第七章板材和管材超声波探伤
超声无损检测 第7章 板材管材超声检测
波形密集尖锐活跃，底波明显降低，次数减少，重复性差，移动探 头回波此起彼伏。
质量分级
中部区域质量分级
边缘及剖口区域质量分级
钢板横波斜探头检测（非分层类缺陷）
1.探头：频率2Mhz～5Mhz、折射角β=45(K1)、晶片尺寸13mm～25mm。 2.试块: 1）与被检钢板厚度差不超过10%， 人工反射体为60°V形槽， 槽深 为板厚的3%（最大为3mm）,槽 的长度不小于25mm。
2）当板厚小于等于50mm时， 只需在检测面加工一个V形槽； 当板厚大于50mm时，则需要 在检测面、底面各加工一个 V形槽。
3.距离—波幅曲线的确定（47013
4.扫查方式 5.验收标准
7.3 复合板超声检测
7.3.1 复合板中常见缺陷
复合板一般是用扎制、粘接、爆炸、和堆焊等方法，将碳钢或者低合 金钢等基材（母材）与不锈钢、钛、铝、铜等复合层粘合，以提高钢板的 耐腐蚀性。制造中常见的缺陷就是脱层，即复合层与母材结合不良。
缺陷的定量： 测定缺陷面积，NB/T47013.3
缺陷尺寸评定示例
缺陷尺寸的评定及质量分级
3.缺陷性质的估计
分层:
缺陷回波规律性较强，大多位于板厚中间位置，波形陡直，底波明 显下降或消失。
折叠:
当折叠在检测面附近时，底波明显下降，次数减少，甚至消失，始 波加宽；当折叠位于底面且较薄时，很容易与底波混淆，底波会前移， 若扫查速度较快有漏检的可能。
灵敏度低的情况，需采取改善措施。 * 将探头有机玻璃斜楔修磨成与被检管材曲率相近的曲面。 * 使用接触式聚焦探头。
（1）试块的制备和要求：
试块应采用与被检钢管 相同规格、材质、热处理工 艺的钢管制做，人工缺陷为 纵向的矩形槽或60°的V形槽 ，对比槽尺寸按NB/T47013 标准表18。
板材和管材超声波检测课件
气孔是板材和管材中常见的一种缺陷，超声波检测时，气孔会导致超声波的传播速度减缓，产生回波信号的幅度降低。通过 观察回波信号的特征，可以判断气孔的大小和分布情况。对于较小的气孔，可以采用高频探头进行检测，以提高检测的灵敏 度和精度。
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超声波检测标准与规范
国内外相关标准与规范概览
国内标准
我国已经建立了一套完整的板材和管材超声波检测标准，包 括《金属板材超声波检测方法》、《金属管材超声波检测方 法》等。这些标准规定了检测方法、检测设备、检测程序、 检测结果判定等方面的要求。
国际标准
国际上，ISO、ASTM、EN等组织也制定了相关的板材和管 材超声波检测标准与规范。这些标准与规范在检测原理、检 测设备、检测程序等方面与国内标准基本一致，但在具体操 作细节和判定准则上可能存在差异。
夹杂物的超声波检测
超声波检测可以有效地检测出板材和 管材中的夹杂物缺陷，夹杂物会改变 超声波的传播路径，产生散射和反射 回波，通过观察回波信号的特征，可 以判断夹杂物的性质和大小。
VS
夹杂物是板材和管材中常见的一种缺 陷，超声波检测时，夹杂物会改变超 声波的传播路径，产生散射和反射回 波。通过观察回波信号的特征，可以 判断夹杂物的性质和大小。对于较大 的夹杂物，可以采用低频探头进行检 测，以提高检测的灵敏度和精度。
压力容器检测
用于检测压力容器壳体的 厚度和内部是否存在缺陷， 确保压力容器的安全性能。
建筑钢结构检测
用于检测建筑钢结构的焊 缝和钢材质量，确保建筑 的安全性能。
超声检测理论基础7-9章
第7章板材和管材超声检测1钢板中常见缺陷：分层、折叠和重皮、白点、裂纹2、采用底波多次反射法探伤应满足下面三条件：1.工件的探伤面与底面互相平行，确保产生多次反射。
（如工件加工倾斜就不合适）；2.钢板材质晶粒度必须均匀，保证无缺陷处底面多次反射波次数的稳定。
（各次相同）；3.材质对超声波的衰减要小。
保证反射底波有足够数量，以利探伤观察。
一般碳钢、不锈钢均能满足这些条件3、叠加效应：在钢板检测中值得注意的是：当板厚较薄且板中缺陷较小时，各次底波之前的缺陷波开始几次逐渐升高，然后在逐渐降低。
这种现象是由于不同反射路径声波互相叠加造成的。
在钢板检测中，若出现叠加效应，一般应根据F1来评价缺陷。
只有当板厚δ＜20mm时，才以F2来评价缺陷，这主要是为了减小近场区的影响。
叠加效应条件：a 小缺陷b中心部位 c 一般25mm以下（10-25）mm。
4、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：4n H＝5. 检测方法：直接接触法，水浸法。
6、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。
7、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。
探头的结构形式主要根据板厚来确定。
板厚较大时，常选用单晶直探头。
板厚较薄时可选用双晶直探头，因为双晶直探头主要用于检测厚度6~20mm的钢板。
8、试块选用原则1、板材检测使用的标准试块CBⅠ阶梯试块，适用于板厚小于等于20mm钢板检测；2、板材检测使用的标准试块CBⅡ平底孔试块，适用于板厚大于20mm的钢板检测。
第7章 板材和管材超声波检测
表7.1板材超声波检测探头选用
