特种设备超声波检测教材习题解答.docx

特种设备超声波检测教材习题解答.docx

《特种设备超声波检测教材习题解答.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《特种设备超声波检测教材习题解答.docx（53页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

特种设备超声波检测教材习题解答

选自特种设备无损检测教材《超声波检测》配套《题库（2008版》

主编：

强天鹏。

第七章  三、问答题

7.1 焊缝中常见缺陷有哪几种?

各是怎样形成的?

7.2 焊缝超声波探伤中，为什么常采用横波探伤?

7.3 横波探伤焊缝时，选择探头K值应依据哪些原则?

7.4 焊缝探伤时，斜探头的基本扫查方式有哪些，各有什么主要作用?

7.5 焊缝探伤中，如何测定缺陷在焊缝中的位置?

7.6 焊缝探伤中，测定缺陷指示长度的方法有哪几种?

各适用于什么情况?

7.7 试简要说明焊缝中常见缺陷回波的特点。

7.8 焊缝探伤中，常见的伪缺陷波有哪几种?

7.9 为什么测定探头的K值必须在2N以外进行?

7.10 焊缝探伤中，如何选择探头的频率、晶片尺寸和耦合剂?

7.11 试说明堆焊层中常见缺陷、晶体结构特点和常用探伤方法。

7.12 试说明奥氏体不锈钢焊缝的组织特点、探伤困难所在和目前所采用的探伤方法。

问答题参考答案

7.1答：

焊缝中常见的缺陷有气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等。

1）气孔是在焊接过程中焊接熔池高温时吸收过量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。

形成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干净等。

2）未焊透是指焊接接头根部母材未完全熔透的现象。

产生的主要原因是焊接电流过小，运条速度太快或焊接规范不当等。

3）未熔合指填充金属与母材或填充金属与填充金属之间没有熔合在一起。

产生未熔合的主要原因是坡口不干净，运条速度太快，焊接电流太小，焊条角度不当等。

4）夹渣：

指焊后残留在焊缝金属内的熔渣或非金属夹杂物。

产生夹渣的主要原因是焊接电流过小，焊接速度过快，清理不干净，致使熔渣或非金属夹杂物来不及浮起而形成的。

5）裂纹：

指在焊接过程中或焊后，在焊缝或母材的热影响区局部破裂的缝隙。

裂纹按成因可分为热裂纹、冷裂纹和再热裂纹。

热裂纹是由于焊接工艺不当在施焊时产生的；冷裂纹是由于焊接应力过大，焊条焊剂中含氢量过高或焊件刚性差异过大造成的，常在焊件冷却到一定温度后才产生，因此又称延迟裂纹；再热裂纹一般是焊件在焊后再次加热（消除应力热处理或其它加热过程）而产生的裂纹。

7.2答：

焊缝中的气孔、夹渣是立体型缺陷，危害性较小。

而裂纹、未焊透、未溶合是平面型缺陷，危害性大。

在焊缝探伤中由于加强高的影响及焊缝中裂纹、未焊透、未熔合等危险性大的缺陷往往与探测面垂直或成一定的角度，因此一般采用横波探伤。

7.3答：

探头K值的选择应从以下三个方面考虑：

1）使声束能扫查到整个焊缝截面。

2）使声束中心线尽量与主要危险性缺陷垂直。

3）保证有足够的探伤灵敏度。

7.4答：

锯齿形检查，是前后、左右、转角扫查同时并用，探头作锯齿形移动的扫查方法。

可检查焊缝中有无缺陷。

左右扫查：

探头沿焊缝方向平行移动的扫查方法。

可推断焊缝纵向缺陷长度。

前后扫查：

推断缺陷深度和自身高度。

转角扫查：

判定缺陷的方向性。

前后、左右、转角扫查同时进行，可找到缺陷最大回波，进而判定缺陷位置。

环绕扫查：

推断缺陷形状。

平行、斜平行检查及交叉扫查：

探测焊缝及热影响区的横向缺陷。

串列式扫查：

探测垂直于探伤面的平面状缺陷。

7.5答：

焊缝探伤发现缺陷波以后，应根据示波屏上缺陷波的位置来确定缺陷在实际焊缝中的位置，缺陷的定位方法分为：

1）声程定位法:

