焊接质量控制与评价实验指导书..

《焊接质量控制与检验》实验指导书
郭玉波崔琦编
洛阳理工学院
2014年02月
实验一超声波探伤仪探头标定实验
一、实验目的
1、熟练掌握数字探伤仪的使用方法；
2、掌握超声波探伤仪探头校准方法
3、理解探头K值、探测灵敏度的含义。

二、实验设备
完成探头如下标定内容：校距离、校K值、制作距离波幅曲线、确定检测范围、确定探伤灵敏度。

1、PXUT-26OB超声波探伤仪
2、CSK-IA、CSK-IIIA试块
3、 2.5PX13 K2探头
六、实验方法
1、校距离（或称距离校准）：
准备好CSK-ΙA型试块和2.5P 13⨯13K2探头,在仪器待命状态下，光标☞在A扫前闪动，按↑、↓键，推滚出“校准”功能, 光标☞在扫查前闪动，按↵键进入扫查，按键，功能窗显示，按→键，使显示刻度变成1:1，按键，功能窗显示，按←键，将100mm 左、右刻度移到观察范围内。

按两次键，功能窗显示,按→键将闸门拉宽到适当宽度，再按键，功能窗显示，按←、→键将闸门移动套住100mm左、右的适当范围,见图1.
图1
参考图2,移动探头,寻找R100圆弧的反射回波,按“峰值搜索”键，寻找最大反射回波，当找到最大反射回波后，坐标下方显示S=×××mm，及××%，此时，S的值应大于100，大于的数既是超声波在探头楔块中走过的距离，这个数对我们计算被检工件中的近场长度是非常
重要的，××%说明当前回波高度，按↵键退出扫查功能，光标在扫查前闪动.
图2
按→键，将光标移至“校距离”前，按↵键进入校距离子功能，仪器自动进入闸门内最大回波搜索功能。

移动探头，找到R100弧的反射波，按dB键，功能窗显示“dB”，按↑、↓键，将回波调至适当高度,（注：也可用自动增益键,将回波幅度自动调到满刻度的80%左、右）且回波一定要在闸门范围以内，否则需要重新调整闸门宽度及所在位置。

轻微移动探头，找到最大反射波。

按↵键退出“校距离”子功能。

光标重新在“校距离”前闪动，表示已完成距离校准。

注：未完成距离校准前，R100弧的反射波，在大于100mm刻度的某一位置出现，完成上述操作后，其回波将自动移至100mm刻度处见图3。

图 3
按↵键进入校距离子功能，再按↵键退出，坐标下方同时显示有关参数值。

其中S表示对已知R100弧的实测值，
如果「100-S」>0.1mm，说明上述校准精度不够，则需要重新校准。

当得到满意的精度时，固定探头，用尺量出探头至R100弧端点的距离，并用100减去这个距离，将差值输入到探头前沿参数中。

2、K值校准：
距离校准结束后，将校准参数设置为15mm，坐标选择H（垂直深度），其他参数不变。

在“校准”功能中，按←、→键，将闪动的光标移到“扫查”子功能前，按↵键进入“扫查”子功能，按键，功能显示窗变成，按→键将15mm刻度移到屏幕适当位置，移动探头在15mm座标附近找到15mm深的人工孔反射波，（CSK-ⅠA上的横通孔）按dB键，功能窗变成dB，按↑、↓键，将反射波幅度调至适当高度（也可用自动增益键直接调节）移动并调节闸门使其套住该反射波，闸门移动、调节过程与距离校准过程中闸门移动调节相同。

按↵键退出“扫查”，光标将在“扫查”前重新闪动。

按→键将闪动的光标移到“校K值”子功能前，按↵键进入，找到最大反射波，按↵键退出校K值子功能，光标将重新闪动，表示K值校准完毕，此时，被测探头的实际K值显示在坐标轴的左下方，参数表中的探头K值同时被修改，见图4。

