金屬板材超聲板波探傷方法簡介

基本信息

標(biāo)準(zhǔn)號 StandardNo： GB/T 8651-2002

中文標(biāo)準(zhǔn)名稱StandardTitle in Chinese：金屬板材超聲板波探傷方法

英文標(biāo)準(zhǔn)名稱：Metal plates--Flaw detection method by the ultras-onic plate wave

發(fā)布日期IssuanceDate ：2002-07-15

實(shí)施日期ExecuteDate：2002-12-01

首次發(fā)布日期FirstIssuance Date ：1988-02-05

標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)StandardState ：現(xiàn)行

復(fù)審確認(rèn)日期ReviewAffirmance Date :2010-07-28

計劃編號Plan No：

代替國標(biāo)號ReplacedStandard ：GB/T 8651-1988

被代替國標(biāo)號ReplacedStandard:

廢止時間RevocatoryDate :

采用國際標(biāo)準(zhǔn)號AdoptedInternational Standard No：

采標(biāo)名稱AdoptedInternational Standard Name：

采用程度ApplicationDegree ：

采用國際標(biāo)準(zhǔn)AdoptedInternational Standard ：

國際標(biāo)準(zhǔn)分類號(ICS) ：77.040.20

中國標(biāo)準(zhǔn)分類號(CCS) ：H24

標(biāo)準(zhǔn)類別StandardSort：方法

標(biāo)準(zhǔn)頁碼Number ofPages:21

標(biāo)準(zhǔn)價格(元)Price(￥) :14

主管部門Governor ：中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會

歸口單位TechnicalCommittees ：全國鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會

起草單位DraftingCommittee：鋼鐵研究總院、冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院

2100433B

探傷基本原理

超聲波探傷是利用超聲能透入金屬材料的深處，并由一截面進(jìn)入另一截面時，在界面邊緣發(fā)生反射的特點(diǎn)來檢查零件缺陷的一種方法，當(dāng)超聲波束自零件表面由探頭通至金屬內(nèi)部，遇到缺陷與零件底面時就分別發(fā)生反射波來，在螢光屏上形成脈沖波形，根據(jù)這些脈沖波形來判斷缺陷位置和大小。

探傷優(yōu)缺點(diǎn)

超聲波探傷比X射線探傷具有較高的探傷靈敏度、周期短、成本低、靈活方便、效率高，對人體無害等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是對工作表面要求平滑、要求富有經(jīng)驗(yàn)的檢驗(yàn)人員才能辨別缺陷種類、對缺陷沒有直觀性；超聲波探傷適合于厚度較大的零件檢驗(yàn)。

探傷主要特性

1、超聲波在介質(zhì)中傳播時，在不同質(zhì)界面上具有反射的特性，如遇到缺陷，缺陷的尺寸等于或大于超聲波波長時，則超聲波在缺陷上反射回來，探傷儀可將反射波顯示出來；如缺陷的尺寸甚至小于波長時，聲波將繞過射線而不能反射；

2、波聲的方向性好，頻率越高，方向性越好，以很窄的波束向介質(zhì)中輻射，易于確定缺陷的位置。

3、超聲波的傳播能量大，如頻率為1MHZ（100萬赫茲）的超聲波所傳播的能量，相當(dāng)于振幅相同而頻率為1000HZ（赫茲）的聲波的100萬倍。

探傷缺陷分類

在焊縫超聲波探傷中一般把焊縫中的缺陷 分成三類：點(diǎn)狀缺陷、線狀缺陷、面狀缺陷。

在分類中把長度小于10mm的缺陷叫做點(diǎn)狀缺陷；一般不測長，小于10mm的缺陷按5mm計。把長度大于10mm的缺陷叫線狀缺陷。把長度大于10mm高度大于3mm的缺陷叫面狀缺陷。

