1、焊缝的超声波探伤焊缝的超声波探伤 汇报时间：汇报时间：2014.72014.7 汇汇 报报 内内 容容 超声波探伤物理基础超声波探伤物理基础 超声波探伤仪、探头及试块超声波探伤仪、探头及试块 焊缝超声波探伤焊缝超声波探伤 什么是超声波什么是超声波 超声波是声波的一种，是机械振动在弹性介质中超声波是声波的一种，是机械振动在弹性介质中传播而形成的波动，通常以其波动频率传播而形成的波动，通常以其波动频率 f f 和人的可和人的可闻频率加以区分超声波与其它声波种类：闻频率加以区分超声波与其它声波种类：声波声波 波动频率波动频率 可闻频率可闻频率 次次 声声 波波 f20Hz f10f103 3 MHz
2、MHz 人耳不可闻人耳不可闻 超声波探伤用的频率为超声波探伤用的频率为 0.25MHz0.25MHz15MHz15MHz，金属材料超声，金属材料超声波探伤常用频率为波探伤常用频率为0.5MHz 0.5MHz 10MHz10MHz，其波长约，其波长约10mm 10mm 0.5mm0.5mm 。超声波特性超声波特性 束射特性束射特性 反射特性反射特性 传播特性传播特性 波型转换特性波型转换特性 人们正是利用了超声波的这些特性，发展了超声波探伤技术。人们正是利用了超声波的这些特性，发展了超声波探伤技术。超声波的波型超声波的波型 波传播方向空气固体介质纵波纵波 横波横波 板波板波 表面波表面波 超声波
3、声速超声波声速 材料材料 纵波声速纵波声速(m/s)(m/s)横波声速横波声速(m/s)(m/s)钢钢 59005900 32303230 水水 14001400 -有机玻璃有机玻璃 27202720 14601460 铝铝 62606260 30803080 铜铜 47004700 22602260 超声波的反射、折射、波形转换超声波的反射、折射、波形转换 入射纵波反射入射纵波反射 折射波型转换纵波倾斜入射到不同介折射波型转换纵波倾斜入射到不同介质的表面时会产生反射纵波反射横折射纵质的表面时会产生反射纵波反射横折射纵波折射横波，反射、折射角度符合一般的波折射横波，反射、折射角度符合一般的反射
4、折射定律。反射折射定律。超声波的反射、折射、波形转换超声波的反射、折射、波形转换 第一临界角第一临界角 当在第二介质中的折射纵波角等当在第二介质中的折射纵波角等于于9090度时称这时的纵波入射角为第一度时称这时的纵波入射角为第一临界角临界角 I I。这时在第二介质中已没。这时在第二介质中已没有纵波，只有横波。焊缝探伤用的横有纵波，只有横波。焊缝探伤用的横波就是，经过界面波型转换得到的。波就是，经过界面波型转换得到的。第二临界角第二临界角 当纵波入射角继续增大时，在当纵波入射角继续增大时，在第二介质中的横波折射角也增大，当第二介质中的横波折射角也增大，当S S达达9090度时，第二介质中没有超声
5、度时，第二介质中没有超声波，超声波都在表面，为表面波。波，超声波都在表面，为表面波。超声波的反射、折射、波形转换超声波的反射、折射、波形转换 在有机玻璃与钢的介面：在有机玻璃与钢的介面：第一临界角为第一临界角为=27.2=27.2，S S=33.3=33.3 第二临界角为第二临界角为=56.7=56.7，S S=90=90 用于焊缝检测的超声波斜探头的入射用于焊缝检测的超声波斜探头的入射角必须大于第一临界角而小于第二临角必须大于第一临界角而小于第二临界角。界角。我国习惯：斜探头的横波折射角用横我国习惯：斜探头的横波折射角用横波折射角度的正切值表波折射角度的正切值表 示，如示，如K=2K=2 超
6、声波探伤仪超声波探伤仪 超声波探伤仪超声波探伤仪 超声波探头超声波探头 超声波探头超声波探头 超声波探头参数表示超声波探头参数表示 基本频率基本频率 晶片材料晶片材料 晶片尺寸晶片尺寸 探头种类探头种类 特征特征 2.5 20 直探头直探头 园晶片直径园晶片直径2020 钛酸钡陶瓷钛酸钡陶瓷 频率频率2.5MHz 5 P 66 3 表示折射角表示折射角 矩形晶片矩形晶片66 钛酸铅陶瓷钛酸铅陶瓷 频率频率5MHz 值为值为3 超声波探伤用试块超声波探伤用试块 超声波探伤用试块超声波探伤用试块 CSK-IA 超声波探伤用试块超声波探伤用试块 调节：探头的前沿、调节：探头的前沿、K K值、声速值、