图 4
3、制作距离波幅曲线：
距离波幅曲线在实际探伤中，可以直接同反射波进行当量大小比较。

由于同一规格型号的探头其灵敏度、K值等项指标均存有差别，所以在制作曲线时，一只探头只能对应一组曲线，也就是说，对于不同的探头，需用不同的曲线图，彼此间不能互用。

为方便现场探伤，QKS-958型探伤仪可予先存入四组不同探头分别制作的曲线。

准备好CSK-ⅢA标准试块，在图四状态下，按↑键，推滚出〖波幅曲线〗功能，光标在选择“O”前闪动，按↵键进入选择子功能，光标“-”在选择后闪动，选择范围由“1-4”，如选择“1”，按“1”键，再按↵键，选择结束，光标重新在选择前闪动，按→将闪动的光标移至制作前，按↵键进入，闪动的光标“-”在制作后闪动，提示准备用几个不同深度的横孔做制作点（要求最少三个点，最多九个点）,如选用3个制作点，则按“3”键，再按↵键。

仪器进入准备制作状态，第01次提示可制作第一点，按键，功能窗显示，按←或→键，将10mm坐标移至整刻度，把探头放在10mm深横孔一侧轻微移动，找出该孔反射回波，调节闸门使其套住该回波，按“dB”键和↑、↓键将波高调至满刻度的80%(也可用自动增益键调节波高)，按“峰值搜索”键，再轻微移动探头寻找最大反射波。

确认波高无误后，按↵键，第一点测试结束，仪器自动将测试结果记录，此时第02次提示可做第2点，即用20mm深横孔做测试点。

按上述操作步骤，将20mm、30mm深横孔的深度坐标移至整刻度，波高分别调至满刻度的80%进行测试，当测试结束后，仪器自动绘制出一组曲线，这组曲线就是在CSK-ⅢA试块上，利用10mm、20mm、30mm深度φ1×6三个横孔制作的，由上至下分别为判废线、定量线、评定线，三条曲线形成三个区域，“1、2、3”区，至此，曲线制作完毕，并自动存入仪器内，可长期掉电保存，见图5。

图 5
说明：
如执行的标准不同，即使用的试块不同，则选用做测试点的横孔深度不同，如使用SGB试块则第一横孔深度为5mm，做出曲线的起始点对应的深度坐标H值为5mm，其它操作过程如上述。

对“波幅曲线”功能中，选择子功能有如下解释：
（1）选择“1-4”，是对准备使用的4只探头制作的曲线进行编号，并相互对应。

做完的曲线已分别存入仪器内部的曲线存储区，与其它存储方式不能混用。

探伤时，使用哪一只探头则用选择子功能调出与之相对应的曲线。

（2）对使用过的探头需要重新测试或探头已报废，需要更换新的时，需重新做距离和Ｋ值校准，并要重新制作曲线。

如此时，其它探头和与之对应的曲线还没有使用，而且不想将其报废，在选择曲线存储区时则要有针对性，因为任何一个存储区只记忆最后一次存入的信息，先前存入的将被取消。

（3）用准备使用的探头做完距离校准、K值校准和制作完曲线后，参数表中设置过的所有参数都将随曲线一起存储起来，使用时调出与使用的探头对应的曲线则相应的参数同时调出。

（4）利用选择子功能键调出要用的曲线，准备探伤时，由于实际探伤过程中被检工件的厚度经常变化，因此，参数表中工件厚度这项参数要随之进行修改，使之与实际被检工件厚度相同，否则，在利用焊缝判伤图形确定缺陷在焊缝中具体位置时，将出现错误。

实际探伤中，有时需要用L(水平)或H(深度)做坐标，用“选择”子功能调出曲线后，也要将参数中的坐标一项做相应的设置.
4、确定检测范围：
在图五状态下，按↑键，仪器显示图6。

图 6
光标 在A扫前闪动，按 键进入A扫，此时坐标显示H（深度），现场探伤使用深度（H）坐标较为方便，这里不做变化，观看图六坐标显示最大范围为24.2mm，实际探伤时坐标显示的最大范围应大于被检工件厚度的两倍。

