周健敏-螺栓超声波检测

三.仪器、试块、探头和耦合剂的选择
三.仪器、试块、探头和耦合剂的选择
• LS-2
三.仪器、试块、探头和耦合剂的选择
• 螺栓裂纹对比试块 • 是按照螺栓形状在螺栓两端第一个螺纹丝扣上人工制作2个深 度不同的模拟裂纹缺陷。
三.仪器、试块、探头和耦合剂的选择
3.探头选择 原则为根据检测方式、检测对象和检测目的决定： Hale Waihona Puke Baidu 小角度纵波斜探头检测方法； 折射角βL一般为8.5°，频率为5MHz，晶片尺寸见表
二、检测面的选择和准备
• • • • 检测面的选择应考虑以下几个方面： 1.探伤前应了解螺栓名称、材质、规格、结构型式、使用状 况、热处理工艺、检验情况等 2 原则上应拆下进行检测； 3 根据螺栓结构形式选择检测面，检测面应是平面或规则面 的工件表面，且与螺栓轴线垂直； 4 检测面的表面粗糙度应≤6.3µm，表面应清除杂物，松动氧 化皮，毛刺等。 5 根据检验目的选择检测面，被检测缺陷的位置、取向； 6 考虑入射声束应尽可能垂直于缺陷反射面； 7 被检工件的材质； 8 根据探头的晶片尺寸、K值等确定检测面宽度；； 9 工件侧面反射波的影响；
五、检测扫查与与缺陷评定
2 缺陷判定
a 横波探伤时丝扣部位裂纹的识别 当螺栓某个丝扣部位出现裂纹时，其后邻近的第一个丝扣 反射波被裂纹遮挡。当裂纹较大时，第二、第三个丝扣波也将 被遮挡。如发现缺陷的反射波幅与其后的第一丝扣反射波幅只 差大于或等于6db,且指示长度大于或等于10mm时，即可判定为 裂纹，见图。
五、检测扫查与与缺陷评定
凡缺陷反射波幅大于或等于丝扣波幅6db，且指示长度 ≥10mm，应判定为裂纹。 3）横波探伤 丝扣部位横波探伤时，按2.a条判定裂纹。 缺陷当量≥1mm模拟裂纹（声程位置大致相同）当量，且指 示长度≥10mm，应判定为裂纹。 对于不足以判定为裂纹的较小信号应做好记录，并对安装位 置进行记录跟踪，便于复查。 4）纵波直探头探伤 螺栓内、外壁和丝扣裂纹判定参照纵波斜入射探伤要求， 内部缺陷的判定参照JB/T4730-2005相关规定 d 应注意区别由于螺栓结构不同而产生的固有信号或变形波信 号。 • 1）迟到波 • 条件：探头在细长工件（板或棒）一端纵波探测，扩散声束纵 波射到侧壁产生变型横波，再变成给纵波经底面反回探头引导 成迟到波。
五、检测扫查与与缺陷评定
• 2）探头杂波 • 3）工件轮廓波——各种形状工件轮廓波不相同要具体分析。 • 4）侧壁干涉波 • 纵波探头靠近侧壁，经侧反射的纵波和变型横波与直接传 播的纵波互相干涉，造成越靠近侧壁，回波反而下降，探头离 开一定位置回波反而上升。
四、仪器与灵敏度调整
• b 横波斜探头检测方法 一般直接用螺栓检测部位丝扣反射波最高波调整到60%的基 准高作为检测灵敏度 • c.纵波直探头检测方法（参照DL/T694-1999) 可用小角度纵波斜探头检测方法进行检测灵敏度调整。 d 用螺栓裂纹对比试块调整检测灵敏度 根据检测方法要求，在试块检测面移动探头，找到模拟裂 纹缺陷最高波，将模拟裂纹缺陷反射波最高波调整到80%的基 准高作为检测灵敏度。
三.仪器、试块、探头和耦合剂的选择
4.耦合剂的选用 ①对工件表面和探头表面有足够浸润性，并既有流动性， 又有附着力强，且易清洗。 ②声阻抗大，应尽量和被检工件接近。 ③对人体无害，对工件无腐蚀作用。 ④来源广，价格低廉。 ⑤性能稳定。
由表中可知甘油耦合性能最好，
四、仪器与灵敏度调整