板厚 ㎜ 6～20 采用探头 公称频率 MHz 5 5 2.5 探头晶片尺寸
双晶直探头
晶片面积不小 于150㎜2
Φ14㎜～Φ20㎜ Φ20㎜～Φ25㎜
＞20～40 单晶直探头 ＞40～250 单晶直探头
7.1.3.3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。
7.2.2复合钢板超声波检测的反射波分析 复合板的基板和复合层板即使完全结合， 由于复合层板的声阻抗和基板的声阻抗一般 不相同，因此对复合板作纵波垂直检测时， 在基板和复合层板的结合界面上会产生反射 波，超声波检测仪显示屏上同时收到界面反 射波和底面反射波。 复合板纵波垂直检测时超声波的传播路 径和检测图形见示意图7.5。
图7.4（c）列线扫查
图7.4（d)格子扫查
7.1.3.6缺陷的识别与测定
1.缺陷识别 在钢板检测中一般根据缺陷波和底波来判别 钢板中的缺陷情况，满足下列条件之一的均作为 缺陷予以标识和记录： a)缺陷第一次反射波F1≥50%； b)第一次底波B1＜100%，第一次缺陷反射 波F1与第一次底波B1之比F1/ B1≥50%； c)第一次底波B1＜50%。
a）检出缺陷后，应在它的周围继续进行检测，以 确定缺陷范围。 b）用双晶直探头确定缺陷的边界范围或指示长 度时，探头的移动方向应与探头的隔声层相垂直， 并使缺陷波下降到基准灵敏度条件下显示屏满刻 度25%或使缺陷第一次反射波波高与底面第一次 反射波高之比为50%。此时探头中心的移动距离 即为缺陷的指示长度，探头中心点即为缺陷的边 界点。两种方法测得的结果以较严重者为准。
第7章板材和管材超声检测
7.1 钢板超声检测 7.1.1 钢板加工及常见缺陷 • 加工方法：由板坯轧制。 • 常见缺陷：分层、折叠、白点等，裂纹少见。分层和折叠缺 陷大都平行于板面。 分层：板坯中缩孔、夹渣等在轧制过程中未熔合而形成 的分离层。 折叠：钢板表面局部形成互相折合的双层金属。 白点：钢板在轧制后冷却过程中氢原子来不及扩散而形 成的，多出现在大于40mm的钢板中。
• 重要的复合材料还可以结合底波与复合界面反射波高度的 dB差来判别，将实测值与理论计算值比较，当实测值明显 大于理论计算值时，复合材料存在脱接。当二者相差甚小 时，复合良好。
7.3.4 缺陷评定和质量分级（JB/T 4730-2005规定） 1. 缺陷指示长度 • 按其指示的最大长度作为该缺陷的指示长度，单个缺陷的指 示长度小于25mm可不作记录。 2. 缺陷面积 • 多个相邻的未结合区，其最小间距小于或等于20mm时，作 为单个未结合区处理，其面积为各个未结合区面积之和。 3. 未结合率 • 未结合区总面积占复合板总面积的百分比。 4. 质量分级 • 根据未结合指示长度、未结合区面积与未结合率不同将复合 板质量分为四个等级。 • 在坡口的预定线两侧各50mm的范围内，未结合的指示长度 大于或等于25mm时，定级为Ⅳ级。
7.5 管材超声检测 7.5.1 管材加工及常见缺陷 • 管材种类： 无缝钢管和焊接管； 金属管和非金属管； 小径管和大径管。 • 超声检测角度分类： 大直径管：外径大于100mm； 小直径管：外径小于100mm 薄壁管：壁厚与管外径之比不大于0.2； 厚壁管：壁厚与管外径之比大于0.2。
7.2.4 缺陷的评定方法
1. 缺陷指示长度
按其指示的最大长度作为该缺陷的指示长度，单个缺陷 指示长度小于25mm可不作记录。若两个缺陷相邻间距小于 25mm，其指示长度为两单个缺陷的指示长度再加间距之和。 2. 缺陷指示面积 按其指示的最大面积作为该缺陷的单个指示面积。多个 缺陷其相邻间距小于相邻较小缺陷的指示长度（取其较大值） 时，以各缺陷面积之和作为单个缺陷指示面积。 7.2.5 质量级别判定 JB/T 4730-2005规定：根据缺陷指示长度与缺陷指示面 积不同将板材质量分为四个等级。
无损检测超声波探伤第7章 板材、管材
B1 F1
B2
50 F2
B1 F1
B2 50
F2
B1 B2
0
5
10
① (F1≥曲线)
0
5
10
② 双晶探头t＜20mm (F1≥50%)
0
5
10
③ (B1＜50%)
2.缺陷的测定 扫查发现缺陷后要测定缺陷的位置、大小，并评估缺陷的性质。 （1）缺陷位置的测定：包括深度位置和平面位置。
根据金属板材的材质不同，常见的金属板材有 钢板（CL5900、CS3230）、铝板（CL6260、CS3080）、 铜板（CL4700、CS2260）……等等。
实际生产中钢板的应用最广，因此这里以钢板 为例来说明板材的超声波探伤。
普通钢板是由钢锭轧制而成。普通钢板包括碳素钢、低合金钢以及奥 氏体钢板、镍及镍合金钢板和双相不锈钢板。
由于钢板加工方式的原因，钢板中的缺陷大多是面积形缺陷。缺陷的 形成一方面是由于材质特性造成，一方面是由于加工工艺造成。
分层、折叠缺陷是在轧制过程中形成，基本都与表面平行。
根据钢板厚度的不同，将钢板分为薄板、中厚板和厚板。
δ<6㎜ 薄板
6≤ δ ≥40㎜ 中厚板
δ >40㎜ 厚板
厚板的探伤常用垂直入射的纵波检测法，又称为垂直检测 法；薄板的探伤常用板波检测法。（详见第五章）
（4）缺陷边界范围和指示长度的测定：