按键，功能显示，按←键，坐标显示最大范围为48.4mm，按键，功能窗显示，按←或→键，将闸门的左侧起点移至曲线的起点一齐，再按键，功能窗显示，按→键，将闸门拉宽到H坐标40mm的位置，检测范围确定完毕。

5、确定探伤灵敏度：
在图6基础上，按dB键，功能窗显示dB，按↑键，将定量线起点升高至满屏的80%,见图七，探伤灵敏度确定完毕。

至此，探伤前的准备工作全部结束，可用仪器的当前状态到实际工件上去探伤。

图7
七、思考题(任选一题)
1、为何进行探头校准？校准的主要方法是什么？
2、超声波探伤仪的使用需注意哪些问题？
3、何为K值校准？
实验二：焊缝超声波探伤实验
一、实验目的
熟练掌握PXUT26OB+数字型超声波探伤仪使用方法。

熟练掌握横波探测焊缝缺陷的方法。

三、实验设备
1、PXUT260B+数字超声波探伤仪
2、横波斜探头: 2.5M13×13K2
3、标准试块:CSK-IB 、CSK-3A
4、20mm厚钢板的对接焊缝
5、耦合剂(如:机油等)
四、实验内容及步骤
（一）.探伤检测前的准备
1.PXUT260B+数字超声波探伤仪
2.横波斜探头: 2.5M13×13K2
3.标准试块:CSK-IB 、CSK-3A
4.30mm厚钢板的对接焊缝
5.DAC参数:
(1)DAC点数:d=5、10、15、20(mm)的4点
(2)判废线偏移量:+5dB
(3)定量线偏移量:-3dB
(4)评定线偏移量:-9dB
6.耦合剂(如:机油等)
（二）.探测面的选择
焊缝一侧
（三）.开机
1.将探头和超声探伤仪连接
2.开启面板开关，开机自检，约5秒钟进入探伤界面。

3.快速基本设置:
1)按键，使屏幕下方显示“基本”、“收发”、“闸门”、“通道”、“探头”五个功能主菜单。

2)按“F1”键，进入“基本”功能组，将“基本”功能内的“探测范围”调为“150”，将“材料声速”调为“3230”，将“脉冲移位”调为“0.0，将“探头零点”调为“0.00”。

3)按下F2键，进入“收发”功能组，将“收发”功能内的“探头方式”调为“单晶”，将“回波抑制”调为“0%”。

4) 按下F3键，进入“闸门”功能组，将“闸门报警”调为“关”，将“闸门宽度”调为“20.0”，将“闸门高度”调为“50%”。

(此条内容的调整可根据使用者的习惯而定)。

5)按下F4键，进入“通道”功能组，将“探伤通道”调为所需的未存储曲线的通道，如“No.1”，此时“设置调出”、“设置保存”和“设置删除”均默认显示为“关”。

6)按下F5键，进入“探头”功能组，将“探头K值”调为“0.00”，将“工件厚度”调为“50.0”，将“探头前沿”调为“0.00”，将“标度方式”调为“声程”。

7)按一下键，使屏幕下方显示“增益”、“DAC1”、“ DAC2”“A VG1”“A VG2”五个功能主菜单。

8)按下F1键，进入“增益”功能组，将全部内容均调为“关”。

9)按下F2键，进入“DAC1”功能组，将“DAC曲线”调为“开”，将“DAC标定点”调为“0”，将“显示标定”调为“开”。

此时对应F3键的“DAC2”、对应F4键的“A VG1”和对应F5键的“A VG2”三个菜单均不需做任何设置;如果此时再按一下键，屏幕下方显示“B扫描”、“ 屏保”、“存储”、“ 设置”“高级”五个功能主菜单，用传统方法校准斜探头，这五个菜单也均不需做任何设置。