• 1 扫描线比例调整 • a 小角度纵波斜探头检测方法和横波斜探头检测方法 用LS-1、LS-2试块或试件进行调整，扫描线比例应使仪器 显示屏显示出最大检测深度； • b.纵波直探头检测方法 以工件厚度声程为基准调节，一般将工件二次底波调在10 格，一次底波调在第5格。 也可按扫描线1：n的比例调节。 2.检测灵敏度调整 a 小角度纵波斜探头检测方法用LS-1、LS-2试块进行调整按 下表进行，也可以将螺栓丝扣反射波最高波调整到60%的基准 高作为检测灵敏度。
五、检测扫查与与缺陷评定
螺栓内孔缺陷的识别可参照表3判伤界限的规定。
验证方法 纵波斜入射和横波两种检测手段可以互相验证。
五、检测扫查与与缺陷评定
b 指示长度的测定 当探伤时发现缺陷信号后，保持探伤灵敏度不变，探头沿 周向向两侧移动来测长。对于纵波斜入射法，缺陷波波幅降至 与丝扣波波幅相同时，探头移动距离为其指示长度。对于横波 法，被遮挡的丝扣反射波升到与正常丝扣反射波相同，此时探 头所移动的距离即为指示长度。 c 评定 凡评定为裂纹的螺栓应判废 1）刚性螺栓纵波斜入射探伤 缺陷信号波幅≥Φ1mm反射当量，且指示长度≥10mm，应判定为 裂纹。 2）柔性螺栓:纵波斜入射探伤 a）柔性无中心孔螺栓。缺陷 信号位于本侧，其反射波幅 ≥Φ1mm-10db反射当量，且指示长度≥10mm，应判定为裂纹。 b）柔性有中心孔螺栓。缺陷信号波幅≥Φ1mm反射当量，且指示 长度≥10mm，应判定为裂纹。
• 采用横波斜探头扫查时，先找到检测部位手孔波，调整好灵敏 度，沿螺栓光杆周向移动，前后约作用的扫查一周。。
五、检测扫查与与缺陷评定
• c. 纵波直探头检测方法扫查 • 两端为平面的螺栓应从两端分别对螺栓对侧和本侧进行扫 查，单边检测螺栓长度≥400应进行分段扫查。 • d. 扫查应考虑： • ① 扫查到整个探伤面； • ② 声束扫查到整个工件检测范围内全体积； • ③ 探头移动间距相邻有一定范围覆盖重叠区； • ④ 扫查速度满足JB/T4730标准要求 • ⑤ 有效声束范围。
螺栓规格 (柔性无中心孔) M32 M36 M42 M48 M52 M56 M64 可探测裂纹深度 (mm) ≥1 ≥1 ≥1 ≥1 ≥1 ≥1 ≥1 裂纹距工件表面距离 （mm） ≤110 ≤130 ≤160 ≤180 ≤200 ≤220 ≤260 螺栓长度 ≤150 ≤180 ≤210 ≤230 ≤250 ≤280 ≤320
c.纵波直探头检测方法 ： 一般选用频率为2.5MHz~.5MHz，晶片尺寸10~20mm， 螺栓规格较小宜较大频率和较小晶片尺寸，探头螺栓规格较大、 较长宜使用较大频率和较小晶片尺寸探头。 4. 探头选择基本原则 a 探头频率选择 超声波检测灵敏度一般是指检测最小缺陷的能力，从统计 规律发现当缺陷大小为λ/2时，可稳定地发现缺陷波，对钢工 件用2.5~5MHZ，λ为：纵波2.36~1.18，横波1.29~0.65，则纵 波可稳定检测缺陷最小值为：0.6~1.2mm之间，横波可稳定检 测缺陷最小值为：0.3~0.6之间。 此外应考虑检测目的和检测效果，如从发现最小缺陷能力 方面，可提高频率，但对大工件因声程大频率增加衰减急剧增 加。对粗晶材料如降低频率，且减小晶片尺寸时，则声束指向 性变坏，不利于检测远场缺陷，所以应综合考虑。
五、检测扫查与与缺陷评定
• 1 扫查方式 • a 小角度纵波斜探头检测方法扫查 • 两端为平面的刚性无中心孔螺栓和柔性无中心孔螺栓检测扫查 方式
扫查
五、检测扫查与与缺陷评定
• b 横波斜探头检测方法扫查方式 • 对于大于M48柔性有中心孔螺栓检测，应采用纵波斜探头从两 端对螺栓本侧进行扫查，端面无法放置探头的应采用横波斜探 头扫查。
b 横波斜探头检测方法； 一般K值选用1.5~1.7，频率为5MHz，晶片尺寸为8*12mm， 对于直径Φ100mm螺栓宜选用频率为2.5MHz探头 对螺栓管个部位进行检测时小角度纵波斜探头检测方法选择 折射角βL2.0°~8.5°探头，横波斜探头检测方法选择K值选用 1.0~2.0探头。
