焊缝的超声波探伤培训课件
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焊缝的超声波探伤课件
超声波探头 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
南京钢铁股份有限公司研究院 Institute of Nanjing Iron & Steel Co., Ltd.
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超声波探伤用试块 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
CSK-IA
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第一临界角 当在第二介质中的折射纵波角等于 90度时称这时的纵波入射角为第一 临界角α I。这时在第二介质中已没 有纵波，只有横波。焊缝探伤用的横 波就是，经过界面波型转换得到的。
第二临界角 当纵波入射角继续增大时，在第二 介质中的横波折射角也增大，当βS达 90度时，第二介质中没有超声波， 超声波都在表面，为表面波。
波传播方向
空气
固体介质
表面波
横波
板波
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材料 钢 水 有机玻璃 铝 铜
纵波声速(m/s) 5900 1400 2720 6260 4700
《超声波探伤》课件
确保被检测工件表面清洁、干 燥、无油污和锈蚀
检测过程中的操作步骤
准备超声波探伤仪和相关配件
启动超声波探伤仪进行检测
确定检测区域和检测参数
观察检测结果并记录
调整探头位置和角度
完成检测后清理现场和设备
检测后的数据处理和结果判定
数据处理：对采集到的数据进行处理和分析，包括滤波、降噪、增强等
结果判定：根据处理后的数据，判断是否存在缺陷，如裂纹、气孔等
特点：具有高精度、高分辨率、高灵敏度等优点
应用：广泛应用于无损检测、医学成像等领域 发展趋势：随着技术的不断进步，相控阵技术在超声波探伤领域的应用将 越来越广泛。
Part Five
超声波探伤操作流 程
检测前的准备工作
检查超声波探伤仪是否正常工 作
确保探头、电缆、电源线等配 件齐全
准备足够的耦合剂和试块
超声波探伤PPT课件大 纲
PPT,a click to unlimited possibilities
汇报人：PPT
目录
01 添 加 目 录 项 标 题 03 超 声 波 探 伤 设 备 05 超 声 波 探 伤 操 作 流 程 07 案 例 分 析
02 超 声 波 探 伤 概 述 04 超 声 波 探 伤 技 术 06 超 声 波 探 伤 的 质 量 控 制
接收器：接收反射回来的超声波信 号
添加标题
添加标题
探头：发射和接收超声波的装置
添加标题
添加标题
信号处理：对接收到的超声波信号 进行处理和分析，判断缺陷位置和 性质
超声波探伤的应用范围
工业领域：检 测金属、非金 属材料中的缺
陷和损伤
医疗领域：检 测人体组织中 的病变和损伤
第9章焊缝UT无损检测超声波II级ppt课件
分贝曲线
线
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
表19 距离-波幅曲线的灵敏度
试块型式 CSK-ⅡA
CSK-ⅢA
板厚，mm
6～46 ＞46～120
8～15 ＞15～46 ＞46～120
评定线
φ2×40-18dB φ2×40-14dB φ1×6-12dB φ1×6-9dB φ1×6-6dB
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
C级检测： 焊缝余高磨平，扫查区需直探头扫查 T=8~46mm， 2种K值单面检测(K1) T>46~400mm，2种K值双面检测， 需要进行横向缺陷检测
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
两种K值探头采用直射波法在焊接接头的双面双
侧进行检测。两种探头的折射角相差应不小于 10°。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
d) 应进行横向缺陷的检测。检测时，可在焊接接 头两侧边缘使探头与焊接接头中心线成10°～ 20°作两个方向的斜平行扫查，见图12。如焊接 接头余高磨平，探头应在焊接接头及热影响区上 作两个方向的平行扫查。
dB
60
III
50
II
40
I
30
20
dB 2.5PK2
60
50
III
RL
II
超声波探伤(课堂PPT)
.
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表面波：当介质表面受到交变应力作用时，产生沿介质
表面传播的波。用R表示，表面波是瑞利在1887年首次 提出的，因此，表面波又称瑞利波。
.
26
表面波在介质表面传播时，质点作椭圆
运动，椭圆长轴垂直于波的传播方向，短
轴平行于波的传播方向。椭圆运动可以视
为纵向振动与横向振动的合成，即纵波和
横波的合成。所以，表面波和横波一样，
超声检测
董金华
IBCC 160816
.
1
第一章 概论
• 1.1 无损检测的定义 无损检测技术(Non-Destructive Testing,简称NDT) 是第 二次世界大战后迅速发展起来的一门新兴的、多学科综合 应用的工程科学。
• 此项技术是在不改变及损伤被检对象的各种性能(其中包 括物理性能、化学性能、几何形状、 表面状态 等)的前提 下，采用多种适用的方法对被检对象进行检测，以确定其 质量，即确定该被检对象的实际使用性能是否能满足事先 设计的需要，以及确定其某些特性，如几何尺寸、所使用 的材料、表面状况、均匀性、密度等。
.