47013标准5.3.6.2规定了缺陷边界的测定方法。 ① 检出缺陷后，应在他的周围继续进行检测，以确定缺陷的范围。 ② 板材＜20㎜用双晶探头确定缺陷的边界范围或只是长度时，探头的 移动方向应与探头的隔声层相垂直，并使缺陷波下降到检测灵敏度条件 下显示屏满刻度的25%，探头中心点即为缺陷的边界点。 ③ 板材厚度20㎜～60㎜用双晶直探头确定缺陷的边界范围时，探头的 移动方向应与探头的隔声层相垂直，并使缺陷波下降到距离波幅曲线， 探头中心点即为缺陷的边界点。 ④ 用单直探头确定缺陷的边界范围或指示长度时，移动探头使缺陷第 一次波波高下降到距离波幅曲线，探头中心点即为缺陷的边界点。 ⑤ 确定底面第一次反射波波幅低于满屏50%时，探头移动（单探头或双 直探头）使底面第一次反射波升高到显示屏满刻度的50%，此时探头中 心点即为缺陷的边界点。
超声无损检测 第7章 管材超声波检测
2、入射角的选择
纯横波检测：声束入射角≥第一临界角。
C sin CL1 sin CL1 r
L1
sin CS2
CS2 R
CL2
探测纵伤：折射横波投射至钢管内壁。
0.47 sin 0.85(1 2t ) D
横波法检测内壁纵向缺陷，入射角允许范围：
CL1 sin CL1 (1 2t )
r2
WS2
2
R
2WSR cos
将下述关系式代入上式：
r Rt 和
经过整理后，即可得到：
R D 2
arc cos[ t (1 t ) WS ]
WS D D
3 管材的接触法检测
5、接触法检测工艺 ◆ 纵向缺陷检测
探头：晶片≤25mm；频率2.5～5MHz。 对比试样：
选材：与被检钢管规格相同，材质、热处理工艺和表面状况相同 或相似；长度满足检测方法和检测设备要求。
扫查：探头不动/钢管螺旋前行、探头轴向移动/钢管原地旋转、 探头旋转/钢管轴向前行、探头螺旋前行/钢管不动。 螺旋线扫查；15％覆盖率。
评定与验收：缺陷回波高度≥基准灵敏度，判为不合格品。修磨 后满足公差要求，复探。
3 管材的接触法检测
◆ 横向缺陷检测 探头：晶片尺寸、检测频率－同上。 对比试块：选材、人工缺陷－同上。 灵敏度设置： 内、外壁V形槽－同上；
管材超声检测
1 管材加工及常见缺陷 2 管材横波检测基础 3 管材的接触法检测 4 管材的水浸法检测 5 厚壁管材检测 6 管材自动检测
1 管材加工及常见缺陷
钢管分类： ◆ 按加工方法分类
无缝钢管：热轧、挤压、热扩、锻造；冷轧、冷拔。 焊接钢管：直焊缝、螺旋焊缝；高频焊、电阻焊、埋弧焊。 ◆ 按规格不同分类 大直径钢管：直径＞100mm。 小直径钢管：直径＜ 100mm。 薄壁钢管：厚径比＜ 0.2。 厚壁钢管：厚径比＞ 0.2。
复合材料、板材和管材超声波探伤检测方法
7.2 铝及铝合金、钛及钛合金板材超声检测
7.2.1 铝及铝合金板材制造及常见缺陷 板材制造：铝锭→板坯→板材 ； 常见缺陷：气孔、夹杂、微细裂纹、厚板中可能有空腔。
7.2.2 铝及铝合金，钛及钛合金板材检测方法 1）检测方法：与钢板相同 2）探头与扫查方式 直探头、双晶直探头，频率2.5～5MHz； 扫查方式、扫查速度与钢板相同。 3）检测范围和灵敏度 检测范围：根据板厚与钢板相同； 检测灵敏度：基准灵敏度以完好部位B1＝80％满幅。
≤10＜25Ⅳ源自＜150＜100≤10
＜25
Ⅴ
超过Ⅳ级者
注：Ⅳ级钢板主要用于与承压设备有关的支承件和结构件的制造安装。
4.1.8.2 在坡口预定线两侧各50mm（板厚大于100mm时，以 板厚的一半为准）内，缺陷的指示长度大于或等于50mm时， 应评为Ⅴ级。
4.1.8.3 在检测过程中，检测人员如确认钢板中有白点、裂纹 等危害性缺陷存在时，应评为Ⅴ级。
7.1 板材超声波探伤
7.1.6 质量等级判定:按JB/T4730-2005标准4.1.7条规定评定。
等级
单个缺陷 指示长度
mm
单个缺陷 指示面积
cm2
在任一1m×1m检测面 积内存在的缺陷面 积百分比%
以下单个缺陷 指示面积不计
cm2
Ⅰ
＜80
＜25
≤3
＜9
Ⅱ
＜100
＜50
≤5
＜15
Ⅲ
＜120
＜100
40mm以上钢板检测频率为2.5MHz。 晶片直径：Ф14～Ф25mm。 单晶直探头：适用于板厚δ较大的钢板检测； 双晶直探头：适用于板厚δ较薄的钢板检测。
板厚，mm 采用探头 公称频率，MHz
第7章 板材和管材超声检测
Xi' an Polytechnic University
四、检测范围与灵敏度的调整
1. 检测范围的调整
时，应能看到 B10，检测范围调到 300mm 左右。 板厚 30mm 时，应能看到 B 5，检测范围调到 400mm 左右。 板厚 30～80mm 时，可减少底波次数， 但检测范围要保证在 400mm 左右。 板厚 80mm
D 100mm 大直径管：外径 D 100mm 小直径管：外径 从超声的角度分 壁厚t 管外径D 0.2 薄壁管： 厚壁管： 壁厚t 管外径D 0.2
31
Xi' an Polytechnic University
一、管材横波检测技术
1.实现周向横波检测的条件
行于板面。
4
Xi' an Polytechnic University
二、钢板的检测方法
1.钢板的分类
薄板： 6mm，用板波检测法。 中板： 6～40mm 中厚板： 6 mm ，用纵波直探头检测法 。 厚板： 40mm
5
Xi' an Polytechnic University
(1) 直接接触法---采用脉冲反射垂直入射法检测
12
