8.0超声检测工程应用

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数字机调节时,若材料速度己知可直接输入,由仪器调节;若材料 速度未知,先测材料速度再调时基扫描线比例。数字机调节扫描 速度时,输入材料速度后,还必须进行零位调节。
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8.4.2斜探头(横波)扫描速度的调节
探头探伤时,缺陷位置可由折射角β(k值)和声程X来确定(极
坐标系),也可由缺陷的水平距离L或深度H来确定(直角坐标系),
图8-9 距离-dB曲线图
8-10
面板曲线
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调整焊缝灵敏度时,标准要求检测灵敏度不低于最大检测范 处的评定线灵敏。
例如,按JB/T4730.3-2005标准,采用CSK-ⅢA试块,检测厚 度T=300mm的焊缝时,评定线为Φ1×6-9dB(GB11345-89A级, 为3×40-16dB),二次检测最大深度为60mm。如果60mm深时 评定线灵敏度为29dB(从距离-dB曲线上的60mm处评定线查出 ),将[衰减器]调整29dB(数字机增加29dB)灵敏度就调好了。若 考验耦合补偿3dB,灵敏度为32dB 。
8. 超声检测工程应用
1
8.1仪器性能的验证
超声波检测前必须做好以下的准备工作:掌握被检对象的 尺寸、规格、材料、工作状态和检测部位;了解检测的技术规范、 方法标准、验收标准等技术要求;完成试块、探头和耦合剂的选 择等工作。
检测前应进行验证的性能验证是那些与检验直接相关的基 本性能,主要包括垂直线性、水平线性、动态范围和衰减器精 度。这些指标的测量方法较为简单,通常不需要连接特殊的电 路或仪器。在定期的仪器检定中,以及在日常工作中确认仪器 状态时,均需对这些指标进行测量,因此,这些指标又称为仪 器的使用性能。关于这些技术指标的具体量值要求,需根据超 声检测的具体对象和目的进行规定。
8.5.2横波试块调整法
横波检测灵敏度的调节主要用试块调整法,最典型的应用是 焊缝检测和管子检测,横波试块调整法类似于直探头的AVG曲线 法,实质为斜探头规定反射体的距离-波幅曲线的应用。
1)焊缝检测灵敏度调整 缺陷波高与缺陷大小及距离有关,大小相同的缺陷由于距离 不同,回波高度也不相同。描述某一确定反射体回波高度随距离 变化的关系曲线称为距离-波幅曲线。 对焊缝检测而言,检测标准会规定一定的参考反射体,作为缺 陷定量的参考依据,并规定由定量线、判废线和评定线(测长线) 组成以参考反射体为依据的缺陷评价体系。定量线、判废线和 评定线的当量由标准确定。且以参考反射体的距离-波幅曲线为 依据。定量线、判废线和评定线将缺陷回波分成三个区。评定 线与定量线之间(包括评定线)为Ⅰ区;定量线与判废线(包括定量 线)为Ⅱ区;判废线及其以上为Ⅲ区。
表8-2常用K值的50cosβ 、100cosβ值
K值
50cosβ 100cosβ 50sinβ 100sinβ
1.0
35.4
70.7
35.4
70.7
1.5
27.7
55.5
41.6
83.2
2.0
22.4
44.7
44.7
89.4
2.5
18.6
37.1
46.4
92.8 11
(3)按水平1:1调节 按水平调节时,仪器荧屏水平扫描线表示声波传 播声程的水平投影,即水平距离。调节时将斜探头置于 Csk-ia试块上,找到r50 、r100的最大回波,调节深度 旋钮和水平位移旋钮,分别将r50 、r100的最大回波 调于50sinβ 、100sinβ水平刻度处。此时水平扫描线 的比例为水平1:1 。
(2-14)
在D位置的计算公式: K L l0 35 (2-15)
15
由上述可知,在测定斜探头的K值之前,先要测定该探头的
前沿距离。
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2)斜探头声束偏离角与双峰 ①声束偏离角的测试 以斜探头为例,声束偏离角的测定如图8-3所示。探头对准 试块棱边,转动探头,使棱边反射波最高,这时探头侧面的平行 线与棱边法线的夹角即为探头的声束偏离角。当K>1时,用一 次波测定;当K≤1时用二次波测定。 ②探头双峰的测试 探头双峰的测试方法为:将探头置于有横通孔的试块上,入 射方向朝向横孔,如图8-4(a)所示。前后探头移动,如果示波屏上 出现的回波是双峰,如图8-4(b),则说明探头有双峰现象。