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• 受迫振动
– 由于振动系统内部的阻尼作用，能量逐渐消耗， 因初始激发引起的自由振动，将因为能量逐渐 损耗，振动逐渐减弱，以至运动停止。要维持 振动必须由另一系统不断给以激发，即不断地 补充能量，这种由外加作用维持的振动，称为 强迫振动。 (不符合机械能守恒)
y=Acos(Pt+φ)
其中：A：振幅，最大水平位移
• 波动是振动状态的传播，如果介质是连续的，那 么介质，中任何质点的振动都将引起邻近质点的 振动，邻近质点的振动又会引起较远质点的振动， 因此波动中任何质点都可以看作是新的波源。据 此惠更斯于1690年提出了著名的惠更斯原理： 介质中波动传播到的各点都可以看作是发射子波 的波源，在其后任意时刻这些子波的包迹就决定 新的波阵面。
超声探伤检测实验.ppt
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5. 扫描
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（1）扫查方式：全面扫查和局部扫查两种 方式；
（2）扫查速度：扫查速度应当适当，在目 视观察时应能保证缺陷回波被有把握地 看清，在自动记录时，则要保证记录装 置能有明确的记录。
（3）扫查间距：扫查间距通常根据探头的 最小声束宽度，保证两次扫查之间有一 定比例的覆盖。
2.工件底波调节法
利用工件底波调节灵敏度是根据工件底波与同深度（或不同深度）的 特定人工缺陷回波高度的分贝差为定值，由以下公式推出，
X-探测面据底面距离； Φ-要求检测的最小平底孔当量尺寸。 检测时将探头对准工件底面，仪器保留足够的衰减余量，一般 （ Δ+5~10dB）,调节增益使底波最高达50%（或80%）基准高，然后用“ 衰减器”增益ΔdB(即衰减量减少ΔdB)，这时探伤灵敏度就调好了。
“扫描水平和垂直位置”旋钮，并使起始 波的前沿对准标准尺零点；
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（4）清理试件表面，涂上耦合剂； （5）调节“深度”旋钮，把“微调”控制
旋钮调到零位；把“粗调”控制旋钮调 到和试件厚度范围相当的档数；适当调 节“微调”旋钮，以便测读荧光屏上底 （6）用标波的位置；准试块校验仪器的时
常用的灵敏度调节方法有1.试块调节法 2.工件底波 调节法
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（2）检测灵敏度的调整
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1.试块调节法
如探伤厚度为200mm锻件，探伤灵敏度200/ Φ 2.灵敏度调节方法先加工 一块材质、声程与工件相同的Φ2的平底孔试块，将探头对准试块上的 Φ 2平底孔。调节仪器使Φ 2的最高回波达50%（或80%）基准高即可。 若试块与工件耦合不好，还应考虑耦合补偿。
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5. 扫描
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（1）扫查方式：全面扫查和局部扫查两种 方式；
（2）扫查速度：扫查速度应当适当，在目 视观察时应能保证缺陷回波被有把握地 看清，在自动记录时，则要保证记录装 置能有明确的记录。
（3）扫查间距：扫查间距通常根据探头的 最小声束宽度，保证两次扫查之间有一 定比例的覆盖。
2.工件底波调节法
利用工件底波调节灵敏度是根据工件底波与同深度（或不同深度）的 特定人工缺陷回波高度的分贝差为定值，由以下公式推出，
X-探测面据底面距离； Φ-要求检测的最小平底孔当量尺寸。 检测时将探头对准工件底面，仪器保留足够的衰减余量，一般 （ Δ+5~10dB）,调节增益使底波最高达50%（或80%）基准高，然后用“ 衰减器”增益ΔdB(即衰减量减少ΔdB)，这时探伤灵敏度就调好了。
“扫描水平和垂直位置”旋钮，并使起始 波的前沿对准标准尺零点；
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（4）清理试件表面，涂上耦合剂； （5）调节“深度”旋钮，把“微调”控制
旋钮调到零位；把“粗调”控制旋钮调 到和试件厚度范围相当的档数；适当调 节“微调”旋钮，以便测读荧光屏上底 （6）用标波的位置；准试块校验仪器的时
常用的灵敏度调节方法有1.试块调节法 2.工件底波 调节法
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（2）检测灵敏度的调整
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1.试块调节法
如探伤厚度为200mm锻件，探伤灵敏度200/ Φ 2.灵敏度调节方法先加工 一块材质、声程与工件相同的Φ2的平底孔试块，将探头对准试块上的 Φ 2平底孔。调节仪器使Φ 2的最高回波达50%（或80%）基准高即可。 若试块与工件耦合不好，还应考虑耦合补偿。
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钢轨焊缝探伤培训课件
（一）轨腰探伤扫查 双探头串列式探测 探头置于轨头顶面中心线，扫查架零 点对准需要探测截面上（图5—15），通过旋转扫架上的 调节轮盘，使两个探头以相同的速度相对移动，利用两个 探头一发一收反射式探伤法，检出钢轨腰投影范围内的缺 陷。
（二）焊缝轨腰正常回波显示 双探头串列式探测 属反射式探伤，探测截面上无缺陷时， 发射的超声波经轨底反射后继续向前传播，无法被另一个 探头接收，因此，无任何波形显示。
钢轨焊缝超声波探伤
检控车间：李方君