注:进入各项功能后利用“方向键”，将亮条移动到所需调整的项，利用“+”或“-”键调整数
值。

基本设置调整完毕。

（四）.校准
1. 探头前沿校准
(1)如图1所示，将探头放在CSK-1B标准试块的0位上
(2)前后移动探头，使试块R100圆弧面的回波幅度最高，回波幅度不要超出屏幕，否则需要减小增益。

(3)当回波幅度达到最高时，保持探头不动，在与试块“0”刻度对应的探头侧面作好标记，这点就是波束的入射点，从探头刻度尺上直接读出试块“0”刻度所对应的刻度值，即为探头的前沿值。

(或用刻度尺测量图1所示L值，前沿x=100-L。

)，将探头前沿值输入“探头”功能内的“探头前沿”中，探头前沿测定完毕。

(图1:CSK-IA试块校测零点和前沿示意图)
2.探头零点的校准
按图1的方法放置探头，用闸门套住最高波，调整探头零点
此时，保持探头位置不动，用闸门套住R100圆弧的反射波，调整基本功能组中的“探头零点”的数值，直到声程S=100为止，“探头零点”调整完毕。

3.探头K值校准(折射角的校准
由于被测物的材质和楔块的磨损会使探头的实际K值与标称值有一些误差。

因此需要测定探头的实际K值。

校准步骤如下:
(1)如图2将探头放在CSK-1A标准试块的适当的角度标记上。

(2)前后移动探头，找到试块边上大圆孔的回波波峰时，保持探头不动。

(3)在试块上读出入射点与试块上对齐的K值，这个角度为探头的实际K值，(或者通过计算斜率校准,见下图2)，将此值输入“探头”功能组中的“K值”。

(图2:折射角的校准)
五、制作DAC曲线
用CSK-3A试块制作DAC曲线
第一步:移动探头找到孔深为10mm的最高回波，并将A闸门套住此波，按“+”键，使标定点增加为“1”;
第二步:移动探头找到孔深为20mm的最高回波，并将A闸门套住此波，按“+”键，使标定点增加为“2”;
此时已添加了2个标定点，DAC曲线已经生成。

根据探伤需要，可以继续找到孔深为30、40、50mm等反射体的最高回波，使标定点增加为3、4、5，DAC曲线制作完毕。

第三步:输入标准和补偿
在DAC2菜单上，将判费线偏移量设置为+5dB，定量线偏移量设置为-3dB，评定线偏移
六、现场探伤
1.开机后，选择通道号，调出dac曲线，将标度方式设置为深度(或水平)，设置表面补偿dB数(一般输入补偿2~4dB)。

2.将“探头”功能中的“工件厚度”调为板厚的2倍，以保证屏幕能显示探头的二次波扫查波形，避免漏检。

3.探伤时一般是使探头垂直焊口走向并沿焊口走向做锯齿型扫查(即探头运动轨迹为锯齿型);
4.探头沿焊口走向(前后)移动的距离:0~100mm (如:下图)
计算方法:起点(位置2):0
终点(位置2):S=2KT=2×2×25=100mm (其中K表示探头斜率，T表示工件厚度)
5. 探头沿焊口走向( 左右)移动的速度:≤1.5 米/分
七.存储探伤波形和数据
将探伤波形和数据存储到相应组号。

八.将TUG500与计算机连接，将探伤波形和数据上传到计算机，生成探伤报告。

实验三：渗透探伤实验
一、实验验目的
1、掌握渗透探伤的方法和过程。

2、了解渗透探伤灵敏度的控制方法。

二、实验材料
1、着色渗透剂一瓶
2、清洗剂一瓶
3、显象剂一瓶
4、辐射状渗透探伤灵敏度试块一块
5、表面开裂的试件一个
三、实验原理
渗透探伤方法是利用具有高渗透性的液体作为渗透剂，将它喷或涂敷在工件表面时，若工粹表面具有开口型的气孔、裂纹等缺陷时，渗透剂就会渗透至缺陷的内部。