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叠加效应
一般应根据F1来评价缺陷。 当板厚δ<20mm时，才以F2来评价缺陷。
13
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(2) 水浸法 多次重合法：将钢板工件浸入水中，通过调整水层厚度，使得水/钢界面回
cL1 cL1 cL1 2t sin sin 1 cL 2 cS2 cS2 D
复合材料、板材和管材超声波探伤检测方法
7.1 板材超声波探伤 3)缺陷定量（用测长法测定指示长度和面 积）：根据JB/T4730-2005标准。
当F1≥50% 或F1/B1≥50% （B1<100% )时， 使 F1达25% 或F1/B1达50% 是探头中心移动的距 离为缺陷的指示长度（以较严重者为准） ，探头 中心轨迹即为缺陷边界。 即B1＜50%时， 使/B1达50% 是探头中心移动 的距离为缺陷的指示长度，探头中心轨迹即为缺 陷边界。
注：Ⅳ级钢板主要用于与承压设备有关的支承件和结构件的制造安装。
4.1.8.2 在坡口预定线两侧各50mm（板厚大于100mm时，以 板厚的一半为准）内，缺陷的指示长度大于或等于50mm时， 应评为Ⅴ级。 4.1.8.3 在检测过程中，检测人员如确认钢板中有白点、裂纹 等危害性缺陷存在时，应评为Ⅴ级。
1）入射点测定可利用试块直角边测； 2）折射角测定可利用圆柱试块靠近近表面Φ1.5横孔或外 表面V形槽测试；
探头入射点与折射角测定
3）利用曲面内外璧槽测试。
r R WS 2RWS cos
2 2 2
t Ws t arccos (1 ) D D WS
简单办法：量出WS和 弧长，利用CAD1∶1， 作图，量出β和前沿， 根据量出的WS 做声程 1∶1定标。
复合材料、板材和管材的超声波探伤
济南三木科仪检测技术有限公司 复合材料、板材、管材、铸锻件、不锈钢 中国高端数字超声解决方案的领军者
中国 ·山东·济南 ·2014
目录
板材超声波探伤 铝及铝合金、钛及钛合金板材超声检测 复合材料超声波探伤 板材自动超声检测 管材超声波探伤
7.1 板材超声波探伤
复合材料、板材和管材超声波探伤检测方法
c水 钢 H水 n n c钢 4
7.1 板材超声波探伤
7.1.3 探头与扫查方式 1）探头（解释） 频率：2.5～5MHz——40mm以下钢板检测频率为5MHz； 40mm以上钢板检测频率为2.5MHz。 晶片直径：Ф14～Ф25mm。 单晶直探头：适用于板厚δ较大的钢板检测； 双晶直探头：适用于板厚δ较薄的钢板检测。
1) 纵向缺陷探测
4.5.5 灵敏度的确定 4.5.5.1 直接接触法横波基准灵敏度的确定，可直接在对比试样上将内壁人 工V形槽的回波高度调到荧光屏满刻度的80%，再移动探头，找出外壁 人工V形槽的最大回波，在荧光屏上标出，连接两点即为距离-波幅曲线， 作为检测时的基准灵敏度。 4.5.5.2 液浸法基准灵敏度按下述方法确定： a） 水层距离应根据聚焦探头的焦距来确定； b） 调整时，一面用适当的速度转动管子，一面将探头慢慢偏心，使对 比试样管内、外表面人工缺陷所产生的回波幅度均达到荧光屏满刻度的 50%，以此作为基准灵敏度。如不能达到此要求，也可在内、外槽设立 不同的报警电平。 4.5.5.3 扫查灵敏度一般应比基准灵敏度高6dB。 4.5.6验收要求：无缝钢管的判废要求按相应技术文件规定。 4.5.7结果评定：若缺陷回波幅度大于或等于相应的对比试块人工缺陷回波， 则判为不合格。不合格品允许重新处理，处理后仍按本标准进行超声检 测和质量等级评定。
4.1.5.3 扫查方式 a) 探头沿垂直于钢板压延方向，间距不大于100mm的平行线 进行扫查。在钢板剖口预定线两侧各50mm（当板厚超过100mm时，以板厚的一半为 准）内应作100%扫查。b) 根据合同、技术协议书或图样的要求，也可采用其他形式 的扫查。
7.1 板材超声波探伤
7.1.4 探测范围和灵敏度调整 1）探测范围调整 δ＜30mm：B10； 30mm≤δ≤80mm：B5； ？？ 2）灵敏度调整 CBⅠ块法、 CBⅡ试块、底波法。
超声波探伤作业指导书
超声波探伤作业指导书超声波探伤作业指导书一、适用范围超声检测适用于承压设备原材料和零部件的检测，包括板材、复合板材、碳钢和低合金钢锻件、管材、棒材、奥氏体不锈钢锻件等，也适用于承压设备对接焊接接头、T型焊接接头、角焊缝以及堆焊层等的检测。
二、引用标准本作业指导书引用了XXX第三部分：超声检测和GB/T无损检测术语两个标准。
三、一般要求1、超声检测人员应具备一定的基础知识和探伤经验，并经过有关部门认可的资格考核。
2、探伤仪器应采用A型脉冲反射式超声波探伤仪，频率应在1~5MHz之间，并且在满刻度的75%范围内呈线性显示，垂直线性误差不得超过5%。
仪器的水平线性、分辨力和衰减器的精度等指标应符合JB/T 的规定。
3、探头应符合以下要求：①纵波直探头的晶片直径应在10~30mm之间，工作频率1~5MHz，误差不得超过±10%。
②横波斜探头的晶片面积应在100~400mm²之间，K值一般取1~3.③纵波双晶直探头晶片之间的声绝缘必须良好。
4、仪器系统的性能应符合以下要求：①在达到所探工件的最大检测声程时，其有效灵敏度余量不得小于10dB。
②仪器与探头的组合频率与公称频率误差不得大于±10%。
