第7章板材和管材超声检测

100
50
B1 B2 B3 B4
0
20
40
60
80
100
3. 缺陷性质的估计
B1 ＝50%
• 分层、折叠、白点的波形特征。 分层：缺陷波形陡直，底波明显下降或消失。 折叠：不一定有缺陷波，但底波明显下降，次数减少或 消失，始波加宽。 白点：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。
• CBⅠ标准试块法：板厚≤20mm，采用CBⅠ试块，使之与 工件等厚的第一次底波达满幅度的50%，再提高10dB作为 基准灵敏度。
• CBⅡ标准试块法：板厚＞20mm，采用CBⅡ试块，使φ5mm 平底孔第一次回波达满幅度的50%作为基准灵敏度。
• 底波法：板厚不小于探头的3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CBⅡ标准 试块法要求相一致。
100 B1 B2 B3 B4 B1 B2 50 F1 F2 F3 F4 60 F5 80 100 0 20 40 60 80 100 50 F1 F2 F3 25 F4 F5 B3 B4 100
0
20
40
F1＝25%
F1 / B1＝50%
当B1 ＜50%时，使B1达 50%时探头中心移动距离 为缺陷指示长度，探头中 心轨迹为缺陷边界。
Ⅴ
超 过 Ⅳ 级 者
7.2 铝及铝合金、钛及钛合金板材超声检测 7.2.1 铝及铝合金板加工及常见缺陷
由板材轧制而成。常见缺陷：气孔、夹杂、微细裂纹。
7.2.2 铝及铝合金、钛及钛合金板材检测方法 1. 检测方法特点
检测方法与钢板检测基本相同。
2. 探头与扫查方式的选择
• 探头：可选用较高的频率，2.5～5.0MHz。 • 扫查方式：主要扫查方式为全面扫查、列线扫查、边缘扫查和格子 扫查。列线扫查探头沿垂直于板材压延方向、间距不大于 40mm的平 行线。 • 扫查速度：与钢板基本相同。
被检钢板 厚度 ＞20～40 ＞40～60 检测面到平底孔 的距离s 15 30
试块编号 CBⅡ-1 CBⅡ-1
试块厚度T ≥20 ≥40
CBⅡ-3
CBⅡ-4 CBⅡ-5 CBⅡ-6
＞60～100
＞1000～160 ＞160～200 ＞200～250
50
90 140 190
≥65
wk.baidu.com≥110 ≥170 ≥220
7.3.3 缺陷的判别 1. 两种复合材料声阻抗相近时 • 母材侧检测： 复合良好区：基本无界面回波。只有底波B1； Z1 0.993 , r 0.0035 – 不锈钢/碳钢复合板 m Z2 不完全脱接：B1前不远处F波出现多次彼连，底波B1降低； 完全脱接：缺陷回波F较强，底波消失。
• 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。
7.1.3 探头与扫查方式的选择 1. 探头的选择
• 频率：2.5～5.0MHz 钢板晶粒细 获得较高的分辨力 • 晶片直径：φ10mm～φ25mm 检测面积大，提高检测效率，选用较大晶片直径探头。 厚度较小的钢板，选用较小晶片直径的探头，减少近场 区的影响。
• 探头形式：单晶直探头或双晶直探头 板厚较大，选用单晶直探头 板厚小，选用双晶直探头，检测厚度为6～20mm。 • 承压设备用板材超声检测探头选用规定，表7-1。
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。
7.3 复合板超声检测 7.3.1 复合材料中常见缺陷 • 复合材料：由母材与复合层粘合。在碳钢或低合金钢母材上， 粘接不锈钢、钛、铝、铜合金等复合层。 • 制造方法：轧制、爆炸、堆焊等。 • 常见缺陷：脱层（脱接）。 7.3.2 检测方法 • 检测方法：纵波检测 • 探头：单晶直探头或双晶直探头，探头直径不大于Φ25mm。 • 检测频率：2.5～5.0MHz。 • 检测灵敏度：复合板完好区的第一次底波B1调至示波屏满刻度 的80% • 入射面：母材侧或复合层侧。
7.1.2 检测方法 • 钢板的分类（超声检测的角度）： 薄板：厚度δ＜6mm。 – 检测方法：常用板波检测法 中厚板： δ≥6mm。 – 中板：δ＝6～40mm；厚板：δ＞40mm – 检测方法：垂直入射法 • 中厚板超声检测方法：脉冲反射式垂直入射法。 耦合方式：直接接触法和水浸法； 探头：聚焦和非聚焦的单晶直探头、双晶直探头。 • 单晶直探头检测 采用一次底波或二次底波法，根据缺陷波和底波衰减情 况来判定缺陷情况。
出现叠加效应时， 一般应根据F1评价缺陷， δ＜20mm时，用F2评 价缺陷。
2. 水浸法（充水耦合法）
• 耦合方式：探头与钢板不直接接触，通过一层水耦合。 • 多次重合法：通过调整水层厚度，使水/钢界面回波分别与钢 板的多次底波重合。 c水 重合法水层厚度H与钢板δ的关系： H n n c钢 4
0
20
40
60
80
100
0
20
40
60
80
100
0
20
40
60
80
100
B1＜100%
F1/ B1 ≥50%
B1 ＜50%
