板材和管材超声波检测课件.pptVIP

第7章板材和管材超声波检测

7.1板材超声波检测板材按材质分类有碳素钢、低合金钢、铝及铝合金钢、钛及钛合金钢、奥氏体钢、镍及镍合金钢、双相不锈钢等，这里主要介绍常用的碳素钢、低合金钢中厚板（板厚≥6mm）的超声波检测。

板材中的常见缺陷板材在加工过程中产生的缺陷有分层、非金属夹杂物、折迭、重皮、白点、裂纹等，其中折迭、重皮、裂纹是产生在钢板表面的缺陷，白点多出现在厚度大于40mm的钢板中，分层、非金属夹杂物是产生在钢板内部的缺陷。分层、非金属夹杂物也是钢板中常见的缺陷，分层缺陷大都平行于钢板表面。较小的分层、非金属夹杂物类缺陷存在于钢板中一般是允许的，但分层、非金属夹杂物类的缺陷存在于板材焊接坡口处会使板材在焊接时产生缺陷，因此，板材坡口处的位置从焊接角度考虑要求较为严格，在有关质量评定中可以看到。

由于板材中缺陷的取向跟原材料中的缺陷位置及扎制工艺有关，而且这些缺陷直接影响焊接和冷加工，在检测过程中主要控制焊接部位。重要工件在冷成型后对焊接部位及邻近区域进行一次超声波探伤检查，有助于焊接件的质量控制。

常用检测方法钢板中的主要缺陷平行于钢板表面，为检测钢板中的主要缺陷一般使用垂直于板面入射的纵波检测，如有特殊要求，可辅以其他波型的检测方式，其耦合方式有直接接触法和液浸法。

1直接接触法探头通过耦合剂与工件接触进行检测，当探头位于被检对象完好区（无缺陷）时，显示屏上显示多次等距离的底波，无缺陷波(如下图)。图7.1（a）钢板接触法检测中常见的波形

当探头位于缺陷较小的区域（缺陷截面小于声束截面积）时，显示屏上缺陷回波与底波共存，底波有所下降(如下图)。图7.1（b）钢板接触法检测中常见的波形

当探头位于缺陷较大区域（缺陷截面大于等于声束截面积）时，显示屏上只有缺陷的多次反射波，底波消失(如下图)。图7.1（c）钢板接触法检测中常见的波形

2液浸法液浸法是探头与钢板通过一层耦合液体（常用水）来耦合，见图7.2。为使钢板上（耦合液体/钢）下（钢板底面）表面的多次反射波不互相干扰，常调整液体层厚度使耦合液体/钢界面的反射波和钢板底面多次反射波重合，这种方法称为多次重合法,见图7.3。图7.2局部液浸法钢板检测

图7.3钢板液浸重合法检测

当耦合液体/钢界面的界面波S第2、3、4……次反射波分别与钢板的第1、2、3……次底波一一重合时，称为一次重合法；当耦合液体/钢界面的第2、3、4……次反射波分别与钢板的第2、4、6……次底波重合时，称为二次重合法。一般较为常用的是四次重合法。

液浸法超声波检测中，耦合液体层厚度的确定可由（7.1）式通过计算求得：（7.1）当以水为耦合液体时（＝1/4）h－耦合液体层厚度n－重合次数（即一次重合法n=1、二次重合法n=2）c液－耦合液体中的声速c钢－钢中的声速T－钢板厚度

例1：用超声波水浸法检测厚度为32mm的钢板，若采用四次重合法检测，求水层厚度？已知：T=32mmn=4求：h解：答：采用四次重合法检测时，水层厚度为32mm。

板材超声波检测过程表面要求钢板检测时表面为轧制面，当表面比较粗糙或氧化皮较为严重时，应做适当的处理，如用钢丝刷及打磨等。一般选取钢板的任意一个轧制面进行检测，如有需要也可选上下两个轧制面进行检测。

探头选用探头的频率一般为2.5MHz～5MHz，这是因为钢板的晶粒比较细，较高的频率可以获得较高的分辨力。一般探头的直径为Φ10mm～Φ30mm，对于较大面积的钢板为提高工作效率可采用较大直径的探头，对于较薄的钢板为减小近场区影响应使用双晶直探头或采用小直径的探头,探头选用应符合表7.1的要求。

表7.1板材超声波检测探头选用板厚采用探头公称频率探头晶片尺寸㎜MHz6～20双晶直探头5＞20～40单晶直探头5晶片面积不小于150㎜2Φ14㎜～Φ20㎜＞40～250单晶直探头2.5Φ20㎜～Φ25㎜

试块选用板材检测使用的标准试块有CBⅠ阶梯试块、CBⅡ平底孔试块，两种试块形状及尺寸见图3.18、图3.19及表7.2。其中阶梯试块用于板厚小于等于20mm钢板检测，平底孔试块适用于板厚大于20mm的钢板检测。当板厚不小于三倍近场区时，且板材上下两个表面平行也可取钢板无缺陷完好部位的第一次底波来校准灵敏度，其结果应与平底孔试块校准灵敏度的要求相一致。

仪器系统的校准1.扫描速度调节（检测范围）扫描速度的调节应保证足够的检测范围，以便可以观察多次底波或缺陷波的情况。

2.灵敏度的调节在钢板检测中一般用阶梯试块、平底孔试块、钢板底波法来进行灵敏度的调节。板厚不大于20mm时，利用CBⅠ阶梯试块调节检测灵敏度时，探头对准试块与工件等厚（或不小于钢板板厚的近似厚度）处将第一次底波高度调整到满刻度的50%，再提高10dB作为基准灵敏度。利用平底孔