按JB/T4730.3-2005,不同板厚范围的距离-波幅曲线的灵
敏度见表8-3。
试块型式 板厚(mm) CSK-ⅡA 6∽46
检测灵敏度 Φ2×40-18dB
>46∽120
Φ2×40-14dB
CSK-Ⅲ
8∽15 >15∽46
Φ1×6-12dB Φ1×6-9dB
>46∽120
Φ1×6-6dB
CSK-ⅣA >120∽400
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敏度。
2)纵波工件底波(大平底)调整法 工件底波(大平底)调灵敏度方法要使用公式计算,由于理论只 用于X≧3N情况,因此利用工件底波调灵敏度法只能用于厚度尺寸 X ≧3N的工件,同时要求工件具有平行底面或圆柱曲底面,且底面光 洁干净。当底面粗糙或有水、油时,将使底面反射率降低,底波下降, 这样调整的灵敏度将会增高。工件底波调灵敏度的方法不需要专 用的标准试块,也不需进行表面补偿。 利用试块和底波调整探伤灵敏度的方法应用条件不同,利用 底波调整探伤灵敏度的方法主要用于具有平底面或曲底面的大 型工件的检测;利用试块调整检测灵敏度的方法主要用于无底波 和厚度尺寸小于3N的工件探伤,可用于锻件,钢板检验和铸件检验。 例如:压力容器用钢板利用Φ5平底孔调整灵敏度 :探头对准 Φ5平底孔,[衰减器]保留一定的衰减量,[抑制]至]“0“,调[增益]使 Φ5平底孔最高回波达示波屏满幅度60%或80%,这样灵敏度调好。
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8.2检测系统验证要求
1)仪器校准
探伤仪校准的性能主要有水平线性、垂直线性、动态范围
和衰减器精度等。在使用过程中,每鬲三个月至少对仪器的水平
线性和垂直线性进行一次测定,方法按JB/T10061进行。
2)新购探头测定
新购探头应配有探头性能参数说明书,新探头使用前应进行
沿距离、K值、主声束偏离和双峰、回波频率、灵敏度余量和分
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8.6缺陷定量
缺陷定量包括确定缺陷的大小和数量,缺陷的大小指缺陷的 积和长度。常用的定量方法有当量计算法、底波高度法、测长法 和面积测定法。
图8-3 声束偏离角的测定
图8-4 测试双峰的测试8
8.4扫描速度的调节
仪器荧屏时基扫描线上的水平刻度τ与实际声程x(单程)的比 例关系,即τ :x=1 :n , n称为时基扫描线比例(或扫描速度), 时基扫描线比例的选择由检测范围来确定。
扫描速度的调节方法与超声波仪器的种类有关,模拟机调节 时必须要选择两个不同声程的回波,通过改变深度旋钮和水平位 移旋钮,使它们的刻度各自满足声程和扫描比例的要求,选择的回 波不是始波。
因此,斜探头的扫描速度调节方法有三种:声程调节、水平调节
、深度调节(见4.2.2)。
与直探头调节类似,斜探头调节时,也必须选择两个不同声程
的回波,通过改变深度旋钮和水平位移旋钮,使它们的刻度各自满
足距离和扫描比例的要求。
以CSK-IA试块为例,简介斜探头(横波)的调节方法,参见图8-9
(1)按声程1 :1调节
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以C位置为例的测定方法如下:
① 将探头置于C位置,移动探头,找到φ50横孔的最高回波,
固定探头。
② 测量出探头前沿至试块端面的距离L。
③ 计算
K tg L l0 35
30
tg 1K (2-13)
在B位置或D位置的测定方法和C位置的测定方法相同。
在B位置的计算公式: K
L l0 35 70
1)纵波试块调整法 纵波试块调整时,存在两种常用情况:①有与被检工件灵敏度相 同的试块,相同的反射体,相同的距离,可直接调灵敏度。②存在规 则反射体与灵敏度不一定相同,检测距离也不一定相同,应计算后调 灵敏度。调整时,只要将最大检测范围内规定的人工缺陷的最高反 射回波调到基准波高(满幅度50%∽80%),这样,灵敏度就调好了。 如果工件表面质量差,必须考虑加补偿。 检测时若缺陷波高低于基准波高,则缺陷的当量小于规定的灵
辨力等主要参数的测定。方法按JB/T10061进行,并满足其要求。
3)检测前仪器和探头系统测定
仪器和探头的组合性能主要有盲区、分辨力和灵敏度余量等
实施检测前还须作以下内容的校准:斜探头入射点、前沿距离和
K值测定;零位调整;扫描速度的调节;DAC曲线绘制;灵敏度
调节。
3