随着列车运行速度提高，无缝线路铺设占正线比例 越来越大，目前钢轨焊接形式主要有接触焊、气压焊和 铝热焊三种，这些焊接方式在无缝线路中各占钢轨焊缝 比例不同，以接触焊焊缝为最多，约为85%左右，铝热 焊和移动气压焊焊缝根据铺设情况，各占约为7%左右。 我段95年铺设无缝线路以来，全段无缝线路已占70%， 由于焊接质量的原因焊缝伤损一直很多，我们北方冬季 气温低无缝线路钢轨拉应力较大，焊缝伤损发展迅速， 危害性大，所以焊缝探伤已经成为我们探伤的重中之重。 我们通过10多年的实践，积累了很多发现焊缝伤损的经 验，下面我将焊缝常见伤损的探伤作一下总结，介绍给 大家。
接收探头
发射探头
（三）缺陷回波显示 双探头串列式探测 当探测截面上存在面积状缺陷时，反射 波进入接收探头，仪器显示缺陷回波。
伤损实物
轨腰伤损探伤过程动画演示
三、焊缝轨底探伤
• 钢轨焊缝轨底是常规探伤无法检测的部位，通常使用通用 探伤仪，配K值探头进行探测；也可使用钢轨探伤仪，配 探头转换盒（有限幅器）和单晶片70°探头进行探伤。下 面介绍前一种探伤方法。
一、焊缝轨头探伤
• （一）焊缝轨头探伤扫查 • 为使钢轨焊缝轨头得到全面扫查，我们采用K2.5探头在轨 顶面采用纵向移动和偏角纵向移动两种方式。
焊缝内部缺陷的超声波探伤和射线探伤剖析
二.超声波探伤
➢ 直探头及斜探头示意图
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二.超声波探伤
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2.超声波探伤仪选择
❖ 探伤仪针对不同的检测对象、目的、方法、 速度等需要，其设计制造也不尽相同。按信 号的显示方式不同，可分为A、B、C型三种 探伤仪，即人们通常所说的A超、B超、C超。
二.超声波探伤
未熔合——坡口未熔合在底片上呈直线状的黑色条纹，位置偏离焊缝中心， 靠近坡口边缘一边的密度较大且直；层间未熔合在底片上呈黑色条纹， 但不很长，有时与非金属夹渣相似。
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三.射线探伤
3.射线探伤的质量评定 按《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》
（GB3323）的规定进行。根据缺陷性质和数量、 射线探伤焊缝质量分为四个等级： ①Ⅰ级焊缝内应无裂纹、未焊透、未熔合和条状夹渣； ②Ⅱ级焊缝应无裂纹、未熔合、未焊透； ③Ⅲ级焊缝内应无裂纹、未熔合及双面焊和加垫板的单
一.焊件内常见缺陷
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❖4.未熔合：焊接时在焊缝金属与母材之间
或焊道金属和焊道金属之间未完全熔化结合 的部分,其主要类型是按其所在部位可分为坡 口未熔合（侧壁未熔合），层间未熔合（焊 道之间未熔合）和单面焊根部未熔合三种
一.焊件内常见缺陷
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❖5.裂纹：主要是在熔焊冷却时因热力盈 利和相变应力而产生的，也有在校正或 疲劳过程中产生的。是危险性最大的一 种缺陷。
面焊中的未焊透； ④Ⅳ级焊缝是缺陷超过Ⅲ级的。
参考文献
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➢ 大连理工大学,李孟喜主编.无损检测.机械工业出版 社,2001
二.超声波探伤
➢ 直探头探测钢材缺陷
钢轨焊缝超声波探伤讲稿PPT课件
建立完善的质控体系
通过建立完善的质控体系，对探伤过程和结果进行监控和记录，及时 发现并纠正问题，确保探伤结果的准确性。
06
总结与展望
钢轨焊缝超声波探伤的总结
超声波探伤技术原理
超声波探伤技术利用超声波在物质中的传播和反射特性，检测材料内部是否存在缺陷或异 常。在钢轨焊缝的检测中，超声波探伤技术具有无损、高效、准确的优点。
采用最先进的超声波探伤仪，结合高速移动 检测技术。
探伤过程
在列车运行期间，对钢轨焊缝进行实时检测， 记录并分析异常回波。
检测结果
成功发现一处潜在的裂纹并及时进行了处理， 确保了高速铁路的安全运营。
05
钢轨焊缝超声波探伤的 挑战与解决方案
探伤过程中的干扰因素
噪声干扰
由于探伤过程中存在各种噪声，如机械振动、电磁干扰等，这些 噪声可能会掩盖或混淆缺陷信号，影响探伤结果的准确性。
供更加可靠的保障。
02
钢轨焊缝超声波探伤原 理
超声波的产生与传播
超声波的产生
通过高频电场和磁场交替作用，在压电晶体上产生机械振动，从而产生超声波。
超声波的传播
超声波在固体、液体和气体中传播时，会因介质的特性而发生折射、反射和散 射。
超声波的反射与折射
反射
当超声波遇到不同介质界面时，部分声波能量会反射回原介 质，其余声波能量继续传播。
特点
具有高灵敏度、高分辨率和高可靠性 ，能够快速准确地检测出钢轨焊缝内 部的裂纹、气孔、夹杂等缺陷，为保 障铁路运输安全提供有力支持。
超声波探伤的重要性
01
确保钢轨焊缝质量
超声波探伤能够检测出焊缝内部的缺陷，及时发现并处理，有效保证钢
轨焊缝的质量，防止因焊缝质量问题导致的安全事故。
通过建立完善的质控体系，对探伤过程和结果进行监控和记录，及时 发现并纠正问题，确保探伤结果的准确性。
06
总结与展望
钢轨焊缝超声波探伤的总结
超声波探伤技术原理
超声波探伤技术利用超声波在物质中的传播和反射特性，检测材料内部是否存在缺陷或异 常。在钢轨焊缝的检测中，超声波探伤技术具有无损、高效、准确的优点。
采用最先进的超声波探伤仪，结合高速移动 检测技术。
探伤过程
在列车运行期间，对钢轨焊缝进行实时检测， 记录并分析异常回波。
检测结果
成功发现一处潜在的裂纹并及时进行了处理， 确保了高速铁路的安全运营。
05
钢轨焊缝超声波探伤的 挑战与解决方案
