无损检测培训教材

超声波检测 — 物理基础与检测原理 超声波检测
• 超声波检测的局限性： –对具有复杂形状或不规则外形的工件进行超 声检测有困难。 –缺陷的位置、取向和形状对检测结果有一定 影响。 –工件材质、晶粒度等对检测有较大影响。 –常用的手工A型脉冲反射法检测时结果显示 不直观，检测结果无直接见证记录。
超声波检测 — 物理基础与检测原理 物理基础与检测原理
物理基础与检测原理
超声波检测—物理基础与检测原理
• 超声检测时，频率和波长是两个非常重要的参数，它对于确定探头的 近场区、指向角、缺陷反射回波的幅度、缺陷定量等具有极其显著的 影响，将直接涉及缺陷等级评定的正确性。 – 尤其是锻件直探头检测时，直接采用频率和波长计算缺陷当量直 径，因此影响更大。 • 波型分类：纵波、横波、表面波 • 纵波 – 质点的振动方向与波的传播方向平行。
• 垂直入射 –反射率、透过率、往复透过率都取决于界面 两侧的声阻抗(Z=ρc)。声阻抗相差愈大， 反射率越高。
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• 倾斜入射 –出现反射、折射现象及波型转换，只取决于 声速，与声阻抗无关。 – 反射定律： Sinα/Sinα′=c/c′ – 折射定律： Sinα/Sinβ=c1/c2
物理基础与检测原理
超声波检测—物理基础与检测原理
• A型显示
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• B型显示
一种图象显示，探伤仪荧光屏的横 坐标表示靠探头机械扫描的扫查轨迹，纵坐 标表示靠电子扫描来表示超声波的传播时间 （或距离）。 可直观显示被检工件任一纵截面上 缺陷的分布和缺陷的深度。
• 主要应用对象
–反应堆压力容器 –稳压器 –主泵 –主管道 –燃料组件或元件 –控制棒组件 – – – – – – 蒸汽发生器 辅助设备管道 辅助设备容器 汽轮机及发电系统 驱动机构 堆芯内部构件
超声波检测—检测工艺
• 检测内容
焊缝，压力容器、管道的母材，堆焊层，螺栓，螺纹 孔，结构变形。
• 检测方式
• 缺陷的高度测量
–测定缺陷自身高度 端部最大回波法 端点衍射法 6dB法
检测工艺
超声波检测—检测工艺
• 异种金属焊缝无损检测 –由于不锈钢母材晶粒相对粗大，将导致超声波声能衰减严 重、超声声波穿透力差、结构噪声强烈、检测信噪比低和 系统检测灵敏度余量不足。 –由于不锈钢、隔离层和碳钢三种材料的声阻抗不同，将导 致超声声波在不同的结合面产生波的折射、衍射和波型转 换的现象，导致位于焊缝内的缺陷定位定量不精确。
物理基础与检测原理
超声波检测—物理基础与检测原理
• 横波 –质点的振动方向与波的传播方向垂直。
物理基础与检测原理
超声波检测—物理基础与检测原理
• 表面波 –在固体表面传播的波。
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• 波型的比较
波的类型 纵波 横波 质点振动特点 传播介质 应 用 钢板、锻件检测 等 焊缝、钢管检测 等
检测工艺
超声波检测—检测工艺
• 缺陷指示长度ΔL
当缺陷反射波在Ⅱ区或Ⅱ区以上，且只有一个高点时， 应以最大6dB法测其指示长度； 当缺陷反射波峰值起伏变化、有多个高点，且位于Ⅱ区 或Ⅱ区以上时，应以端点6dB法测其指示长度； 当缺陷反射波峰位于I区，如需要记录，应将探头左右 移动，使波幅降到评定线，以此测定缺陷指示长度。
0 距离，mm
波幅，dB
确认检测仪器和探头有
Ⅲ Ⅱ Ⅰ 参考线（a） 判废线（RL） 定量线（SL） 评定线（EL）
超声波检测 —检测工艺 检测工艺
• 表面准备 –通常应使被检测的金属露出来，被准备区域的尺寸、 表面平整度、粗糙度应满足检测要求。
L3 L1 L2 S
H
检测工艺
超声波检测—检测工艺
–缺陷类型识别是通过探头从两个方向扫查（即前后 和左右扫查），观察其回波动态波形来进行的。 –缺陷类型只用单个探头或单向扫查识别是不太可能 的，宜采用一种以上声束方向作多种扫查，包括前 后、左右、转动和环绕扫查，以此对各种超声信息 进行综合评定来识别缺陷。