7、声速 超声波探伤用试块超声波探伤用试块 CSK-IIIA 距离距离-波幅（波幅（DAC)DAC)曲线绘制曲线绘制 三条曲线生成后，按三条曲线生成后，按“增益增益”键，使用方向键调节曲线的高底，键，使用方向键调节曲线的高底，使判废线达到屏幕的高度，进入探伤界面，进行探伤检测。使判废线达到屏幕的高度，进入探伤界面，进行探伤检测。探测灵敏度的选定探测灵敏度的选定 DACDAC曲线曲线 级别级别 A A B B C C 板厚，板厚，mmmm 8 85050 8 8300300 8 8300300 判废线判废线 DACDAC DACDAC-4dB4dB DACDAC-2dB2dB 定量线定量线 DACD
8、AC-10dB10dB DACDAC-10dB10dB DACDAC-8dB8dB 评定线评定线 DACDAC-16dB16dB DACDAC-16dB16dB DACDAC-14dB14dB 探测灵敏度决定了检测缺陷的能力探测灵敏度决定了检测缺陷的能力 灵敏度高，检测缺陷的能力大，探伤时反射的杂波太多灵敏度高，检测缺陷的能力大，探伤时反射的杂波太多,影响缺陷波影响缺陷波的识别的识别；灵敏度低，检测缺陷的能力也低，会漏掉缺陷；灵敏度低，检测缺陷的能力也低，会漏掉缺陷。表表 距离距离-波幅（波幅（DAC)DAC)曲线的灵敏度曲线的灵敏度 焊接接头类型焊接接头类型 角接接头角接接头 对接接头对接接
9、头 T型接头型接头 搭接接头搭接接头 焊接坡口形式焊接坡口形式 常见焊接缺陷常见焊接缺陷 裂纹裂纹 气孔气孔 咬边咬边 夹渣夹渣 未熔合未熔合 未焊透未焊透 焊瘤焊瘤 烧穿烧穿 下塌下塌 超声波探伤基本方法超声波探伤基本方法直接接触法直接接触法 垂直入射法垂直入射法 采用直探头将声束垂直入射工件探伤面进行探采用直探头将声束垂直入射工件探伤面进行探伤的方法。伤的方法。T T T F B 斜角探伤法斜角探伤法 是采用斜探头将声束倾斜入射工件探伤面进行探是采用斜探头将声束倾斜入射工件探伤面进行探伤的方法。伤的方法。超声波探伤基本方法超声波探伤基本方法直接接触法直接接触法 探测面的修整探测面的修整 P
10、 P 二次波探伤二次波探伤 P P 一次波探伤一次波探伤 采用二次波探伤，探测面修整宽度为：采用二次波探伤，探测面修整宽度为：S S 2KT+502KT+50 (mm)(mm)采用一次波探伤，探测面修整宽度为：采用一次波探伤，探测面修整宽度为：SKT+50SKT+50 (mm)(mm)式中式中:K K-探头的探头的K K值；值；T T-工件厚度。工件厚度。耦合剂的选用耦合剂的选用 耦合剂耦合剂 流动性、粘度、附着力适当，易清洗；流动性、粘度、附着力适当，易清洗；声阻抗高，透声性好；声阻抗高，透声性好；价格便宜价格便宜;对工件无腐蚀，对人无害，不污染环境；对工件无腐蚀，对人无害，不污染环境；性能
11、稳定，不易变质，能长期保存。性能稳定，不易变质，能长期保存。常用耦合剂有常用耦合剂有 机油、水、水玻璃、甘油、浆糊等。机油、水、水玻璃、甘油、浆糊等。探头（探头（K K值）角度的选择值）角度的选择 板厚（板厚（mm)mm)6 62525 25254646 4646120120 120120400400 K K值值 3.03.02.02.0 2.52.51.51.5 2.02.01.01.0 2.02.01.01.0 72726060 6868 5656 60604545 60604545 推荐采用的斜探头推荐采用的斜探头K K值值 探头探头K K值（角度）值（角度）使声束能扫查到整个焊缝（检测