探伤过程中的干扰因素
噪声干扰
由于探伤过程中存在各种噪声，如机械振动、电磁干扰等，这些 噪声可能会掩盖或混淆缺陷信号，影响探伤结果的准确性。
供更加可靠的保障。
02
钢轨焊缝超声波探伤原 理
超声波的产生与传播
超声波的产生
通过高频电场和磁场交替作用，在压电晶体上产生机械振动，从而产生超声波。
超声波的传播
超声波在固体、液体和气体中传播时，会因介质的特性而发生折射、反射和散 射。
超声波的反射与折射
反射
当超声波遇到不同介质界面时，部分声波能量会反射回原介 质，其余声波能量继续传播。
特点
具有高灵敏度、高分辨率和高可靠性 ，能够快速准确地检测出钢轨焊缝内 部的裂纹、气孔、夹杂等缺陷，为保 障铁路运输安全提供有力支持。
超声波探伤的重要性
01
确保钢轨焊缝质量
超声波探伤能够检测出焊缝内部的缺陷，及时发现并处理，有效保证钢
轨焊缝的质量，防止因焊缝质量问题导致的安全事故。
钢焊缝--超声波探伤培训
焊缝超声波探伤（一）超声波探伤基本原理焊接结构件的超声检测技术是利用超声波在材料中的传播特性非破坏性地检测焊缝内部的各种缺陷的方法。
1、超声波及其波形超声波是在弹性介质中传播的机械波，频率超过人耳能听到的物体振动的声音的频率范围，即大于20000Hz。
超声波检验常用的频率范围是0.5～10MHz。
超声波检验常用的超声波波形（声振动质点振动的模型）有纵波（压缩波）、横波（剪切波）、表面波（瑞利波）和板波（兰姆波）。
（1） 纵波（L）当弹性介质受到交替变化的拉应力或压应力作用时,就会产生交替变化的伸长或压缩形变，质点产生疏密相间的纵向振动，并在介质中传播，质点的振动方向与波的传播方向相同，如图4-1所示，这种波称为纵波，又称压缩波。
固体、液体、气体能在拉深或压缩时均能发生变形，所以都能传播纵波。
（2） 横波（S）固体介质既具有体积弹性，又具有剪切弹性。
当固体介质受到交变剪切应力作用时，将发生相应的剪切形变，介质质点产生具有波峰和波谷的横向振动，这时质点的振动方向与波的传播方向相互垂直，如图4-1所示，这种波称为横波，又称为剪切波。
由于液体和气体（统称流体）中只具有体积弹性，而不具有剪切弹性，所以，在流体中不能传播横波。
图4-1 纵波、横波（3） 表面波（R）当固体介质表面受到交替变化的表面张力作用时，质点在介质表面的平衡位置附近作椭圆轨迹的振动，这种振动又作用与相邻的质点而在介质表面传播，这种波称为表面波，又称为瑞利波，如图4-2所示。
表面波可以看作是一种特殊的“横波”，仅限于材料的表面传播，表面波的能量随传播深度的增加而迅速减弱，当传播深度超过两个波长的深度时，表面波的能量已经很小了，故表面波只能发现距工作表面2倍波长深度的缺陷。
图4-2 表面波（4） 板波板波是在薄板状固体（含细棒材等）中传播的超声波，声波的波动情况较为复杂，它包含有纵波和横波的分量。
在板波的传播中，按板中振动波节的形式分为对称型（S型）和非对称型（A型）两种。
超声波探伤ppt课件
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三、探头种类 和结构
直探头 斜探头 表面波探头 双晶探头 聚焦探头 高温探头 、电磁探头……
27
探头种类 和结构
直探头用于发射和接收纵波，主 要用于探测与探测面平行的缺陷， 如板材、锻件探伤等。
28
探头种类 和结构
斜探头可分为纵波斜探头、横波斜探头和表面波斜探头，常用的是横 波斜探头。
仪器与探头的分辨力是指在屏幕上区分相邻两缺陷的能力。能区分 的相邻两缺陷的距离愈小，分辨力就愈高。
A、B、C不能分开时 F=(91-85)a/(a-b)=6a/(a-b)
A、B、C能分开时 F=(91-85)c/a=6c/a
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仪器和探头的综合性能及其测试 4. 信噪比
信噪比是指屏幕上有用的最小缺陷信号幅度与无用的噪 声杂波幅度之比。信噪比高，杂波少，对探伤有利。信 噪比太低，容易引起漏检或误判，严重时甚至无法进行 探伤。
CSK-ⅡA、 CSK-ⅢA、CSK-ⅣA
37
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41
对比试块
对比试块是用于检测校准的试块； 对比试块的外形尺寸应能代表被检工
件的特征，试块厚度应与被检工件的 厚度相对应。如果涉及到两种或两种 以上不同厚度部件焊接接头进行检测 时，试块的厚度由其最大厚度来确定。
42
第五节 仪器和探头的性能及其测试
84测长法测长法相对灵敏度测长法相对灵敏度测长法绝对灵敏度测长法绝对灵敏度测长法85影响缺陷定位的主要因素影响缺陷定位的主要因素仪器仪器水平线性水平线性水平刻度精度水平刻度精度探头探头声束偏离声束偏离探头双峰探头双峰斜楔磨损斜楔磨损探头指向性探头指向性86影响缺陷定位的主要因素影响缺陷定位的主要因素工件工件工件表面粗糙度工件表面粗糙度耦合耦合工件材质工件材质与试块声速不同工件内有与试块声速不同工件内有较大应力较大应力工件表面形状工件表面形状探测曲面工件探测曲面工件工件边界工件边界侧壁反射波产生干扰侧壁反射波产生干扰工件温度工件温度影响声速度影响声速度工件内缺陷方向工件内缺陷方向87kk88kk89影响缺陷定量的因素影响缺陷定量的因素耦合与衰减耦合与衰减耦合剂声阻抗和耦合层厚度耦合剂声阻抗和耦合层厚度工件介质衰减工件介质衰减工件几何形状和尺寸工件几何形状和尺寸凹面与凸面工件凹面与凸面工件工件底面与探测面的平行度及底面光洁度工件底面与探测面的平行度及底面光洁度侧壁干扰侧壁干扰工件尺寸小时工件尺寸小时3n3n内缺陷内缺陷90影响缺陷定量的因素影响缺陷定量的因素缺陷的影响缺陷的影响缺陷形状缺陷形状缺陷方向缺陷方向缺陷波的指向性缺陷波的指向性缺陷表面粗糙度缺陷表面粗糙度缺陷性质缺陷性质缺陷位置缺陷位置3n3n内内91迟到波迟到波x076dx076d93616100反射反射94三角反射三角反射x113dx113dx2167dx2167d95其他非缺陷回波其他非缺陷回波探头杂波探头杂波工件轮廓回波工件轮廓回波耦合剂反射波耦合剂反射波幻象波幻象波草状回波草状回波其他变型波其他变型波9641141197常见缺陷常见缺陷气孔缩孔夹杂裂纹气孔缩孔夹杂裂纹98声耦合查声耦合查干扰杂波多干扰杂波多99探头探头探测表面与耦合剂探测表面与耦合剂透声性测试透声性测试铸钢件内外层划分铸钢件内外层划分100灵敏度灵敏度质量级别的评定质量级别的评定101102103104105