超声波检测 — 检测工艺 检测工艺
• 缺陷定性 –对缺陷定性就是准确判定原材料、零部件和 焊接接头缺陷的性质。 气孔 夹渣 未焊透 未熔合 裂纹
超声波检测—物理基础与检测原理
• C型显示
VC-TOP(C) VIEW Scan axis
Index axis
Index axis
Scan axis
超声波检测—检测工艺
• 一般而言核工业制造与安装的检查与其它工业设备的检查方 法应该基本相同。主要区别是在选用标准和对缺陷性质、形 状与位置分布更加关注。
无损检测培训--主要内容
超声波

无损检测技术背景知识介绍 超声波检测（UT） 射线检测（RT） 渗透检测（PT） 目视检测（VT） 人员资质管理
超声波检测—物理基础与检测原理
超声波在被检测材料中传播时，材料的声学特 性和内部组织的变化对超声波的传播产生一定的影 响，通过对超声波受影响程度和状况的探测了解材 料性能和结构变化的技术称为超声检测。 超声检 测是用得十分广泛的无损检测方法。可以检测表面 、内部缺陷，特别是对垂直于声传播方向的平面型 缺陷尤为灵敏。
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• B型显示
Scan axis
Index axis
Usound axis
Index axis Scan axis
VC-END(D) VIEW
Usound axis VC-SIDE(B) VIEW
超声波检测—物理基础与检测原理
• C型显示 一种图象显示，探伤仪荧光屏的横坐标和纵坐 标都是靠机械扫描来表示探头在工件表面的位置。 探头接收反射波的幅度以光点辉度表示。当探 头在工件表面移动时，荧光屏上可显示工件内部缺 陷的平面图象，但不能表示深度。
无损检测技术培训
主讲人：李祝松
无损检测培训教师简介
李祝松，男，高级工程师，核动力运行研究所考培中心 副主任 。 工作经历及职务：
1983年至2009年在武昌造船厂质量保证部无损检测室工作 1993年至2008年武昌造船厂质量保证部无损检测室主任 2009年至今在核动力运行研究所在役检查中心工作 1989年至今 湖北省特种设备无损检测人员资格认证委员会委员 1993年至今 湖北省既武汉市无损检测学会理事 2000年至今 中国船级社无损检测人员资格认证委员会委员 2003年10月至今 国防科技工业无损检测人员资格鉴定与认证委员会委 员及超声检测专业组成员 • 2011年4月至今 民用核安全设备无损检验人员资格鉴定委员会射线专 业组成员 • 2012年2月至今 湖北省无损检测学会渗透专业组组长 • • • • • • •
–按照规定的扫查路径进行扫查，相邻扫查轨迹的间 隔应不大于检测探头晶片宽度或直径的一半。 –扫查过程中注意观察是否有超过扫查灵敏度或记录 标准的显示，并及时记录显示（自动化检测进行自 动记录）。
• 扫查
检测工艺
超声波检测—检测工艺
• 缺陷的评定 –对反射波幅超过定量线的缺陷应测定其位置、最大反 射波幅和缺陷当量。 –缺陷定量主要包括两个内容 • 缺陷当量直径Ф • 缺陷指示长度ΔL。 • 缺陷当量直径Ф –通常指的是当量平底孔直径。 –主要用于直探头检测，可采用公式计算、距离-波幅曲 线和试块对比等方法来确定。
• 相邻两缺陷间距小于较小缺陷长度时，作为一条 缺陷处理，两缺陷长度之和作为单个缺陷源自文库示长度 。条状缺陷分布在一条直线上时，以两端点距离作 为其间距；点状缺陷以两缺陷中心距离作为间距。
超声波检测 — 检测工艺 检测工艺
• 缺陷类型 –缺陷类型主要分为点状缺陷、线性缺陷、体积 状缺陷、平面状缺陷和多重缺陷等五类。
超声波检测 — 物理基础与检测原理 超声波检测
• 超声波检测的优点： –适用于金属、非金属和复合材料。 –穿透能力强。 –缺陷定位较准确。 –对面积型缺陷的检出率高。 –灵敏度高，可检测工件内部尺寸很小的缺陷。 –检测成本低、速度快，设备轻便，对人体及环 境无害，现场使用较方便。 –自动检测结果可进行数字化处理，并进行存储 、再现和分析。
无损检测培训教师简介（续） 取得的资质证书：