当工件表面的渗透剂被清洗之后，由于缺陷内部有渗透剂残留，所以在用显象剂喷涂敷在工件表面上，进行显像时，缺陷处的的渗透剂将被显像剂吸附出来而显示缺陷的大小及形象的方法。

因此渗透探伤法只能探测工件表面的开口型缺陷。

依据渗透探伤时，所用渗透剂的特性不同，渗透探伤又分为二种。

一种是使用掺有红色染料的渗透剂(称为着色探伤)。

另一种是使用掺有荧光物质的渗透剂(称为荧光探伤)。

着色探伤在显像后，可以在日光下依据红色染料的痕迹来判定缺陷的有无，缺陷的大小及形象。

而荧光探伤在显象后必须用紫外线灯照射，然后在黑暗处依据荧光物质所发出的黄色或绿色荧光的有无及痕迹来判定敏陷的有无及缺陷的大小及形象。

四、实验方法及步骤
本实验采用着色渗透探伤法进行实验。

探伤前首先应清洗工件表面的锈、油漆、油漆、水分等影响渗透剂渗透的障碍。

可酸洗去锈，热水煮去油或碱洗去油，喷砂去除氧化皮等，然后干燥去水。

工件表面清洗之后即可进行探伤。

l、渗透：在工件表面喷或涂敷渗透剂，并在室温下l 5～40°C保持lO～20分钟，以保证渗透剂能有足够的时问渗透至缺陷中去。

2、清洗：洗去工件外表面的渗透剂。

可用擦洗、水洗或者用溶剂洗。

水洗时，可用水压1.5～3kg／cm2的水进行冲洗，洗净为原则。

溶剂洗时，因溶剂昂贵，可用沾有溶剂的棉纱擦洗，洗净为原则。

但无论水洗还是溶剂洗，均不能采用浸泡法进行清洗，以免渗透至工件内部的渗透削被浸泡出来。

3、显象：
经过清洗的工件应有干燥的表面。

为此可用热风吹干，或经一定时间的自然通风干燥方可进行显象。

显象时，在工件表面均匀喷洒显象粉末，或喷涂快干型溶剂粉末。

注意：不能在表面反复涂擦，以免擦去缺陷痕迹。

喷洒显象粉末后5～10分钟，即可显示缺陷痕迹。

4、观察：
荧光探伤：在暗室中用紫外线照射，并观察何处有黄绿色荧光发出即何处有缺陷。

着色探伤，可在日光下观察何处有红色染料痕迹即何处有缺陷。

5、记录缺陷状况后，清洗工件表面的显象剂即可。

以上4个探伤步骤可用下图表示其特征。

五、渗透探伤灵敏度的控制：
在渗透探伤的整个过程中，影响探伤灵敏度的因素很多：如工件表面清洗的好坏(影响渗透
剂渗透)，渗透剂渗透性的好坏(影响到微细裂纹中能否渗入)渗透时间是否充足，操作是否正确。

显象时不当将可能擦去缺陷痕迹等等。

因此有必要对整个探伤过程进行综合性控制，为此应采用已知缺陷的辐射状渗透探伤的灵敏度试块。

先进行探伤，探伤后显示的缺陷痕迹应与已知缺陷的照片相附合。

而后才能进行正常的工件探伤，以免产生缺陷漏检。

整个探伤的过程中，除了防止产生漏检现象之外，还应充分注意防止产生“伪缺陷”。

“伪缺陷”的产生原因，一方面由于工件表面的凸凹交界处或机械加时残留的毛刺处在渗透后的清洗过程中易产生清洗不净的情况，从而在显象时产生伪缺陷。

因此清洗不干净或工件表面残留有渗透剂是产生伪缺陷的直接原因，应注意防止。

六、实验结果记录。

记录辐射状灵敏度试块上缺陷的形象画到下图中。

记录说明所给试件中有无表面缺陷，缺陷的分
问答题：
1、在滲透探伤中如何防止漏检及误判？
2、比较滲透探伤，磁粉探伤及超声波探伤的特点，说明滲透探伤法的使用范
围及优缺点？。