三、探头种类 和结构
直探头 斜探头 表面波探头 双晶探头 聚焦探头 高温探头 、电磁探头……
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探头种类 和结构
直探头用于发射和接收纵波，主 要用于探测与探测面平行的缺陷， 如板材、锻件探伤等。
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探头种类 和结构
斜探头可分为纵波斜探头、横波斜探头和表面波斜探头，常用的是横 波斜探头。
仪器与探头的分辨力是指在屏幕上区分相邻两缺陷的能力。能区分 的相邻两缺陷的距离愈小，分辨力就愈高。
A、B、C不能分开时 F=(91-85)a/(a-b)=6a/(a-b)
A、B、C能分开时 F=(91-85)c/a=6c/a
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仪器和探头的综合性能及其测试 4. 信噪比
信噪比是指屏幕上有用的最小缺陷信号幅度与无用的噪 声杂波幅度之比。信噪比高，杂波少，对探伤有利。信 噪比太低，容易引起漏检或误判，严重时甚至无法进行 探伤。
CSK-ⅡA、 CSK-ⅢA、CSK-ⅣA
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对比试块
对比试块是用于检测校准的试块； 对比试块的外形尺寸应能代表被检工
件的特征，试块厚度应与被检工件的 厚度相对应。如果涉及到两种或两种 以上不同厚度部件焊接接头进行检测 时，试块的厚度由其最大厚度来确定。
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第五节 仪器和探头的性能及其测试
84测长法测长法相对灵敏度测长法相对灵敏度测长法绝对灵敏度测长法绝对灵敏度测长法85影响缺陷定位的主要因素影响缺陷定位的主要因素仪器仪器水平线性水平线性水平刻度精度水平刻度精度探头探头声束偏离声束偏离探头双峰探头双峰斜楔磨损斜楔磨损探头指向性探头指向性86影响缺陷定位的主要因素影响缺陷定位的主要因素工件工件工件表面粗糙度工件表面粗糙度耦合耦合工件材质工件材质与试块声速不同工件内有与试块声速不同工件内有较大应力较大应力工件表面形状工件表面形状探测曲面工件探测曲面工件工件边界工件边界侧壁反射波产生干扰侧壁反射波产生干扰工件温度工件温度影响声速度影响声速度工件内缺陷方向工件内缺陷方向87kk88kk89影响缺陷定量的因素影响缺陷定量的因素耦合与衰减耦合与衰减耦合剂声阻抗和耦合层厚度耦合剂声阻抗和耦合层厚度工件介质衰减工件介质衰减工件几何形状和尺寸工件几何形状和尺寸凹面与凸面工件凹面与凸面工件工件底面与探测面的平行度及底面光洁度工件底面与探测面的平行度及底面光洁度侧壁干扰侧壁干扰工件尺寸小时工件尺寸小时3n3n内缺陷内缺陷90影响缺陷定量的因素影响缺陷定量的因素缺陷的影响缺陷的影响缺陷形状缺陷形状缺陷方向缺陷方向缺陷波的指向性缺陷波的指向性缺陷表面粗糙度缺陷表面粗糙度缺陷性质缺陷性质缺陷位置缺陷位置3n3n内内91迟到波迟到波x076dx076d93616100反射反射94三角反射三角反射x113dx113dx2167dx2167d95其他非缺陷回波其他非缺陷回波探头杂波探头杂波工件轮廓回波工件轮廓回波耦合剂反射波耦合剂反射波幻象波幻象波草状回波草状回波其他变型波其他变型波9641141197常见缺陷常见缺陷气孔缩孔夹杂裂纹气孔缩孔夹杂裂纹98声耦合查声耦合查干扰杂波多干扰杂波多99探头探头探测表面与耦合剂探测表面与耦合剂透声性测试透声性测试铸钢件内外层划分铸钢件内外层划分100灵敏度灵敏度质量级别的评定质量级别的评定101102103104105
超声波探伤第8讲
§5.4焊缝探伤一、焊接加工及常见缺陷锅炉、压力容器主要是采用焊接加工成形的。
焊缝内部质量主要利用射线和超声波来检测。
但对于焊缝中的裂纹、未焊透等危险性缺陷,超声波探伤比射线更容易发现。
为了有效地检出焊缝中的缺陷,探伤人员除了具备超声波探伤的测试技术外,还应对焊接过程、焊接接头和坡口形式以及焊缝中常见缺陷有所了解。
1.焊接加工（1)焊接过程常用的焊接方法有手工电孤焊、埋孤自动焊、气体保护焊和电渣焊等。
焊接过程实际上是一个冶炼和铸造过程，首先利用电能或其他形式的能产生高温使金属溶化，形成熔池,烧融金属在熔池中经过冶金反应后冷却,将两母材牢固地结合在一起。
为了防止空气中的氧、氮进入熔融金属,在焊接过程中通常有一定的保护措施。
手工电弧焊是利用焊条外层药皮高温时分解产生的中性或还原性气体作保护层。
埋弧焊和电渣焊是利用液体焊接剂作保护层,气体保护焊是利用氧气或二氧化碳等保护气体作保护层。
(2)接头形式焊接接头形式主要有对接、角接、搭接和Ｔ型接头等几种。
如图5.35所示。
在锅炉压力容器中,最常见的是对接,其次是角接和T型接头,搭接比较少见。
(3)坡口形式根据板厚、焊接方法、接头形式和要求不同可采用不同的坡口形式.常见的对接和角接接头的坡口形式如图5.37所示,2.焊缝中常见缺陷焊缝中常见缺陷有气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等。
如图5.38所示.(1)气孔气孔是在焊接过程中焊接熔池高温时吸收了过量的气体或冶金反应产生的气体,在冷却凝固之前来不及逸出而残留在焊缝金属内所形成的空穴。