③仪器与直探头组合的始脉冲宽度（在基准灵敏度下）：对于频率为5MHz的探头，宽度不大于10mm；对于频率为2.5MHz的探头，宽度不大于15mm。
④直探头的远场分辨力应不小于30dB，斜探头的远场分辨力应不小于6dB。
⑤仪器与探头的系统性能应按JB/T 9124和JB/T 的规定进行测试。
四、探伤时机及准备工作1、探伤一般应安排在最终热处理后进行。
若因热处理后工件形状不适于超声探伤，也可将探伤安排在热处理前，但热处理后仍应对其进行尽可能完全的探伤。
2、工件在外观检查合格后方可进行超声探伤，所有影响超声探伤的油污及其他附着物应予以清除。
3、探伤面的表面粗糙度Ra应为6.3μm。
五、探伤方法1、为确保检测时超声波声束能扫查到工件的整个被检区域，探头的每次扫查覆盖率应大于探头直径的15%。
板材和管材超声检测及锻件与铸件超声检测考题汇总
第7章 板材和管材超声检测1. 检测方法：直接接触法，水浸法。
2. 水浸法波型分析，水层厚度4δn H ＝ 3. 叠加效应原因及利用4. 灵敏度调节方法及存在不足处5. 缺陷判别：缺陷：F 1≥50%，F 1/B 1≥50%(B 1＜100%）及B 1＜50%6. 缺陷测定方法与评级方法。
7. 铝及铝合金，钛及钛合金板材超声检测方法与钢板检测不同处。
8. 复合板超声检测方法和缺陷判别，未结合区测定方法。
9. 管材周向检测纯横波检测条件：αsin ＞21L L C C纯横波到达内壁条件：D t ＜)1(2122L S C C - 10. 小径管检测直接接触法：① 探头接触面加工成与工件表面吻合良好； ② 纵向检测灵敏度：内壁槽波高80％； ③ 横向检测灵敏度：内壁槽波高50％； ④ 扫查灵敏度＞基准灵敏度6dB ； ⑤ 缺陷回波高≥基准灵敏度不合格。
11. 水浸法① 声透镜：F C C C r 121-=② 偏心距：2458.0251.0rR X +=0.251R≤X ＜0.458r③ 水层厚度:H ＞S X 21(S X －管中横波声程) ④ 焦距：22X R H F -+=12. 厚壁管检测 一次纯横波检测：Dt ≤0.226≈0.23 利用变型横波斜射法检测：23％≤Dt ≤26.3% 纵波斜射法检测13. 管材自动检测：教材P249① 水层距离：H≥X S (钢管中横波一次波声程)。
② 偏心距：r R X 458.0~251.0=2458.0251.0rR X +=③ 聚焦探头曲率半径：F C C C r 121-=④ 焦距：22X R H F -+=⑤ 扫查速度：nt V =⑥ 仪器重复频率：f ≥LnR 602π第8章锻件与铸件超声检测1. 轴类、饼类、碗类、筒形、环形锻件检测方法，主要检测面，辅助检测面。
2. 锻件检测试块及应用3. 灵敏度调节方法：①底波调节法；②试块调节法。
4. 缺陷大小测定：①当量测定；②缺陷长度测定及修正（见书P262）5. 单个缺陷、分散性缺陷、密集缺陷的判定6. 游动回波7. 底面回波8. 铸件超声检测：①特点：组织不均匀，不致密，表面粗糙，形状复杂，缺陷的种类和形状复杂；②检测特点：透声性差，杂波干扰严重，检测要求低及特殊；③纵波检测；④透声性测试⑤缺陷判定（三种情况）。
板材和管材超声波探伤
板材和管材超声波探伤板材和管材是生产制造锅炉压力容器的重要原材料，一般要求进行超声波探伤。
本章将分别介绍板材(中厚板，复合板和薄板)与管材(小口径管、大口径管)的加工方法、常见缺陷和常用探伤方法。
第一节板材超声波探伤根据板材的材质不同，板材分为钢板、铝板、铜板等。
实际生产中钢板应用最广，因此这里以钢板为例来说明板材的超声波探伤工艺方法。
一、钢板加工及常见缺陷钢板是由板坯轧制而成的，而板坯又是由钢锭轧制或连续浇铸而成的。
钢板中常见缺陷有分层、折迭、白点等。
裂纹少见，如图5.1所示。
分层是板坯中缩孔、夹渣等在轧制过程中来密合而形成的分离层。
分层破坏了钢板的整体连续性，影响钢板承受垂直板面的拉应力作用的强度。
折迭是钢板表面局部形成互相折合的双层金属。
白点是钢板在轧制后冷却过程中氢原子来不及扩散而形成的，白点断裂面呈白色，多出现在厚度大于40mm的钢板中。
由于钢板中的分层、折迭等缺陷是在轧制过程中形成的，因此它们大都平行于板面。
根据钢板的厚度不同，将钢板分为薄板与中厚板。
一般薄板厚度δ<6mm，中厚板δ≥6mm(中板δ=6～40mm，厚板δ>40mm)。
中厚板常用垂直板面入射的纵波探伤法，又称为垂直探伤法，薄板常用板波探伤法。
下面介绍中厚板探伤方法。
二、探伤方法中厚板垂直探侮法的耦合方式有直接接触法和充水耦合法。
采用的探头有单晶直探头、双晶直探头(又称联合双直探头)或聚焦探头。
探伤钢板时，一般采用多次底波反射法，即在示波屏上显示多次底波。
这样不仅可以根据缺陷波来判定缺陷情况，而且可根据底波衰减情况来判定缺陷情况。
只有当板厚很大时才采用一次底波或二次底波法。
一次底波法示波屏上只出现钢板界面回波与一次底波，只计界面回波与底波B1之间的缺陷波。
1.接触法接触法是探头通过薄层耦合剂与工件接触进行探伤。
当探头位于完好区时，示波屏上显示多次等距离的底波，无缺陷波，如图5.2(a)。
当探头位于缺陷较小的区域时，示波屏上缺陷波与底波共存，底波有所下降，如图5.2(b)当探头位子缺陷较大的区域时，示波屏上出现缺陷的多次反射波，底波明显下降或消失，如图5.2(c)。