探傷穿透能力

X射線穿透物質(zhì)的能力大小和射線本身的波長有關(guān)，波長越短（管電壓越高），其穿透能力越大，稱之為“硬”；反之則稱為“軟”。

探傷消失的原因

1、近表表大缺陷；2、吸收性缺陷；3、傾斜大缺陷；4、氧化皮與鋼板結(jié)合不好。

探傷主要因素

1、顯影時間；2、顯影液溫度；3、顯影液的搖動；4、配方類型；5、老化程度。

探傷使用

一、超聲波探傷儀組成部分：主要有電路同步電路、發(fā)電路、接收電路、水平掃描電路、顯示器和電源等部份組成。

二、超聲波探頭的主要作用

1、探頭是一個電聲換能器，并能將返回來的聲波轉(zhuǎn)換成電脈沖；

2、控制超聲波的傳播方向和能量集中的程度，當(dāng)改變探 頭入射 角或改變超聲波的擴(kuò)散角時，可使聲波的主要能量按不同的角度射入介質(zhì)內(nèi)部或改變聲波的指向性，提高分辨率；

3、實(shí)現(xiàn)波型轉(zhuǎn)換；

4、控制工作頻率；適用于不同的工作條件。

三、超聲波試塊的作用

超聲波試塊的作用是校驗(yàn)儀器和探頭的性能，確定探傷起始靈敏度，校準(zhǔn)掃描線性。

超聲波探傷儀同步信號發(fā)生器的作用

同步電路產(chǎn)生同步脈沖信號，用以觸發(fā)儀器各部分電路同時協(xié)調(diào)工作，它主要控制同步發(fā)射和同步掃描二部分電路。

四、超聲波探傷中，超聲波在介質(zhì)中傳播時引起衰減的原因

1、超聲波的擴(kuò)散傳播距離增加，波束截面愈來愈大，單位面積上的能量減少。

2、材質(zhì)衰減一是介質(zhì)粘滯性引起的吸收；二是介質(zhì)界面雜亂反射引起的散射。

加強(qiáng)超波探傷合錄和報告工作

任何工件經(jīng)過超聲波探傷后，都必須出據(jù)檢驗(yàn)報告以作為該工作質(zhì)量好壞的憑證，一份正確的探傷報告，除建立可靠的探測方法和結(jié)果外，很大程度上取決于原始記錄和最后出據(jù)的探傷報告是非常重要的，如果我們檢查了工件不作記錄也不出報告，那么探傷檢查就毫無意義。

五、用超聲波對餅形大鍛件探傷，用底波調(diào)節(jié)探傷起始靈敏度對工作底面的要求

1、底面必須平行于探傷面；

2、底面必須平整并且有一定的光潔度。

六、CSK－ⅡA試塊的主要作用

1、校驗(yàn)靈敏度；2、校準(zhǔn)掃描線性。

七、影響照相靈敏度的主要因素

1、X光機(jī)的焦點(diǎn)大??；2、透照參數(shù)選擇的合理性，主要參數(shù)有管電壓、管電流、曝光時間和焦距大?。?、增感方式；4、選用膠片的合理性；5、暗室處理?xiàng)l件；6、散射的遮擋等。

八、超聲波探傷選擇探頭K值三條原則

1、聲束掃查到整個焊縫截面；

2、聲束盡量垂直于主要缺陷；

3、有足夠的靈敏度。

九、發(fā)射電路的主要作用

由同步電路輸入的同步脈沖信號，觸發(fā)發(fā)射電路工作，產(chǎn)生高頻電脈沖信號激勵晶片，產(chǎn)生高頻振動，并在介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生超聲波。

十、超聲波探傷中，晶片表面和被探工件表面之間使用耦合劑的原因

晶片表面和被檢工件表面之間的空氣間隙，會使超聲波完全反射，造成探傷結(jié)果不準(zhǔn)確和無法探傷。

十一、JB1150－73標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的判別缺陷的三種情況

1、無底波只有缺陷的多次反射波。

2、無底波只有多個紊亂的缺陷波。

3、缺陷波和底波同時存在。

十二、JB1150－73標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的距離――波幅曲線的用途

距離――波幅曲線主要用于判定缺陷大小，給驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)它是由判廢線、定量線、測長線三條曲線組成；

判廢線――判定缺陷的最大允許當(dāng)量；

定量線――判定缺陷的大小、長度的控制線；測長線――探傷起始靈敏度控制線。

超聲場：充滿超聲場能量的空間叫超聲場。

十三、反映超聲場特征的主要參數(shù)

反映超聲場特征的重要物理量有聲強(qiáng)、聲壓聲阻抗、聲束擴(kuò)散角、近場和遠(yuǎn)場區(qū)。

十四、探傷儀最重要的性能指標(biāo)