产生气孔的主要原因是焊条或焊剂在焊前未烘干、焊件表面污物清理不净等。
气孔大多垒球形或椭圆形.气孔分为单个气孔、链状气孔和密集气孔。
(2)未焊透未焊透是指焊接接头根部母材未完全熔透的现象。
产生未焊透的主要原因是焊接电气流过小,运条速度太快或焊接规范不当（如坡口角度过小、根部间隙过小或钝边过大等)。
未焊透分为根部未焊透、中间未焊透和层间未焊透等。
超声波探伤ppt课件
c =f λ
表3－1 几中材料的声学特性
材料 钢 CL (m/s) 58805950 Cs (m/s) 1.25MHz 3230 4.7 λL (mm) 2.5MHz 2.36 5MHz 1.18
铝
有机玻 璃 空气
6260
2720 344
3080
1460
5.0
2.18
2.53
1.09
1.26
0.55
3.15 CSK-IB试块
其主要用途： 1）利用R100圆弧面测定斜探头入射点和前 沿长度，利用Φ50孔的反射波测定斜探头折 射角值。 2)校验探伤仪水平线性和垂直线性 3)利用Φ1.5横孔的反射波调整探伤灵敏度 利用R100圆弧面调整探测范围
L 介质
γL
γs
L2 S2
3.7有耦合剂的反、折射
② 横波入射到钢/空气界面将 会产生反射纵横波
L 有机玻璃 α3m S 钢 L 空气 3.8 α3m示意图
α3m＝33.2o
⑶ 聚焦
五、超声波的衰减
随着声程的增加，超声波的能量逐渐减弱的现象
1 衰减的原因
⑴散射引起的衰减 超声波遇到尺寸与波长可比的障碍物，并因此而产生球 面波的现象称为超声波的散射。
所谓衰减系数是因散射和吸收而导致的平面波声 能损耗程度的常数 在金属材料的超声波探伤中，主要考虑散射引起 的衰减，其规律为：
px=poe-αx
px－－离压电晶片表面为X处的声压。 po－－超声波原始声压 e—自然对数的底 α－金属材料的（散射）衰减系数
x –超声波在材料中传播的距离
研究指出：散射衰减系数α根据晶粒大小（d） 与波长（λ）之比分为三种：
3.6超声波纵波倾斜入射时的反射与折射（Z1＜Z2）
超声波探伤讲义(内部培训资料)
超声波探伤是利用超声波在物质中的传播、反射和衰减等物理特性来发现缺陷的一种探伤方法。
与射线探伤相比，超声波探伤具有灵敏度高、探测速度快、成本低、操作方便、探测厚度大、对人体和环境无害，特别对裂纹、未熔合等危险性缺陷探伤灵敏度高等优点。
但也存在缺陷评定不直观、定性定量与操作者的水平和经验有关、存档困难等缺点。
在探伤中，常与射线探伤配合使用，提高探伤结果的可靠性。
超声波检测主要用于探测试件的内部缺陷。
1、超声波：频率大于20KHZ的声波。
它是一种机械波。
探伤中常用的超声波频率为0.5~10MHz，其中2~2.5MHz被推荐为焊缝探伤的公称频率。
机械振动：物体沿着直线或曲线在某一平衡位置附近作往复周期性的运动，称为机械振动。
振幅A、周期T、频率f。
波动：振动的传播过程称为波动。
C=λ*f2、波的类型：（1）纵波L：振动方向与传播方向一致。
气、液、固体均可传播纵波。
（2）横波S：振动方向与传播方向垂直的波。
只能在固体介质中传播。
（3）表面波R：沿介质表面传播的波。
只能在固体表面传播。
（4）板波：在板厚与波长相当的薄板中传播的波。
只能在固体介质中传播。
3、超声波的传播速度（固体介质中）（1） E：弹性横量，ρ：密度，σ：泊松比，不同介质E、ρ不一样，波速也不一样。
（2）在同一介质中，纵波、横波和表面波的声速各不相同 CL ＞CS＞C R钢：CL =5900m/s， CS=3230m/s，CR=3007m/s4、波的迭加、干涉、衍射⑴ 波的迭加原理当几列波在同一介质中传播时，如果在空间某处相遇，则相遇处质点的振动是各列波引起振动的合成，在任意时刻该质点的位移是各列波引起位移的矢量和。
几列波相遇后仍保持自己原有的频率、波长、振动方向等特性并按原来的传播方向继续前进，好象在各自的途中没有遇到其它波一样，这就是波的迭加原理，又称波的独立性原理。
⑵ 波的干涉两列频率相同，振动方向相同，位相相同或位相差恒定的波相遇时，介质中某些地方的振动互相加强，而另一些地方的振动互相减弱或完全抵消的现象叫做波的干涉现象。
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➢ 另一方面，焊缝中的危险性缺陷大都与超声束入射方向成一定 角度，在这种情况下，若频率过高，则缺陷的反射指向性也越 好，回波反而不易被探头接收，故频率不宜太高。保证有足够 的探伤灵敏度。
GB11345－89标准规定：检验频率f一般在2－5MHz范围内选 择，
推荐选用2－2.5MHz公称频率检验。
焊缝的超声波探伤
伤.条件允许时应作横向缺陷的检验。
焊缝的超声波探伤
31
检验等级
焊缝的超声波探伤
汇报内容
超声波探伤物理基础 超声波探伤仪、探头及试块 焊缝超声波探伤
焊缝的超声波探伤
2
什么是超声波
超声波是声波的一种，是机械振动在弹性介质中传 播而形成的波动，通常以其波动频率 f 和人的可闻频
率加以区分超声波与其它声波种类：
声波 次声波 声波 超声波 特超声波
波动频率 f<20Hz 20Hz≤f≤20KHz 20KHz≤f≤103 MHz f>103 MHz
可闻频率 人耳不可闻 人耳可闻 人耳不可闻 人耳不可闻
超声波探伤用的频率为 0.25MHz～15MHz，金属材料超 声波探伤常用频率为0.5MHz ～ 10MHz，其波长约10mm ～ 0.5mm 。
焊缝的超声波探伤
3
超声波特性
束射特性
反射特性
传播特性
波型转换特性
人们正是利用了超声波的这些特性，发展了超声波探伤技术。
焊缝的超声波探伤
25
探测面的修整
➢ 采用二次波探伤，探测面修整宽度为：
S ≥ 2KT+50 (mm)
➢ 采用一次波探伤，探测面修整宽度为：
S≥KT+50 (mm) 式中: K----探头的K值；
T----工件厚度。
P
P
二次波探伤
一次波探伤