钢板、管材超声检测
缺陷尺寸较大 且距探测面有一 定深度
缺陷较小，缺 陷回波和底面回 波同时存在
7.1.2.1直接接触法
叠加效应
在钢板检测中值得注 意的是：当板厚较薄
且板中缺陷较小时，
各次底波之前的缺陷 波开始几次逐渐升高，
然后在逐渐降低。这
种现象是由于不同反 射路径声波互相叠加
造成的，因此称为叠
加效应，如图所示。
7.1.2.1直接接触法
7.1.1钢板中常见缺陷
折叠和重皮—钢板表面局部形成互相折合的双层金 属。
原因：在轧制中前段凸起而后碾压产生 分布：存在于表面 白点—是钢板在轧制后冷却过程中氢原子来不及扩散而形 成的，白点的断裂面呈白色
分布 多出现在厚度大于40mm的钢板中。存在于内部
裂纹—轧制工艺和温度不合适时造成。
第七章 板材、管材 超声检测
主要内容
7.1钢板超声检测 7.2复合板超声检测 7.3管材超声检测
7.1钢板的超声检测
钢板的生产
转炉炼钢
7.1钢板的超声检测
钢板的生产
Байду номын сангаас
二次精炼 Secondary Refining
LF炉设备
RH真空设备
7.1钢板的超声检测
钢板的生产
7.1钢板的超声检测
叠加效应条件： a 小缺陷 b 中心部位 c 一般25mm以下（10-25）mm。
7.1.2.2液浸法（充液耦合法）
液浸法是探头与 钢板通过一层耦合液 体（常用水）来耦合 如图所示。
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
板材超声波探伤
探伤时应及时注意排除水中气泡。或采用消泡剂去除气泡。
探伤图形分析： 图形：当钢板中出现缺陷，则缺陷波出现在钢板底波之前，如采 用 一 次 重 合 法 探 伤 ，则 缺 陷 波 出 现 在 第 二 次 水 层 波 与 第 一 次 底 波 重合波之前，如采用二次重合法，则缺陷亦出现在第二次水层波 之前，且在第一次底波和第二次底波之前均显示缺陷波，荧光屏 上第三次波为钢板二次底波和水层二次波的重合波。 1.2.3 叠 加 效 应 ： 采用直接接触法探伤，当缺陷比较小时，且缺陷位于钢板中心位 置时，缺陷回波从第一次波开始会随着出现的二次、三次波高逐 渐增高，几次以后又逐渐降低，这是由于对同一个小缺陷会产生 不 同 反 射 路 径 且 互 相 迭 加 后 造 成 的 一 种 波 形 动 态 现 象 ，随 探 头 移 动有所变化，这种情况称叠加效应。当缺陷比较小且位于中心部 位以外的其他位置时，一般不出现叠加效应，此时一个缺陷可能 显 示 二 个 缺 陷 波 ，前 面 一 个 缺 陷 波 是 声 波 自 检 测 面 进 入 钢 板 后 直 接扫查到缺陷，由缺陷引起的反射波，后面一个缺陷波是声波经 钢 板 底 面 反 射 后 扫 查 到 缺 陷 ，由 缺 陷 反 射 后 再 经 下 表 面 反 射 形 成 的缺陷波。 △ 出 现 这 种 叠 加 现 象 ， 一 般 在 6 ～ 40mm 厚 度 范 围 的 中 板 中 较 多 。
4 / 26
△ 利 用 F1 评 价 缺 陷 。 出 现 叠 加 效 应 时 ， 当 板 厚 较 薄 时 可 用 F2 评 价 缺 陷 ， 其 目 的 是 减 少 近 场 区 影 响 。 实 际 上 ， 应 根 据 晶 片 直 径 的 尺 寸 大 小 及 F1 不 清 晰 时 ， 可 用 F2 来 评 价 缺 陷 ， 用 F2 和 B2 评 价 时 ， 基 准 灵 敏 度 以 第二次反射波校正。 如 采 用 直 径 为 Ф 14 ｍ ｍ ～ 20 ｍ ｍ 的 直 探 头 探 伤 钢 板 ， 一 般 当 板 厚 δ ＜ 20 ｍ ｍ 时 ， 可 采 用 F 2 评 价 缺 陷 。 1.3 探 头 与 扫 查 方 式 1. 3.1 频 率 2.5 ～ 5MHz ，40mm 以 下 钢 板 检 测 频 率 为 5MHz ，40mm 以 上 钢 板 检 测 频 率 为 2.5MHz 晶 片 直 径 ： Ф14 ～ Ф25mm 探头形式： 单晶直探头 钢板检测 联合双晶直探头 适用于板厚 δ 较薄的钢板检测，因盲区小， 适 用 于 板 厚 δ 较 大 的 钢 板 检 测 ，用 于 20mm 以 上
管材超声波探伤
管材超声波探伤第一篇：管材超声波探伤第四节管材超声波探伤一、管材加工及常见缺陷管材种类很多，据管径不同分为小口径管和大口径管，据加工方法不同分为无缝钢管和焊接管。
无缝钢管是通过穿孔法和高速挤压法得到的，穿孔法是用穿孔机穿孔。
并同时用轧辊滚轧，最后用心棒轧管机定径压延平整成型。
高速挤压法是在挤压机中直接挤压成形，这中方法加工的管材尺寸精度高。
焊接管是先将板材卷成管形，然后用电阻焊或埋弧自动焊加工成型。
一般大口径管多用这种方法加工。
对于厚壁大口径管也可由钢锭经锻造、轧制等工艺加工而成。
管材中常见缺陷与加工方法有关。
无缝钢管中常见缺陷有裂纹、折迭、夹层等。
焊接管中常见缺陷与焊缝类似，一般为裂纹、气孔、夹渣、未焊透等．锻轧管常见缺陷与锻件类似，一般为裂纹、白点、重皮等。
用于高温、高压的管材及其它特殊用途的重要管材都必须进行超声波探伤。
据管材不同，分为钢管、铜管和铝管等。
下面以钢管为例来说明管材的超声波探伤方法：二、小口径管探伤超声波探伤的小口径管是指外径小于100mm的管材。
这种管材一般为无缝管，采用穿孔法或挤压法得到。