分辨力、動態(tài)范圍、水平線性、垂直線性、靈敏度、信噪比。

十五、超聲波探傷儀近顯示方式

1、A型顯示示波屏橫坐標(biāo)代表超聲波傳遞播時間（或距離）縱坐標(biāo)代表反射回波的高度；

2、B型顯示示波屏橫坐標(biāo)代表超聲波傳遞播時間（或距離），這類顯示得到的是探頭掃查深度方向的斷面圖；

3、C型顯示儀器示波屏代表被檢工件的投影面，這種顯示能繪出缺陷的水平投影位置，但不能給出缺陷的埋藏深度。

十六、超聲波焊縫探傷時為缺陷定位儀器時間掃描線的調(diào)整的方法：

有水平定位儀、垂直定位、聲程定位三種方法。

超聲波探傷作用

無損檢測的常規(guī)方法有直接用肉眼檢查的宏觀檢驗(yàn)和用射線照相探傷、超聲探傷儀、磁粉探傷儀、滲透探傷、渦流探傷等儀器檢測。肉眼宏觀檢測可以不使用任何儀器和設(shè)備，但肉眼不能穿透工件來檢查工件內(nèi)部缺陷，而射線照相等方法則可以通過各種各樣的儀器或設(shè)備來進(jìn)行檢測，既可以檢查肉眼不能檢查的工件內(nèi)部缺陷，也可以大大提高檢測的準(zhǔn)確性和可靠性。至于用什么方法來進(jìn)行無損檢測，這需根據(jù)工件的情況和檢測的目的來確定。

那么什么又叫超聲波呢？聲波頻率超過人耳聽覺，頻率比20千赫茲高的聲波叫超聲波。用于探傷的超聲波，頻率為0.4-25兆赫茲，其中用得最多的是1-5兆赫茲。利用聲音來檢測物體的好壞，這種方法早已被人們所采用。例如，用手拍拍西瓜聽聽是否熟了；醫(yī)生敲敲病人的胸部，檢驗(yàn)內(nèi)臟是否正常；用手敲敲瓷碗，看看瓷碗是否壞了等等。但這些依靠人的聽覺來判斷聲響的檢測法，比聲響法要客觀和準(zhǔn)確，而且也比較容易作出定量的表示。由于超聲波探傷具有探測距離大，探傷裝置體積小，重量輕，便于攜帶到現(xiàn)場探傷，檢測速度快，而且探傷中只消耗耦合劑和磨損探頭，總的檢測費(fèi)用較低等特點(diǎn)，建筑業(yè)市場主要采用此種方法進(jìn)行檢測。

下面介紹一下超聲波探傷在實(shí)際工作中的應(yīng)用。

接到探傷任務(wù)后，首先要了解圖紙對焊接質(zhì)量的技術(shù)要求。鋼結(jié)構(gòu)的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)GB50205-95《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》來執(zhí)行的。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：對于圖紙要求焊縫焊接質(zhì)量等級為一級時評定等級為Ⅱ級時規(guī)范規(guī)定要求做100%超聲波探傷；對于圖紙要求焊縫焊接質(zhì)量等級為二級時評定等級為Ⅲ級時規(guī)范規(guī)定要求做20%超聲波探傷；對于圖紙要求焊縫焊接質(zhì)量等級為三級時不做超聲波內(nèi)部缺陷檢查。

在此值得注意的是超聲波探傷用于全熔透焊縫，其探傷比例按每條焊縫長度的百分?jǐn)?shù)計算，并且不小于200mm。對于局部探傷的焊縫如果發(fā)現(xiàn)有不允許的缺陷時，應(yīng)在該缺陷兩端的延伸部位增加探傷長度，增加長度不應(yīng)小于該焊縫長度的10%且不應(yīng)小于200mm，當(dāng)仍有不允許的缺陷時，應(yīng)對該焊縫進(jìn)行100%的探傷檢查，其次應(yīng)該清楚探傷時機(jī)，碳素結(jié)構(gòu)鋼應(yīng)在焊縫冷卻到環(huán)境溫度后、低合金結(jié)構(gòu)鋼在焊接完成24小時以后方可進(jìn)行焊縫探傷檢驗(yàn)。另外還應(yīng)該知道待測工件母材厚度、接頭型式及坡口型式。至今為止我在實(shí)際工作中接觸到的要求探傷的絕大多數(shù)焊縫都是中板對接焊縫的接頭型式，所以我下面主要就對焊縫探傷的操作做針對性的總結(jié)。一般地母材厚度在8-16mm之間，坡口型式有I型、單V型、X型等幾種形式。在弄清楚以上這此東西后才可以進(jìn)行探傷前的準(zhǔn)備工作。