焊缝的超声波探伤
26
探头（K值）角度的选择
探头K值（角度） ➢ 使声束能扫查到整个焊缝（检测区）截面 ➢ 使声束中心线尽量与主要危险性缺陷垂直 ➢ 保证有足够的波倾斜入射到不同介
质的表面时会产生反射纵波反射横折射纵 波折射横波，反射、折射角度符合一般的 反射折射定律。
焊缝的超声波探伤
7
超声波的反射、折射、波形转换
第一临界角 当在第二介质中的折射纵波角等于 90度时称这时的纵波入射角为第一 临界角α I。这时在第二介质中已没 有纵波，只有横波。焊缝探伤用的横 波就是，经过界面波型转换得到的。
搭接接头
21
焊接坡口形式
焊缝的超声波探伤
22
常见焊接缺陷
裂纹
气孔
咬边
夹渣 焊瘤
未熔合
烧穿
焊缝的超声波探伤
未焊透
下塌
23
超声波探伤基本方法—直接接触法
垂直入射法
——采用直探头将声束垂直入射工件探伤面进行探 伤的方法。
焊缝的超声波探伤
24
超声波探伤基本方法—直接接触法
T
T
F
T
B’
斜角探伤法
——是采用斜探头将声束倾斜入射工件探伤面进行探 伤的方法。
Ｋ表示折射角 矩形晶片6×6ｍｍ 钛酸铅陶瓷 频率5MHz
焊缝的超声波探伤
14
超声波探伤用试块
焊缝的超声波探伤
15
超声波探伤用试块
CSK-IA
焊缝的超声波探伤
16
超声波探伤用试块
调节：探头的前沿、K值、声速
焊缝的超声波探伤
17
超声波探伤用试块
CSK-IIIA
焊缝的超声波探伤
18
距离-波幅（DAC)曲线绘制
29
检验等级
•A级检验
采用一种角度的探头在焊缝的单面单侧进行检验,只对允许扫 查到的焊缝截面进行探测.一般不要求作横向缺陷的检验.母材厚度 大于50mm时,不得采用A级检验。
焊缝的超声波探伤
30
检验等级
• B级检验
➢ 原则上采用一种角度探头在焊缝的单面双侧进行检验,对整个焊缝 截面进行探测；
➢ 母材厚度大于100mm时,采用双面双侧检验； ➢ 受几何条件的限制,可在焊缝的双面单侧采用两种角度探头进行探
表 距离-波幅（DAC)曲线的灵敏度
级别
DAC曲线
A
B
C
板厚，mm
8～50 8～300 8～300
判废线 定量线
DAC
DAC10dB
DAC-4dB
DAC10dB
DAC2dB
DAC8dB
评定线
DA焊C缝-的超声波探D伤AC-
16dB
16dB
DAC14dB
20
焊接接头类型
对接接头
角接接头 T型接头
焊缝的超声波探伤
三条曲线生成后，按“增益”键，使用方向键调节曲线的高底，使 判废线达到屏幕的８０％高度，进入探伤界面，进行探伤检测。
焊缝的超声波探伤
19
探测灵敏度的选定
➢ 探测灵敏度决定了检测缺陷的能力 灵敏度高，检测缺陷的能力大，探伤时反射的杂波太多,影响缺陷波的
识别 ；灵敏度低，检测缺陷的能力也低，会漏掉缺陷 。
焊缝的超声波探伤
4
超声波的波型
纵波
横波
波传播方向
空气
固体介质
表面波
板波
焊缝的超声波探伤
5
超声波声速
材料 钢 水 有机玻璃 铝 铜
纵波声速(m/s) 5900 1400 2720 6260 4700
横波声速(m/s) 3230 -1460 3080 2260
焊缝的超声波探伤
6
超声波的反射、折射、波形转换
第二临界角 当纵波入射角继续增大时，在第二 介质中的横波折射角也增大，当βS达 90度时，第二介质中没有超声波， 超声波都在表面，为表面波。
焊缝的超声波探伤
8
超声波的反射、折射、波形转换
在有机玻璃与钢的介面：
第一临界角为α=27.2°，βS=33.3° 第二临界角为α=56.7°，βS=90°
用于焊缝检测的超声波斜探头的入射 角必须大于第一临界角而小于第二临 界角。 我国习惯：斜探头的横波折射角用横 波折射角度的正切值表 示，如K=2
推荐采用的斜探头K值
板厚（ mm)
6～25
25～46
46～120
K值
3.0～2.0
2.5～1.5
2.0～1.0
注：条β件允许时，72尽°量～采60用°大K值6探8头°～。 56°
60°～45°
120～400
2.0～1.0 60°～45°
焊缝的超声波探伤
28
探头频率的选择
➢ 探测频率增高，则其波长减小，可检测的缺陷极限尺寸也小， 一般为/2。从这一角度出发，则频率增高，有利于缺陷检出。
焊缝的超声波探伤
9
超声波探伤仪
焊缝的超声波探伤
10
超声波探伤仪
焊缝的超声波探伤
11
超声波探头
焊缝的超声波探伤
12
超声波探头
焊缝的超声波探伤
13
超声波探头参数表示
基本频率 晶片材料 晶片尺寸 探头种类 特征
2.5 Ｂ 20 Ｚ
直探头 园晶片直径20ｍｍ 钛酸钡陶瓷 频率2.5MHz
5 P 6×6 Ｋ 3 Ｋ值为3
GB11345－89标准规定：检验频率f一般在2－5MHz范围内选 择，
推荐选用2－2.5MHz公称频率检验。
焊缝的超声波探伤
伤.条件允许时应作横向缺陷的检验。
焊缝的超声波探伤
31
检验等级
焊缝的超声波探伤
汇报内容
超声波探伤物理基础 超声波探伤仪、探头及试块 焊缝超声波探伤
焊缝的超声波探伤
2
什么是超声波
超声波是声波的一种，是机械振动在弹性介质中传 播而形成的波动，通常以其波动频率 f 和人的可闻频
率加以区分超声波与其它声波种类：
声波 次声波 声波 超声波 特超声波
波动频率 f<20Hz 20Hz≤f≤20KHz 20KHz≤f≤103 MHz f>103 MHz
可闻频率 人耳不可闻 人耳可闻 人耳不可闻 人耳不可闻
超声波探伤用的频率为 0.25MHz～15MHz，金属材料超 声波探伤常用频率为0.5MHz ～ 10MHz，其波长约10mm ～ 0.5mm 。
焊缝的超声波探伤
3
超声波特性
束射特性
反射特性
传播特性
波型转换特性
人们正是利用了超声波的这些特性，发展了超声波探伤技术。
焊缝的超声波探伤
25
探测面的修整
➢ 采用二次波探伤，探测面修整宽度为：
S ≥ 2KT+50 (mm)
➢ 采用一次波探伤，探测面修整宽度为：
S≥KT+50 (mm) 式中: K----探头的K值；