当仪器按声程1：

n调节扫描速度时,采用来确定缺陷位置的方法。

2）水平定位法:

当仪器按水平1：

n调节扫描速度时,采用来确定缺陷位置的方法。

3）深度定位法:

当仪器按深度1：

n调节扫描速度时,采用来确定缺陷位置的方法。

7.6答：

探伤中发现位于定量线或定量线以上的缺陷要测定缺陷波的指示长度。

JB/T4730-2005标准规定：

当缺陷波只有一个高点时，用6dB法测其指示长度。

当缺陷波有多个高点，且端点波高位于Ⅱ区时，用端点6dB法测其指示长度，当缺陷波位于Ⅰ区，如有必要，可用评定线作为绝对灵敏度测其指示长度。

7.7答：

1）气孔：

单个气孔回波高度低，波形稳定，从各个方向探测，反射波高大致相同，稍一移动探头就消失。

密集气孔为一簇反射波，其波高随气孔的大小而不同，当探头作定点转动时，会出现此起彼落的现象。

2）夹渣：

点状夹渣的回波信号与点状气孔相似。

条状夹渣回波信号多呈锯齿状，反射率低，一般波幅不高，波形常呈树枝状，主峰边上有小峰，探头平移时波幅有变动，从各个方向探测，反射波幅不相同。

3）未焊透：

在厚板双面焊缝中，未焊透位于焊缝中部，声波在未焊透缺陷表面上类似镜面反射，用单斜探头探测时有漏检的危险。

对于单面焊根部未焊透，类似端角反射。

探头平移时，未焊透波形稳定。

焊缝两侧探伤时，均能得到大致相同的反射波幅。

4）未熔合：

当超声波垂直入射到其表面时，回波高度大，当探头平移时，波形较稳定，两侧探测时，反射波幅不同，有时只能从一侧探到。

5）裂纹：

一般来说，裂纹回波高度较大，波幅宽，会出现多峰。

探头平移时，反射波连续出现，波幅有变化，探头转动时，波峰有上下错动现象。

6）咬边反射：

一般情况下，此种缺陷反射波的位置分别出现在一次与二次波的前边。

当探头在焊缝两侧探伤时，一般都能发现。

当探头移动出现最高反射信号处固定探头，适当降低仪器灵敏度，用手指沾油轻轻敲打焊缝边缘咬边处，观察反射信号是否有明显的跳动现象，若信号跳动则证明是咬边反射信号。

7.8答：

焊缝探伤中，常见的伪缺陷波有：

1）仪器杂波，在不接探头的情况下，由于仪器性能不良，灵敏度调节过高，荧光屏上出现单峰或者多峰波形，接上探头工作时，此波在荧光屏上的位置固定不变。

一般情况下，降低灵敏度后，此波即消失。

2）探头杂波：

仪器接上探头后，在荧光屏上显示出脉冲幅度很高、很宽的信号，无论探头是否接触工件，它都存在且位置不随探头移动而移动，即固定不变。

3）耦合剂反射波：

如果探头的折射角较大，而探伤灵敏度又调得较高，则有一部分能量转换成表面波，这种表面波传播到探头前沿耦合剂堆积处，造成反射信号。

只要探头固定不动，随着耦合剂的流失、波幅慢慢降低，很不稳定，用手擦掉探头前面耦合剂时，信号就消失。

4）焊缝表面沟槽反射波：

在多道焊的焊缝表面形成一道道沟槽。

当超声波扫查到沟槽时，会引起沟槽反射。

鉴别的方法是，一般出现在一次、二次波处或稍偏后的位置，这种反射信号的特点是不强烈、迟钝。

5）焊缝上下错位引起的反射波：

由于焊缝上下焊偏，在一侧探伤时，焊角反射波很象焊缝内的缺陷，当探头移到另一侧探伤时，在一次波前没有反射波或测得探头的水平距离是焊缝的母材上。

7.9答：