在每次探傷操作前都必須利用標(biāo)準(zhǔn)試塊（CSK-IA、CSK-ⅢA）校準(zhǔn)儀器的綜合性能，校準(zhǔn)面板曲線，以保證探傷結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1、探測面的修整：應(yīng)清除焊接工作表面飛濺物、氧化皮、凹坑及銹蝕等，光潔度一般低于▽4。焊縫兩側(cè)探傷面的修整寬度一般為大于等于2KT 50mm，（K:探頭K值，T：工件厚度）。一般的根據(jù)焊件母材選擇K值為2.5探頭。例如：待測工件母材厚度為10mm,那么就應(yīng)在焊縫兩側(cè)各修磨100mm。

2、耦合劑的選擇應(yīng)考慮到粘度、流動性、附著力、對工件表面無腐蝕、易清洗，而且經(jīng)濟(jì)，綜合以上因素選擇漿糊作為耦合劑。

3、由于母材厚度較薄因此探測方向采用單面雙側(cè)進(jìn)行。

4、由于板厚小于20mm所以采用水平定位法來調(diào)節(jié)儀器的掃描速度。

5、在探傷操作過程中采用粗探傷和精探傷。為了大概了解缺陷的有無和分布狀態(tài)、定量、定位就是精探傷。使用鋸齒形掃查、左右掃查、前后掃查、轉(zhuǎn)角掃查、環(huán)繞掃查等幾種掃查方式以便于發(fā)現(xiàn)各種不同的缺陷并且判斷缺陷性質(zhì)。

6、對探測結(jié)果進(jìn)行記錄，如發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷對其進(jìn)行評定分析。焊接對頭內(nèi)部缺陷分級應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB11345-89《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級》的規(guī)定，來評判該焊否合格。如果發(fā)現(xiàn)有超標(biāo)缺陷，向車間下達(dá)整改通知書，令其整改后進(jìn)行復(fù)驗(yàn)直至合格。

一般的焊縫中常見的缺陷有：氣孔、夾渣、未焊透、未熔合和裂紋，至今還沒有一個成熟的方法對缺陷的性質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確的評判，只是根據(jù)熒光屏上得到的缺陷波的形狀和反射波高度的變化結(jié)合缺陷的位置和焊接工藝對缺陷進(jìn)行綜合估判。

對于內(nèi)部缺陷的性質(zhì)的估判以及缺陷的產(chǎn)生的原因和防止措施大體總結(jié)了以下幾點(diǎn)：

1、氣孔：

單個氣孔回波高度低，波形為單峰，較穩(wěn)定。從各個方向探測，反射波大體相同，但稍一動探頭就消失，密集氣孔會出現(xiàn)一簇反射波，波高隨氣孔大小而不同，當(dāng)探頭作定點(diǎn)轉(zhuǎn)動時，會出現(xiàn)此起彼落的現(xiàn)象。

產(chǎn)生這類缺陷的原因主要是焊材未按規(guī)定溫度烘干，焊條藥皮變質(zhì)脫落、焊芯銹蝕，焊絲清理不干凈，手工焊時電流過大，電弧過長；埋弧焊時電壓過高或網(wǎng)絡(luò)電壓波動太大；氣體保護(hù)焊時保護(hù)氣體純度低等。如果焊縫中存在著氣孔，既破壞了焊縫金屬的致密性，又使得焊縫有效截面積減少，降低了機(jī)械性能，特別是存鏈狀氣孔時，對彎曲和沖擊韌性會有比較明顯降低。防止

這類缺陷防止的措施有：不使用藥皮開裂、剝落、變質(zhì)及焊芯銹蝕的焊條，生銹的焊絲必須除銹后才能使用。所用焊接材料應(yīng)按規(guī)定溫度烘干，坡口及其兩側(cè)清理干凈，并要選用合適的焊接電流、電弧電壓和焊接速度等。

