钢板、管材超声检测
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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
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
7.1.2.2液浸法（充液耦合法）
1、界面波与钢板底波的重合
7.1.2.2液浸法（充液耦合法）
一般较为常用的是四次重合法。液浸法超声波检测中， 耦合液体层厚度的确定可由（7.1）式通过计算求得：
hΒιβλιοθήκη Baidun
c液 c钢
h－耦合液体层厚度 n－重合次数（即一次重合法n=1、二次重合法n=2） c液－耦合液体中的声速 c钢－钢中的声速 T－钢板厚度
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
图中F1只有1条路径，F2比F1多三条路径，F3比F1多五条路径。路径 多，叠加能量多，缺陷回波高。但当路径进一步增加时，衰减也迅速增加， 这时衰减的影响比叠加效应更大，因此缺陷回波高。但当路径进一步增加 时，衰减也迅速增加，这时衰减的影响比叠加效应更大，因此缺陷波升高 到一定程度后又逐渐降低。 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。
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。
7.1.2.1直接接触法
探头通过薄层耦合剂与工件接触进 行检测。当探头位于被检对象完好区 （无缺陷）时，显示屏上显示多次等距 离的底波，无缺陷波。
分布存在于钢板表面，偶尔在内部。裂纹较少见，如
轧制工艺稳定，这类缺陷不常见。
纵向表面裂纹
板坯中心裂纹：
横向表面裂纹
7.1.2 钢板常用检测方法 钢板中的主要缺陷平行于钢板表面，为检测钢板 中的主要缺陷一般使用垂直于板面入射的纵波检测， 如有特殊要求，可辅以其他波型的检测方式，其耦合 方式有直接接触法和液浸法。
例1：用超声波水浸法检测厚度为32mm的钢板，若采用四次重合法 检测，求水层厚度？
7.1.2.1直接接触法
当探头位于缺陷较小的区域 （缺陷截面小于声束截面积）时， 显示屏上缺陷回波与底波共存，底 波有所下降。
小缺陷
7.1.2.1直接接触法
当探头位于缺陷较大区域（缺陷截面 大于等于声束截面积）时，显示屏上只 有缺陷的多次反射波，底波消失。
大缺陷
钢板检测波形
无缺陷
缺陷尺寸较大 且接近探测面
法称为多次重合法,如图所示。
7.1.2.2液浸法（充液耦合法）
当耦合液体/钢界面的界面波S第2、3、4……次反射波分别与钢板的第 1、2、3……次底波一一重合时，称为一次重合法；当耦合液体/钢界面的第
2、3、4……次反射波分别与钢板的第2、4、6……次底波重合时，称为二
次重合法。依此类推
7.1.2.2液浸法（充液耦合法）
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
钢板的生产 连铸 Continuous casting
7.1钢板的超声检测
钢板的生产 轧机 rolling
热连轧设备
冷连轧设备
7.1钢板的超声检测
钢板的生产
轧机 rolling
7.1钢板超声检测
板材分类(从超声检测的角
度) ：
薄板δ<6mm 中板6mm≤δ≤40 mm 厚板 δ>40mm 薄板 —常用板波检测法（ 5.3.4）； 中厚板—垂直入射法（垂直板面入射的纵波----直探头检 测法）
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。
7.1.1钢板中常见缺陷
常见缺陷：分层、折叠和重皮、白点、裂纹
7.1.1钢板中常见缺陷
常见缺陷：分层、折叠和重皮、白点、裂纹
分层—是板坯中缩孔、夹渣等在轧制过程中未融合而形成 的分离层。存在于内部
危害：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。 原因：这些缺陷有的是钢水本身产生，如脱氧时加脱氧剂 造成，或炼钢炉混入钢水中的耐火材料等，这些缺陷在钢 锭中位置没有一定规律，故出现在钢板中位置也无序。 方向：分层是以上缺陷轧制而成，大多与钢平行，沿压延 方向。为平面状缺陷，严重时形成完全剥离的层状裂纹， 对小的点状夹杂物则形成小的局部分层。
双晶探头 接触法 钢 板 常 用 超 声 检 测 方 法 单晶探头 纵波检测 水浸法
横波检测
7.1.2钢板常用检测方法
中厚板一般采用脉冲反射式垂直入射法检测，耦合方式有
直接接触法和水浸法。采用的探头有聚焦或非聚焦的单晶直
探头、双晶直探头。 采用单晶直探头检测，在调节检测仪扫描线时，一般采
用多次底波反射法，即在示波屏上显示多次反射底波。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，只考虑界面回波与底波B1之间的缺陷波。