2. 缺陷的测定 • 缺陷位置测定 缺陷深度：根据示波屏上缺陷波位置对应的刻度确定。 平面位置：根据发现缺陷的探头位置来确定，记录或标 出缺陷至工件相邻两边界的距离。 • 缺陷定量：采用测长法测定指示长度和面积。 当F1 ≥50%或F1 / B1 ≥50%（B1＜100%）时， F1达25% 或F1 / B1达50%时探头中心移动距离为缺陷指示长度，探 头中心轨迹为缺陷边界；
• 母材侧检测： 复合良好： S工件低于S试块 ， B1工件高于B1试块。
3. 未结合区缺陷的测定
JB/T 4730-2005规定：
• 未结合区：底波B1高度低于荧光屏满刻度的5%，且有未 结合缺陷反射波存在（≥5%）。
• 未结合区边界点：移动探头，使底波B1升高到荧光屏满刻 度40%时的探头中心位置。
7.1.6 钢板质量级别判定（JB/T 4730-2005规定）
• JB/T 4730-2005规定：根据缺陷指示长度与缺陷指示面积 不同将钢板质量分为五个等级。 • 单个缺陷指示长度： 缺陷指示最大长度尺寸。 单个缺陷指示长度小于40mm可不作记录。 • 缺陷指示面积 缺陷边界范围内的面积。 间距小于100mm或小于相邻较小缺陷指示长度（取其 最大值）的多个缺陷，以各缺陷面积之和作为单个缺陷 指示面积。 • 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。
2. 扫查方式的选择 • 全面扫查：100%扫查，相邻两次扫查应10%重复。探头移动 方向垂直于钢板压延方向。 • 列线扫查：垂直于压延方向划出等距离的平行列线，探头沿 列线扫查，一般列线间距不大于100mm。 • 边缘扫查：在钢板边缘一定的范围内作全面扫查。 • 格子扫查：在钢板边缘50mm范围内作全面扫查，其余按 200mm×200mm的格子线扫查。
7.1.5 缺陷的判别与测定
1. 缺陷的判别 • 根据缺陷波和底波来判别缺陷 缺陷第一次反射波F1≥50%； 第一次底波B1＜100%，第一次反射波F1与第一次底波 B1之比F1/ B1 ≥50%； 第一次底波B1 ＜50%。
100 B1 B2 B3 B4 F1 50 F2 F3 F4 F5 50 F1 F2 F3 F4 F5 100 100 B1 B2 B3 B4 50 B1 B2 B3 B4
表3 钢板质量分级
单个缺陷 指示长度 cm ＜80 单个缺陷 指示面积 cm2 ＜25 在任一1mm×1mm 检测面积内存在的缺 陷面积百分比 % ≤3 以下单个缺 陷指示面积 不计 cm2 ＜9
等级
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ Ⅳ
＜100
＜120 ＜150
＜50
＜100 ＜100
≤5
≤10 ≤10
＜15
＜25 ＜25
3. 检测范围和灵敏度的调整
• 检测范围：根据板厚来确定。 • 灵敏度的调整：将探头置于待检板材完好部位，调节第一次底波高 度为满刻度80%。
7.2.3 缺陷的判别与测定
1. 缺陷的判别 根据缺陷波和底波来判别缺陷： • 缺陷第一次反射波F1 ≥40%。 • 第一次反射波F1＜40%，第一次反射波F1与第一次底波B1之 比F1 / B1 ≥100%。 • 第一次底波B1 ＜5%。 2. 缺陷边界范围或指示长度的测定方法 • 当F1 ≥40% 或 F1 ＜40% 且 F1 / B1 ≥100%时，移动探头（使 用双晶直探头，探头移动方向应与探头的隔声层垂直）使F1 达20% 或 F1 / B1达100%时，探头中心移动距离为缺陷指示长 度，探头中心轨迹为缺陷边界； • 确定底波降低缺陷的边界或指示长度，使B1达40%时探头中 心移动距离为缺陷指示长度，探头中心轨迹为缺陷边界。
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。
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。
m
Z1 0.993 Z2
• 复合材料侧检测：
复合良好区：基本无界面回波，只有底波B1；
不完全脱接：底波B1降低，F波多次彼连，并紧随始波T 与底波B1之后；
完全脱接：F波多次彼连，宽度增加，底波消失。
2. 两种复合材料声阻抗相差较大时 • 复合良好区会出现界面波，缺陷波判别困难。 Z 钛/碳钢复合板 m 1 0.596 ， r 0.25 Z2 • 采用试块比较，根据复合界面反射波S的宽度L、高度和底波 B1变化来判别。 • 复合材料侧检测： 复合良好： L工件小于L试块，B1工件工件高于B1试块。
3. 扫查速度的选择 • 手工扫查：速度应不大于0.2m/s。 • 水浸自动检测：最大扫查速度与要求检出的最小缺陷尺寸、 板厚、和仪器限定的脉冲重复频率有关。 重复频率的选择：根据板厚决定，应避免产生幻象波。
7.1.4 检测范围和灵敏度的调整
1. 检测范围的调整 根据板厚来确定底波的次数。
2. 灵敏度的调整
1. 直接接触法 • 耦合方式：探头通过薄层耦合剂与工件接触进行检测。 • 波形显示 完好区：显示多次等距离的底波，无缺陷波。 小缺陷：缺陷波与底波共存，底波有所下降。 大缺陷：缺陷的多次反射波，底波明显下降或消失。
• 叠加效应：
板厚较薄且板中缺陷 较小时发生的现象，由 于不同反射路径声波互 相叠加造成的。