• • • • • • • 特种设备行业超声、射线、磁粉、渗透检测Ⅲ级资格证书 无损检测学会超声、射线、磁粉、渗透检测Ⅲ级资格证书 水利水电行业超声、射线、磁粉、渗透检测Ⅲ级资格证书 电力行业超声、射线、磁粉、渗透检测Ⅲ级资格证书 国防科技工业超声检测Ⅲ级资格证书 中国船级社超声检测Ⅲ级资格证书 民用核安全设备超声、射线、磁粉、渗透、目视检验Ⅱ级 资格证书
超声波检测 — 检测工艺 检测工艺
• 缺陷性质估判程序
对于判定为线状、体积状、面状或多重的缺陷，应进 一步测定和参考缺陷平面、深度位置、缺陷高度、缺陷各 向反射特性、缺陷取向、缺陷波形、动态波形、回波包络 线和扫查方法等参数，同时结合工件结构、坡口形式、材 料特性、焊接工艺和焊接方法进行综合判断，尽可能定出 缺陷的实际性质。
物理基础与检测原理
超声波检测—物理基础与检测原理
• 声场 --横波声场 假想横波波 源、扩散角
超声波检测 — 物理基础与检测原理 物理基础与检测原理
A型显示 一种波形显示，探伤仪荧光屏的横坐标表示超 声波的传播时间（或距离），纵坐标表示超声反射 波的波幅。 探伤仪通过探头向被检测工件周期性发射不连 续且频率不变的超声波，根据声波的传播时间及反 射幅度来判断工件中缺陷的位置和大小，这是目前 使用最广泛的超声波探伤仪。
物理基础与检测原理
超声波检测—物理基础与检测原理
• 临界角 –第一临界角αI： • 纵波折射角为 90°时，所对 应的纵波入射 角。
物理基础与检测原理
超声波检测—物理基础与检测原理
• 临界角 – 第二临界角αII ： •横波折射角为 90°时，所对 应的纵波入射 角。
超声波检测 — 物理基础与检测原理 物理基础与检测原理
• 超声波的传播
• 波形分类：平面波、柱面波、球面波
物理基础与检测原理
超声波检测—物理基础与检测原理
• 波形的比较
波 形 平面波 柱面波 球面波 活塞波 声源形状 无限大的平面 无限长的线 点声源 有限声源
r
振幅A与距离r关系 A不变 A∝1/ A∝1/r
1)近区近似平面波 2)≥3N近似球面波
超声波检测 — 物理基础与检测原理 物理基础与检测原理
–自动化采集、分析 –人工采集、分析
• 检测前准备
探头、检测仪器准备 在检验开始前必须使用标准试块校准检测仪器和探头， 该项工作可以在实验室内根据仪器、探头的校准程序提前进 行。但在现场检测开始前，必须进行设备有效性的功能试验 。
超声波检测—检测工艺
• 检测前准备
效性后，使用相应的对比 （参考）试块进行扫查灵 敏度、评定曲线的标定。
• 超声波： 一种机械波（频率高于20000Hz），它是机械振动 在弹性介质中传播的过程。机械振动与波动是超声 波探伤的物理基础。 • 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。 • 波动： –振动的传播过程，它分为机械波和电磁波两类。 –超声检测使用的频率：0.5～10MHz –基本参数：λ(波长)=c(波速)/ f(频率)
检测工艺
超声波检测—检测工艺
–工件结构与坡口形式 –母材与焊材 –焊接方法和焊接工艺 –缺陷几何位置 –缺陷最大反射回波高度 –缺陷定向反射特性 –缺陷回波静态波形 –缺陷回波动态波形。
• 缺陷性质估判依据
•缺陷性质估判程序
反射波幅低于评定线或按本部分判断为合格的缺陷原则 上不予定性。 对于超标缺陷，首先应进行缺陷类型识别，对于可判断 为点状的缺陷一般不予定性。
• 超声波的衰减 –衰减的原因 • 扩散衰减，取决于声源； • 材质衰减，取决于介质。 –金属中的衰减(吸收和散射)以散射为主，金属 内部晶界间散射 • 与晶粒尺寸有关，尺寸越大衰减越大； • 频率越高，波长越短，衰减越大； • 纵波衰减比横波小。
物理基础与检测原理
超声波检测—物理基础与检测原理
• 声场 –纵波声场 • 近场区 • 扩散角 • 非扩散区
质点的振动方向与波的 固体、液体、气 传播方向平行 体 质点的振动方向与波的 固体 传播方向垂直 质点作椭圆运动，椭圆 长轴垂直波的传播 固体 方向，短轴平行波 的传播方向
表面波
钢管检测等
物理基础与检测原理
超声波检测—物理基础与检测原理
–与介质及其力学常数有关 –与介质波型有关: CL> CS> CR –与温度有关