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）；
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
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
7.1.2.2液浸法（充液耦合法）
1、界面波与钢板底波的重合
7.1.2.2液浸法（充液耦合法）
一般较为常用的是四次重合法。液浸法超声波检测中， 耦合液体层厚度的确定可由（7.1）式通过计算求得：
hΒιβλιοθήκη Baidun
c液 c钢
h－耦合液体层厚度 n－重合次数（即一次重合法n=1、二次重合法n=2） c液－耦合液体中的声速 c钢－钢中的声速 T－钢板厚度
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
图中F1只有1条路径，F2比F1多三条路径，F3比F1多五条路径。路径 多，叠加能量多，缺陷回波高。但当路径进一步增加时，衰减也迅速增加， 这时衰减的影响比叠加效应更大，因此缺陷回波高。但当路径进一步增加 时，衰减也迅速增加，这时衰减的影响比叠加效应更大，因此缺陷波升高 到一定程度后又逐渐降低。 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。
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。
7.1.2.1直接接触法
探头通过薄层耦合剂与工件接触进 行检测。当探头位于被检对象完好区 （无缺陷）时，显示屏上显示多次等距 离的底波，无缺陷波。
分布存在于钢板表面，偶尔在内部。裂纹较少见，如
轧制工艺稳定，这类缺陷不常见。
纵向表面裂纹
板坯中心裂纹：
横向表面裂纹
7.1.2 钢板常用检测方法 钢板中的主要缺陷平行于钢板表面，为检测钢板 中的主要缺陷一般使用垂直于板面入射的纵波检测， 如有特殊要求，可辅以其他波型的检测方式，其耦合 方式有直接接触法和液浸法。
例1：用超声波水浸法检测厚度为32mm的钢板，若采用四次重合法 检测，求水层厚度？
7.1.2.1直接接触法
当探头位于缺陷较小的区域 （缺陷截面小于声束截面积）时， 显示屏上缺陷回波与底波共存，底 波有所下降。
小缺陷
7.1.2.1直接接触法
当探头位于缺陷较大区域（缺陷截面 大于等于声束截面积）时，显示屏上只 有缺陷的多次反射波，底波消失。
大缺陷
钢板检测波形
无缺陷
缺陷尺寸较大 且接近探测面
法称为多次重合法,如图所示。
7.1.2.2液浸法（充液耦合法）
当耦合液体/钢界面的界面波S第2、3、4……次反射波分别与钢板的第 1、2、3……次底波一一重合时，称为一次重合法；当耦合液体/钢界面的第
2、3、4……次反射波分别与钢板的第2、4、6……次底波重合时，称为二
次重合法。依此类推
7.1.2.2液浸法（充液耦合法）
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
钢板的生产 连铸 Continuous casting
7.1钢板的超声检测
钢板的生产 轧机 rolling
热连轧设备
冷连轧设备
7.1钢板的超声检测
钢板的生产
轧机 rolling
7.1钢板超声检测
板材分类(从超声检测的角
度) ：
薄板δ<6mm 中板6mm≤δ≤40 mm 厚板 δ>40mm 薄板 —常用板波检测法（ 5.3.4）； 中厚板—垂直入射法（垂直板面入射的纵波----直探头检 测法）
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。
7.1.1钢板中常见缺陷
常见缺陷：分层、折叠和重皮、白点、裂纹
7.1.1钢板中常见缺陷
常见缺陷：分层、折叠和重皮、白点、裂纹
分层—是板坯中缩孔、夹渣等在轧制过程中未融合而形成 的分离层。存在于内部
危害：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。 原因：这些缺陷有的是钢水本身产生，如脱氧时加脱氧剂 造成，或炼钢炉混入钢水中的耐火材料等，这些缺陷在钢 锭中位置没有一定规律，故出现在钢板中位置也无序。 方向：分层是以上缺陷轧制而成，大多与钢平行，沿压延 方向。为平面状缺陷，严重时形成完全剥离的层状裂纹， 对小的点状夹杂物则形成小的局部分层。
双晶探头 接触法 钢 板 常 用 超 声 检 测 方 法 单晶探头 纵波检测 水浸法
横波检测
7.1.2钢板常用检测方法
中厚板一般采用脉冲反射式垂直入射法检测，耦合方式有
直接接触法和水浸法。采用的探头有聚焦或非聚焦的单晶直
探头、双晶直探头。 采用单晶直探头检测，在调节检测仪扫描线时，一般采
用多次底波反射法，即在示波屏上显示多次反射底波。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，只考虑界面回波与底波B1之间的缺陷波。
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）；