4)检测过程中仪器和探头系统的复核
按声程1 :1调节时,仪器荧屏水平线表示声程。调节时将斜探
头置于试块上,找到R50 、R100的最大回波,使用深度旋钮和水
平旋钮,分别将R50 、R100的最大回波调于50 、100水平刻度
处,此时水平扫描线上的比例为声程1:1 。
声程1 :1调节法多用于结构复杂的工件焊缝,如T 、K 、Y节
点焊缝的检测。
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图8-1 测定入射点和K值
折射角和K值的测定可用IIW试块或CSK-IA试块上的φ50和 φ1.5横孔来进行,如图8-1所示。
当探头置于B位置时,可测定β为35°60°,即K值为0.71.73 当探头置于C位置时,可测定β为60°75°,即K值为1.733.73 当探头置于D位置时,可测定β为75°80°,即K值为3.735.67
Φd×40-16dB
按GB/T11345,不同板厚范围的距离-波幅曲线的灵敏度
见表8-4。
级别
A
B
C
板厚(mm) 8∽50
8∽300
8∽300
检测灵敏度 DAC-16dB DAC-16dB DAC-14dB 16
距离-波幅曲线有两种方式:一种波幅用dB值表示,作纵坐标, 基础波高一定,称为距离-dB曲线。如图8-9;另一种是波幅用毫 米(或百分比)表示,作为纵坐标,距离为横坐标,分贝数一定,实际检 测中将其绘在示波屏上,称为面板曲线。见图8-10 。
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(2)按深度1:1调节
按深度调节仪器荧屏水平扫描线时,水平扫描线表示声波 传播声程的垂直投影,即深度。调节时将斜探头置于试块上,找到 R50 、R100的最大回波,调节深度旋钮和水平位移旋钮,分别将 R50 、R100的最大回波调于50cosβ 、100cosβ水平刻度处。此 时水平扫描线的比例为深度1:1 。 常用K值的50cosβ 、100cosβ见表8-2,其它K值的R50 、R100 的最大回波的深度要进行计算。
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8.5检测灵敏度的调节和校准
检测灵敏度是指在确定的声程范围内超声检测发现规定大 小缺陷的能力,一般由产品技术要求或有关标准确定。可通过调 节仪器上的[增益] 、[衰减器] 、[发射强度]等灵敏度旋钮来实现。
整检测灵敏度的常用方法有试块(比较)调整法和计算(当量计 算)调整法两种。检测应用中的灵敏度调节和校准与产品检测标准 的要求和探头的类型有关 (见4.5)。
检测过程中,下列情况应对系统进行复核: ①校准后的探头、耦合剂或仪器调节旋纽发生改变时; ②检测人员怀疑扫描量程或扫查灵敏度有变化时; ③连续工作4h以上时; ④工作结束时。 5)检测结束前仪器和探头系统的复核 每次检测结束前,应对扫描量程进行复核。如果任意一点在扫描线上的偏移 超过扫描线读数的10% ,则应对扫描量程应重新调整,并对上一次复核以来所有的 检测部位进行复检。 每次检测结束前,应对灵敏度进行复核。一股对距离-波幅曲线的校核不应少 于3点。若曲线上任何一点幅度下降2dB,则应对上一复核以来所有的检测部位进 行复检;如幅度上升2dB,则应对所有的记录信号进行重新评定 6)校准、复核的注意事项 校准、复核和对仪器进行线性检测时,任何影响仪器线性的控制器(如抑制或 滤波开关等)都应放在″关″的位置或处于最低水平上。系统校准应在试块上进行, 校准中应使探头主声束垂直对准反射体的反射面,以获得稳定的和最大的反射信
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号。
8.3 探头参数测定
1)斜探头、前沿、K值测定 入射点与折射角的测定可用IIW试块或CSK-IA试块上测定 入射点和前沿距离l0的测定方法如下: ①将探头置于试块A位置上,并使探头对准R100的圆弧面, 如图源自文库-1所示。 ②将探头在检测面中心位置上移动(探头的声束轴线要与试 块两侧相平行),使R100mm曲面的回波达到最高,此时, R100mm圆弧的圆心所对应探头上的点就是探头的入射点。入射 点的位置可标记在探头的楔块上。 ③用直尺量出探头前端面至试块圆弧顶端的距离M(mm) 则探头的前沿距离: l0=100-M(mm)
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