T----工件厚度。
P
P
二次波探伤
一次波探伤
焊缝的超声波探伤
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探头（K值）角度的选择
探头K值（角度） ➢ 使声束能扫查到整个焊缝（检测区）截面 ➢ 使声束中心线尽量与主要危险性缺陷垂直 ➢ 保证有足够的波倾斜入射到不同介
质的表面时会产生反射纵波反射横折射纵 波折射横波，反射、折射角度符合一般的 反射折射定律。
焊缝的超声波探伤
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超声波的反射、折射、波形转换
第一临界角 当在第二介质中的折射纵波角等于 90度时称这时的纵波入射角为第一 临界角α I。这时在第二介质中已没 有纵波，只有横波。焊缝探伤用的横 波就是，经过界面波型转换得到的。
搭接接头
21
焊接坡口形式
焊缝的超声波探伤
22
常见焊接缺陷
裂纹
气孔
咬边
夹渣 焊瘤
未熔合
烧穿
焊缝的超声波探伤
未焊透
下塌
23
超声波探伤基本方法—直接接触法
垂直入射法
——采用直探头将声束垂直入射工件探伤面进行探 伤的方法。
焊缝的超声波探伤
24
超声波探伤基本方法—直接接触法
T
T
F
T
B’
斜角探伤法
——是采用斜探头将声束倾斜入射工件探伤面进行探 伤的方法。
Ｋ表示折射角 矩形晶片6×6ｍｍ 钛酸铅陶瓷 频率5MHz
焊缝的超声波探伤
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超声波探伤用试块
焊缝的超声波探伤
15
超声波探伤用试块
CSK-IA
焊缝的超声波探伤
16
超声波探伤用试块
调节：探头的前沿、K值、声速
焊缝的超声波探伤
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超声波探伤用试块
CSK-IIIA
焊缝的超声波探伤
18
距离-波幅（DAC)曲线绘制
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检验等级
•A级检验
采用一种角度的探头在焊缝的单面单侧进行检验,只对允许扫 查到的焊缝截面进行探测.一般不要求作横向缺陷的检验.母材厚度 大于50mm时,不得采用A级检验。
焊缝的超声波探伤
30
检验等级
• B级检验
➢ 原则上采用一种角度探头在焊缝的单面双侧进行检验,对整个焊缝 截面进行探测；
➢ 母材厚度大于100mm时,采用双面双侧检验； ➢ 受几何条件的限制,可在焊缝的双面单侧采用两种角度探头进行探
表 距离-波幅（DAC)曲线的灵敏度
级别
DAC曲线
A
B
C
板厚，mm
8～50 8～300 8～300
判废线 定量线
DAC
DAC10dB
DAC-4dB
DAC10dB
DAC2dB
DAC8dB
评定线
DA焊C缝-的超声波探D伤AC-
16dB
16dB
DAC14dB
20
焊接接头类型
对接接头
角接接头 T型接头
焊缝的超声波探伤
三条曲线生成后，按“增益”键，使用方向键调节曲线的高底，使 判废线达到屏幕的８０％高度，进入探伤界面，进行探伤检测。
焊缝的超声波探伤
19
探测灵敏度的选定
➢ 探测灵敏度决定了检测缺陷的能力 灵敏度高，检测缺陷的能力大，探伤时反射的杂波太多,影响缺陷波的
识别 ；灵敏度低，检测缺陷的能力也低，会漏掉缺陷 。
焊缝的超声波探伤
4
超声波的波型
纵波
横波
波传播方向
空气
固体介质
表面波
板波
焊缝的超声波探伤
5
超声波声速
材料 钢 水 有机玻璃 铝 铜
纵波声速(m/s) 5900 1400 2720 6260 4700
横波声速(m/s) 3230 -1460 3080 2260
焊缝的超声波探伤
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超声波的反射、折射、波形转换
第二临界角 当纵波入射角继续增大时，在第二 介质中的横波折射角也增大，当βS达 90度时，第二介质中没有超声波， 超声波都在表面，为表面波。
焊缝的超声波探伤
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超声波的反射、折射、波形转换
在有机玻璃与钢的介面：
第一临界角为α=27.2°，βS=33.3° 第二临界角为α=56.7°，βS=90°
用于焊缝检测的超声波斜探头的入射 角必须大于第一临界角而小于第二临 界角。 我国习惯：斜探头的横波折射角用横 波折射角度的正切值表 示，如K=2
推荐采用的斜探头K值
板厚（ mm)
6～25
25～46
46～120
K值
3.0～2.0
2.5～1.5
2.0～1.0
注：条β件允许时，72尽°量～采60用°大K值6探8头°～。 56°
60°～45°
120～400
2.0～1.0 60°～45°
焊缝的超声波探伤
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探头频率的选择
➢ 探测频率增高，则其波长减小，可检测的缺陷极限尺寸也小， 一般为/2。从这一角度出发，则频率增高，有利于缺陷检出。
焊缝的超声波探伤
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超声波探伤仪
焊缝的超声波探伤
10
超声波探伤仪
焊缝的超声波探伤
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超声波探头
焊缝的超声波探伤
12
超声波探头
焊缝的超声波探伤
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超声波探头参数表示
基本频率 晶片材料 晶片尺寸 探头种类 特征
2.5 Ｂ 20 Ｚ
直探头 园晶片直径20ｍｍ 钛酸钡陶瓷 频率2.5MHz
5 P 6×6 Ｋ 3 Ｋ值为3