其中主要缺陷平行于管轴的径向缺陷(称纵向缺陷)，有时也有垂直于轴的径向缺陷(称横向缺陷)。
对于管内纵向缺陷，一般利用横波进行周向扫查探测，如图5.23所示。
对于管内横向缺陷，一般利用横波进行轴向扫查探测，如图5.24所示。
按耦合方式不同，小口径管探伤分为接触法探伤和水浸法探伤。
(一)接触法探伤接触法探伤是指探头通过薄层耦合介质与钢管直接接触进行探伤的方法。
这种方法一般为受动探伤，检测效率低，但设备简单，操作方便，机动灵活性强。
适用于单件小批量及规格多的倩况。
接触法探伤小口径管时，由于其管径小，曲率大，常规横波斜探头与管材接触面小、耦合不良，波束严重扩散，灵敏度低。
为了改善耦合条件。
常将探头有机玻璃斜楔加工成与管材表面相吻合的曲面。
为了提高探伤灵敏度，可以采用接触聚焦探头来探伤。
下面分别介绍纵向缺陷和横向缺陷的一般探伤方法。
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7.3.3 缺陷判别和测定 4.4.5 未结合区的测定
第一次底波高度低于荧光屏满刻度的5%，且 明显有未接合缺陷反射波存在时（≥5%），该部 位称为未结合区。移动探头，使第一次底波升高 到荧光屏满刻度的40%，以此时探头中心作为未 结合区边界点。 注：教材这部分内容为老标准的内容，现标 准复合板没有试块。
板厚，mm 6～20 >20～40 >40～250 采用探头 双晶直探头 单晶直探头 单晶直探头 公称频率，MHz 5 5 2.5 探头晶片尺寸 晶片面积不小于150mm2 φ14～φ20 mm φ20～φ25 mm
7.1 板材超声波探伤
2）扫查
扫查方式：全面扫查、列线扫查、边缘扫查和格子扫
查。 扫查速度：手工检测≤0.2m/s； 水浸自动检测，脉冲间隔时间>60t。
1) 纵向缺陷探测
4.5 承压设备用无缝钢管超声检测和质量分级（JB/T4730） 试块：
级别 长度l，mm 深度t占壁厚的百分比，%
Ⅰ Ⅱ
Ⅲ
40 40
40
5（0.2mm≤t≤1mm） 8（0.2mm≤t≤2mm）
10（0.2mm≤t≤3mm）
4.5.4.1 检测设备由超声波探伤仪、探头和其他机械传动装置及辅助装置 等组成。检测频率为2.5MHz～5MHz。 4.5.4.2 液浸法检测使用线聚焦或点聚焦探头。接触法检测使用与钢管表 面吻合良好的斜探头或聚焦斜探头。单个探头压电晶片长度或直径小 于或等于25mm。
试块编号
CBⅡ-1 CBⅡ-2 CBⅡ-3
被检钢板厚度 >20～40 >40～60 >60～100
检测面到平底孔的 距离s
15 30 50
试块厚 度T
≥20 ≥40 ≥65
CBⅡ-4
CBⅡ-5 CBⅡ-6
>100～160
>160～200 >200～250
90
140 190
≥110
≥170 ≥220
4.1.4.3 板厚不小于探头的三倍近场区时，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 4.1.4.2的要求相一致。
7.1 板材超声波探伤 3)缺陷定量（用测长法测定指示长度和面 积）：根据JB/T4730-2005标准。
当F1≥50% 或F1/B1≥50% （B1<100% )时， 使 F1达25% 或F1/B1达50% 是探头中心移动的距 离为缺陷的指示长度（以较严重者为准） ，探头 中心轨迹即为缺陷边界。 即B1＜50%时， 使/B1达50% 是探头中心移动 的距离为缺陷的指示长度，探头中心轨迹即为缺 陷边界。
7.1 板材超声波探伤
7.1.2 探伤方法 直接接触法、叠加效应、水浸法
出现叠加效应，一般应根据F1来评价缺陷。
7.1 板材超声波探伤
7.1.2 探伤方法 水浸法
c水 钢 H水 n n c钢 4
7.1 板材超声波探伤
7.1.3 探头与扫查方式 1）探头（解释） 频率：2.5～5MHz——40mm以下钢板检测频率为5MHz； 40mm以上钢板检测频率为2.5MHz。 晶片直径：Ф14～Ф25mm。 单晶直探头：适用于板厚δ较大的钢板检测； 双晶直探头：适用于板厚δ较薄的钢板检测。
4.1.8.2 在坡口预定线两侧各50mm（板厚大于100mm时，以 板厚的一半为准）内，缺陷的指示长度大于或等于50mm时， 应评为Ⅴ级。 4.1.8.3 在检测过程中，检测人员如确认钢板中有白点、裂纹 等危害性缺陷存在时，应评为Ⅴ级。
7.2 铝及铝合金、钛及钛合金板材超声检测
7.2.1 铝及铝合金板材制造及常见缺陷 板材制造：铝锭→板坯→板材 ； 常见缺陷：气孔、夹杂、微细裂纹、厚板中可能有空腔。 7.2.2 铝及铝合金，钛及钛合金板材检测方法 1）检测方法：与钢板相同 2）探头与扫查方式 直探头、双晶直探头，频率2.5～5MHz； 扫查方式、扫查速度与钢板相同。 3）检测范围和灵敏度 检测范围：根据板厚与钢板相同； 检测灵敏度：基准灵敏度以完好部位B1＝80％满幅。 7.2.3 缺陷的判别与测定 1）缺陷判别 F1≥40％； F1＜40％时，F1/ B1≥100％； B1＜5％。 2）缺陷测定 JB/T4730-2005标准第5.3.5条。 7.2.4 缺陷评定 缺陷指示长度确定，符合JB/T4730标准规定； 缺陷指示面积确定，符合JB/T4730标准规定。 7.2.5 质量级别评定：按JB/T4730标准规定评级。