三.仪器、试块、探头和耦合剂的选择
三.仪器、试块、探头和耦合剂的选择
b 晶片尺寸选择： 原则：①晶片尺寸要满足标准要求，如满足JB/T4730-2005要 求，即晶片面积≤500mm2，任一边长≤25mm。 • ②其次考虑检测目的，有利于发现缺陷，如工件较薄，则 晶片尺寸可小些，此时N小。铸件、厚工件则晶片尺寸可大些， N大、θ0小。发现远距离缺陷能力强。 c 考虑检测面的结构情况 • 如对小型工件，曲率大的工件复杂形状工件为便于耦合要用小 晶片，对平面工件，晶片可大一些。 d 斜探头K值选择： 原则：①保证声束扫到整个检测断面，对不同工件形状要具体分 析选择。 ②尽可能使检测声束与缺陷垂直，在条件许可时，尽量用K 大些的探头。薄工件K大些，厚工件K可小些。 ③根据检测对象选K：
M72
M76
≥1
≥1
≤300
≤320
≤380
≤400
一.检测方式的选择
小角度纵波斜探头检测方法对螺栓边缘及丝扣裂纹检测灵敏 度高，对检测面、现场检测条件有一定限制。 2 横波斜探头检测方法； 主要用于柔性有中心孔螺栓对侧、长度超过上表柔性无中 心孔螺栓对侧以及螺杆光杆部位。两端无法放置探头的螺栓应 采用横波斜探头检测方法。 横波斜探头检测方法对各类缺陷均有较高的检测灵敏度高， 介于螺栓结构型式，该检测方法适用性较差。 3 纵波直探头检测方法（辅助检测手段）； 主要用于在以上两种因螺栓结构及现场检测条件受到限制的 情况下可采用纵波直探头检测方法。 纵波直探头检测方法是一种最常规螺栓检测方法，它检测效 率高，对现场检测条件、检测面要求低，对螺栓结构形式及长 度适应性强，对螺栓内部各类缺陷检出率高，对螺杆边缘及丝 扣裂纹检测灵敏度稍低与上面二项检测方法。
四、仪器与灵敏度调整
• 试块法调整灵敏度 • 根据工件探伤灵敏度要求。 • 将探头对准标准试块上人工缺陷探测使波高达到某基准波高 （如50%高），再根据工件厚度、要求、调节衰减器达到要求 的灵敏度，这方法要注意下到几点： • 1）试块和工件材质不同，衰减不同的补偿。 • 2）试块和工件表面粗糙度不同的补偿。 • 3）试块反射体声程和工件检测灵敏度要求声程不同引起补偿 （扩散、材质）。 • 4）试块反射体和工件检测灵敏度要求的反射体种类不同引起 补偿。 • 一般情况下补偿2~4dB。
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三.仪器、试块、探头和耦合剂的选择
• 1.探伤仪选择 • 仪器和各项指标要符合检测对象标准规定的要求。 • 其次可考虑检测目的，如对定位要求高时，应选择水平线性误 差小的仪器， • 选择数字式探伤仪更好。对定量要求高时，应选择垂直线性误 差小，衰减器精度高的仪器，对大型工件或粗晶材料工件探伤， 可选择功率大，灵敏度余量高，信噪比高，低频性能好的仪器。 对近表面缺陷检测要求高时，可选择盲区小，近区分辨好的仪 器。 • 主要考虑：灵敏度、分辨力、定量要求，定位要求和便携、稳 定等方面。 • 2、试块选择 • LS-1
螺栓超声波检测
周健敏 2013年6月
一.检测方式的选择
• • • • • • 根据DL/T694-1999《高温紧固螺栓超声波检验技术导则》要求规定，螺栓超 声波检测方式有三种： a.小角度纵波斜探头检测方法； b.横波斜探头检测方法； c.纵波直探头检测方法（辅助检测手段）； 一般根据被检工件的材质、规格尺寸、结构形式、制造工艺、运行状况、检测 要求、现场检测条件等方面来选择检测方式： 1 小角度纵波斜探头检测方法: 适用于刚性无中心孔螺栓本侧与对侧、柔性无中心孔螺栓本侧、长度符合下 表要求柔性无中心孔螺栓对侧和柔性有中心孔螺栓本侧；