2、夾渣：

點(diǎn)狀夾渣回波信號與點(diǎn)狀氣孔相似，條狀夾渣回波信號多呈鋸齒狀波幅不高，波形多呈樹枝狀，主峰邊上有小峰，探頭平移波幅有變動，從各個方向探測時反射波幅不相同。

這類缺陷產(chǎn)生的原因有：焊接電流過小，速度過快，熔渣來不及浮起，被焊邊緣和各層焊縫清理不干凈，其本金屬和焊接材料化學(xué)成分不當(dāng)，含硫、磷較多等。

防止措施有：正確選用焊接電流，焊接件的坡口角度不要太小，焊前必須把坡口清理干凈，多層焊時必須層層清除焊渣；并合理選擇運(yùn)條角度焊接速度等。

3、未焊透：

反射率高，波幅也較高，探頭平移時，波形較穩(wěn)定，在焊縫兩側(cè)探傷時均能得到大致相同的反射波幅。這類缺陷不僅降低了焊接接頭的機(jī)械性能，而且在未焊透處的缺口和端部形成應(yīng)力集中點(diǎn)，承載后往往會引起裂紋，是一種危險性缺陷。

超聲波探傷在無損檢測焊接質(zhì)量中的作用

其產(chǎn)生原因一般是：坡口純邊間隙太小，焊接電流太小或運(yùn)條速度過快，坡口角度小，運(yùn)條角度不對以及電弧偏吹等。

防止措施有：合理選用坡口型式、裝配間隙和采用正確的焊接工藝等。

4、未熔合：

探頭平移時，波形較穩(wěn)定，兩側(cè)探測時，反射波幅不同，有時只能從一側(cè)探到。

其產(chǎn)生的原因：坡口不干凈，焊速太快，電流過小或過大，焊條角度不對，電弧偏吹等。

防止措施：正確選用坡口和電流，坡口清理干凈，正確操作防止焊偏等。

5、裂紋：

回波高度較大，波幅寬，會出現(xiàn)多峰，探頭平移時反射波連續(xù)出現(xiàn)波幅有變動，探頭轉(zhuǎn)時，波峰有上下錯動現(xiàn)象。裂紋是一種危險性最大的缺陷，它除降低焊接接頭的強(qiáng)度外，還因裂紋的末端呈尖銷的缺口，焊件承載后，引起應(yīng)力集中，成為結(jié)構(gòu)斷裂的起源。裂紋分為熱裂紋、冷裂紋和再熱裂紋三種。

熱裂紋產(chǎn)生的原因是：焊接時熔池的冷卻速度很快，造成偏析；焊縫受熱不均勻產(chǎn)生拉應(yīng)力。

防止措施：限制母材和焊接材料中易偏析元素和有害雜質(zhì)的含量，主要限制硫含量，提高錳含量；提高焊條或焊劑的堿度，以降低雜質(zhì)含量，改善偏析程度；改進(jìn)焊接結(jié)構(gòu)形式，采用合理的焊接順序，提高焊縫收縮時的自由度。

冷裂紋產(chǎn)生的原因：被焊材料淬透性較大在冷卻過程中受到人的焊接拉力作用時易裂開；焊接時冷卻速度很快氫來不及逸出而殘留在焊縫中，氫原子結(jié)合成氫分子，以氣體狀態(tài)進(jìn)到金屬的細(xì)微孔隙中，并造成很大的壓力，使局部金屬產(chǎn)生很大的壓力而形成冷裂紋；焊接應(yīng)力拉應(yīng)力并與氫的析集中和淬火脆化同時發(fā)生時易形成冷裂紋。

防止措施：焊前預(yù)熱，焊后緩慢冷卻，使熱影響區(qū)的奧氏體分解能在足夠的溫度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行，避免淬硬組織的產(chǎn)生，同時有減少焊接應(yīng)力的作用；焊接后及時進(jìn)行低溫退火，去氫處理，消除焊接時產(chǎn)生的應(yīng)力，并使氫及時擴(kuò)散到外界去；選用低氫型焊條和堿性焊劑或奧氏體不銹鋼焊條焊絲等，焊材按規(guī)定烘干，并嚴(yán)格清理坡口；加強(qiáng)焊接時的保護(hù)和被焊處表面的清理，避免氫的侵入；選用合理的焊接規(guī)范，采用合理的裝焊順序，以改善焊件的應(yīng)力狀態(tài)。