4.1.5.3 扫查方式 a) 探头沿垂直于钢板压延方向，间距不大于100mm的平行线 进行扫查。在钢板剖口预定线两侧各50mm（当板厚超过100mm时，以板厚的一半为 准）内应作100%扫查。b) 根据合同、技术协议书或图样的要求，也可采用其他形式 的扫查。
7.1 板材超声波探伤
7.1.4 探测范围和灵敏度调整 1）探测范围调整 δ＜30mm：B10； 30mm≤δ≤80mm：B5； ？？ 2）灵敏度调整 CBⅠ块法、 CBⅡ试块、底波法。 δ>80mm：B2～B5。
7.3 复合材料超声波探伤
7.3.4 缺陷的测定与评级 按JB/T4730-2005标准4.4.6条规定评定。 缺陷指示长度：按该缺陷最大长度作为其指示长度。 缺陷面积： 多个相邻的未结区，当其最小间距≤20mm时，应作为单 个未结合区处理，其面积为各个未结合区面积之和。 未结合区总面积占复合板总面积的百分比为未结合率。 评级 在坡口的预定线两侧各50mm的范围内，未结合的指示长度大于或等 于25mm时，定级为Ⅳ级。
1) 纵向缺陷探测
4.5.5 灵敏度的确定 4.5.5.1 直接接触法横波基准灵敏度的确定，可直接在对比试样上将内壁人 工V形槽的回波高度调到荧光屏满刻度的80%，再移动探头，找出外壁 人工V形槽的最大回波，在荧光屏上标出，连接两点即为距离-波幅曲线， 作为检测时的基准灵敏度。 4.5.5.2 液浸法基准灵敏度按下述方法确定： a） 水层距离应根据聚焦探头的焦距来确定； b） 调整时，一面用适当的速度转动管子，一面将探头慢慢偏心，使对 比试样管内、外表面人工缺陷所产生的回波幅度均达到荧光屏满刻度的 50%，以此作为基准灵敏度。如不能达到此要求，也可在内、外槽设立 不同的报警电平。 4.5.5.3 扫查灵敏度一般应比基准灵敏度高6dB。 4.5.6验收要求：无缝钢管的判废要求按相应技术文件规定。 4.5.7结果评定：若缺陷回波幅度大于或等于相应的对比试块人工缺陷回波， 则判为不合格。不合格品允许重新处理，处理后仍按本标准进行超声检 测和质量等级评定。
•
进行评定。
7.5 管材超声波探伤
7.5.1 管材制造工艺及常见缺陷 • 制造工艺：穿孔法、高速挤压法。 • 管材中的缺陷：裂纹、折叠、分层、夹杂等 • 厚壁锻轧管：裂文、白点、重皮、非金属夹杂等。 • 管材中的缺陷大多与轴线平行。 • 大直径管：外径大于100mm；小直径管：外径小于 100mm； • T/D≤0.2薄壁管； T/D ＞0.2厚壁管。
探头入射点与折射角测定
• 推荐测定入射点和折射角方法
采用与工件曲率相同 的横孔试块测试；
探头入射点与折射角测定
利用与工件曲率不同 的横孔试块测试。
探头入射点与折射角测定
本人编的地ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ：DB35/T 902—2009在役超高压水 晶釜超声检测
校准试块 SJ－ⅠA
划线 全部
简单办法：先测出 前沿，再测φ2孔， 量出WS做声程1∶1 定标，利用CAD
管材中纯横波且 达到内壁的条件：
c t 1 ( )临界 ＜ (1 S 2 ) D 2 cL 2
对钢： t ( )临界 0.23 D
7.5.2 管材横波检测技术基础
• 周向检测缺陷修正
声程修正系数μ和跨距修正系数m:
一次波检测内壁缺陷 ：
二次波检测外壁缺陷：
7.5.2 管材横波检测技术基础 • 探头入射点与折射角测定
第7章 板材和管材超声波探伤
张 志 超
福建省特种设备检验研究院 UT/RT/MT/PT-Ⅲ、GG
UT-Ⅲ取证考试培训 中国 ·苏州 ·2012
目录
板材超声波探伤 铝及铝合金、钛及钛合金板材超声检测 复合材料超声波探伤 板材自动超声检测 管材超声波探伤
7.1 板材超声波探伤
板材分类： 薄板：δ<6mm； 中板： 6mm≤δ≤40 mm； 厚板：δ >40mm 7.1.1 钢板中常见缺陷 分层、白点（存在于内部）；折迭、重 皮、裂纹（存在于表面）。
等级
Ⅰ Ⅱ 单个缺陷 指示长度 mm ＜80 ＜100 单个缺陷 指示面积 cm2 ＜25 ＜50 在任一1m×1m检测面 积内存在的缺陷面 积百分比% ≤3 ≤5 以下单个缺陷 指示面积不计 cm2 ＜9 ＜15
Ⅲ
Ⅳ Ⅴ
＜120
＜150
＜100
＜100
≤10
≤10 超 过 Ⅳ 级 者
＜25
＜25
注：Ⅳ级钢板主要用于与承压设备有关的支承件和结构件的制造安装。
1∶1作图，量出β 。
探头入射点与折射角测定
对比试块 SJ－ⅡA
全部 划线（两侧及外圆面）
1 深线切割槽 （宽0.15 ） 划线（两侧及外圆面） 划线（两侧及外圆面）
2 深线切割槽 （宽0.15 ）
7.5 管材超声波探伤
7.5.3 小直径薄壁管探伤 • 探伤前准备： 1）清理被探管材表面的氧化皮，锈蚀、油污； 2）考虑管材与探头相对运动的轨迹，相邻探头轨迹间距离考虑声束复盖范围； 3）为避免由于缺陷取向等原因产生声波反射呈现定向性而发生漏检，应从两个相反方向各探 一次。 • 接触法探伤 1) 纵向缺陷探测 2) 横向缺陷探测
7.1 板材超声波探伤 4)缺陷性质判断 分层:波形整齐陡直，底波明显下降或消 失； 折叠:不一定有缺陷波，底波明显下降， 次数减少或消失； 白点:波形密集尖锐活跃，底波明显下降， 次数减少，重复性差，移动探头回波此起 彼伏。