：Ⅰ级：不允许存在裂纹、未熔合等危害性缺陷，气孔、夹杂的当量尺寸≤Φ1mm，且数量≤2个；Ⅱ级：允许少量气孔、夹杂（当量≤Φ2mm，数量≤5个），但不允许裂纹、未熔合；Ⅲ级：根据使用要求放宽缺陷限制（如非承压件、次要结构件）。七、特殊工况与注意事项（一）温度影响工件温度超过60℃时，耦合剂易干结或挥发，需选用耐高温耦合剂（如硅胶基耦合剂）；温度低于0℃时，耦合剂易冻结，需预热工件或使用防冻耦合剂。（二）探头维护定期检查探头的保护膜（磨损后及时更换，避免划伤工件或降低耦合效果），清洁探头接触面（用酒精擦拭，去除油污、耦合剂残留）。（三）环境干扰检测时远离电焊机、变频器等电磁干扰源（干扰会导致波形杂波增多，影响缺陷识别），必要时使用屏蔽线连接探头与探伤仪。八、应用案例：压力容器焊缝检测某石化企业的压力容器（材质Q345R，壁厚20mm）焊缝需进行100%超声波检测，执行JB/T4730.3标准：1.设备选型：选用5MHz、K2斜探头（晶片尺寸13×13mm），探伤仪频率范围2~10MHz，灵敏度余量70dB。2.检测流程：表面处理：打磨焊缝及热影响区，粗糙度Ra≤6.3μm；校准：用CSK-ⅠA试块校准灵敏度（基准灵敏度为Φ2mm横孔回波满屏80%），扫描速度设为1:1；扫查：采用锯齿形扫查，速度≤100mm/s，重叠度15%；缺陷评定：发现1处裂纹缺陷（回波幅值90%满屏，长度15mm），当量尺寸Φ3m