12、区）截面使声束能扫查到整个焊缝（检测区）截面 使声束中心线尽量与主要危险性缺陷垂直使声束中心线尽量与主要危险性缺陷垂直 保证有足够的探伤灵敏度保证有足够的探伤灵敏度 注：条件允许时，尽量采用大注：条件允许时，尽量采用大K K值探头。值探头。探头频率的选择探头频率的选择 GB11345GB113458989标准规定：检验频率标准规定：检验频率f f一般在一般在2 25MHz5MHz范围内选择，范围内选择，推荐选用推荐选用2 22.5MHz2.5MHz公称频率检验。公称频率检验。探测频率增高，则其波长减小，可检测的缺陷极限尺寸也小，探测频率增高，则其波长减小，可检测的缺陷极限尺寸也小，一般为一般为
13、/2/2。从这一角度出发，则频率增高，有利于缺陷检出。从这一角度出发，则频率增高，有利于缺陷检出。另一方面，焊缝中的危险性缺陷大都与超声束入射方向成一定另一方面，焊缝中的危险性缺陷大都与超声束入射方向成一定角度，在这种情况下，若频率过高，则缺陷的反射指向性也越角度，在这种情况下，若频率过高，则缺陷的反射指向性也越好，回波反而不易被探头接收，故频率不宜太高。好，回波反而不易被探头接收，故频率不宜太高。保证有足够保证有足够的探伤灵敏度。的探伤灵敏度。检验等级检验等级 A A级检验级检验 采用一种角度的探头在焊缝的单面单侧进行检验采用一种角度的探头在焊缝的单面单侧进行检验,只对允许扫只对允许扫 查到
14、的焊缝截面进行探测查到的焊缝截面进行探测.一般不要求作横向缺陷的检验一般不要求作横向缺陷的检验.母材厚母材厚度大于度大于50mm50mm时时,不得采用不得采用A A级检验。级检验。检验等级检验等级 B B级检验级检验 原则上采用一种角度探头在焊缝的单面双侧进行检验原则上采用一种角度探头在焊缝的单面双侧进行检验,对整个焊缝对整个焊缝截面进行探测；截面进行探测；母材厚度大于母材厚度大于100mm100mm时时,采用双面双侧检验；采用双面双侧检验；受几何条件的限制受几何条件的限制,可在焊缝的双面单侧采用两种角度探头进行探可在焊缝的双面单侧采用两种角度探头进行探伤伤.条件允许时应作横向缺陷的检验。条件
15、允许时应作横向缺陷的检验。检验等级检验等级 C C级检验级检验 至少要采用两种角度探头在焊缝的单面双侧进行检验至少要采用两种角度探头在焊缝的单面双侧进行检验.同时要作两同时要作两个扫查方向和两种探头角度的横向缺陷检验个扫查方向和两种探头角度的横向缺陷检验.母材厚度大于母材厚度大于100mm100mm时时,采采用双面侧检验用双面侧检验.其他附加要求是其他附加要求是:对接焊缝余高要磨平对接焊缝余高要磨平,以便探头在焊缝上作平行扫查以便探头在焊缝上作平行扫查;焊缝两侧斜探头扫查经过的母材部分要用直探头作检查焊缝两侧斜探头扫查经过的母材部分要用直探头作检查;受焊缝母材厚度大于等于受焊缝母材厚度大于等于
16、100mm,100mm,窄间隙焊缝母材厚度大于等于窄间隙焊缝母材厚度大于等于 40mm40mm时时,一般要增加串列式扫查。一般要增加串列式扫查。探伤面及使用折射角探伤面及使用折射角 板厚板厚/mm 探探 伤伤 面面 探伤方法探伤方法 使用使用K值值 A A级级 B B级级 C C级级 2525 单面单面单侧单侧 单面双侧单面双侧或或 双面单侧双面单侧 直射法直射法 一次反射一次反射法法 2.5；2.0 25255050 2.5；2.0；1.5 5050100100 无无A级级 直射法直射法 1 1 或或 1 1.5 5；1 1 和和1 1.5 5并用；并用；1 1和和2 2.0 0并用并用 100100 双面双侧双面双侧 1 1和和1.51.5或或2.02.0并并用用 探头移动方式探头移动方式 小于晶小于晶片直径片直径 转动（约转动（约1015）锯齿形扫查锯齿形扫查 是最常用的一种扫查方式，一般在初始检测中使用，速是最常用的一种扫查方式，一般在初始检测中使用，速度快，易于发现缺陷，保持探头垂直焊缝做前后移动的同度快，易于发现缺陷，保持探头垂直焊缝做前后移动的同时，还应做时，还应做101