超声场近场区与远场区各横截面上的声压分布是不同的，在x＜N的近场区内，存在中心轴线上声压为0的截面。

在x＞N的远场区内，截面中心声压最高，偏离中心声压逐渐降低。

实际探伤中，测定探头波束轴线的偏离和横波斜探头的K值时，规定要在2N以外进行就是这个原因。

7.10答：

焊缝探伤中，探头的频率选择应依据所探测对象的材质来确定。

对碳钢和铝，由于晶粒比较细小，可选用较高的频率探伤，一般为2.5～5.0MHz。

对于板厚较小的焊缝，可采用较高的频率，对于板厚较大，衰减明显的焊缝，应选用较低的频率。

铝焊缝要用专用探头，一般频率为5.0MHz。

对奥氏体不锈钢，频率对衰减的影响较大。

频率愈高，衰减愈大，穿透力愈低，且焊缝晶粒粗大，宜选用较低的探伤频率，通常为0.5～2.5MHz。

探头的晶片尺寸，对于容器筒体或接管表面为曲面时为保证耦合，探头的晶片尺寸不宜过大。

但对于奥氏体不锈钢焊缝，由于大晶片探头的信噪比优于小晶片探头，且大晶片探头波束指向性好，波束宽度小，可以减少产生晶粒散射的面积，故应选用大晶片探头。

在焊缝探伤中，常用的耦合剂有机油、甘油、浆糊、润滑油脂和水等。

从耦合效果看，浆糊同机油差别不大。

不过浆糊有一定的粘性，可用于任意姿势的探伤操作，并且有较好的水洗性，用于垂直面或顶面探伤较适宜。

7.11答：

堆焊层中常见缺陷有：

1）堆焊金属中的缺陷如气孔、夹杂等。

2）堆焊层与母材（基板）间的未熔合（未结合）,取向基本平行于母材表面。

3）堆焊层下母材热影响区的再热裂纹,取向基本垂直于母材表面。

奥氏体不锈钢和镍基合金堆焊层凝固过程中没有奥氏体向铁素体转变的相变，在室温下仍保留铸态奥氏体晶粒，因此晶粒粗大，超声波衰减较为严重。

此外堆焊层金属在冷却时，母材方向散热条件好，因此奥氏体晶粒生长取向基本垂直于母材表面。

特别是采用带极堆焊工艺时，柱状晶更为典型，声学性能各向异性明显。

常用的探伤方法有：

1）对于堆焊层内的缺陷，一般采用纵波双晶直探头从堆焊层侧或母材侧进行探测。

2）对于堆焊层与母材间的未结合缺陷，一般采用纵波直探头，从母材侧进行探测或采用纵波双晶直探头从堆焊层侧进行探测。

3）堆焊层下母材热影响区再热裂纹的探测，一般采用纵波双晶直探头或斜探头从堆焊层侧进行探测。

7.12答：

奥氏体不锈钢焊缝凝固时未发生相变，室温下仍以铸态柱状奥氏体晶粒存在，这种柱状晶的晶粒粗大，组织不均匀，具有明显的各向异性。

柱状晶粒的特点是同一晶粒，从不同方向测定有不同的尺寸。

对此，从不同方向探测，引起的衰减与信噪比不同。

当波束与柱状晶夹角较小时其衰减小，信噪比较高，当波束垂直于柱状晶时，其衰减较大，信噪比较低，也使声束传播方向产生偏离，出现底波游动现象，不同部位的底波幅度出现明显差异，给超声波探伤带来困难。

在奥氏体不锈钢焊缝探伤中一般选用纵波探伤，采用纵波折射角βL=45°的纵波斜探头。

当焊缝较薄时，也可采用βL=60°或70°的探头，频率通常为0.5～2.5MHz，大晶片，窄脉冲纵波单斜探头、双晶纵波斜探头或聚焦纵波单斜探头。

第七章  二、选择题

7.1 通常要求焊缝探伤在焊后24小时进行是因为：

（   ）

 A.让工件充分冷却 B.焊缝材料组织稳定

 C.冷裂缝有延时产生的特点 D.以上都对

7.2 对接焊缝探伤时，在CSK-ⅡA试块上测得数据绘制距离-dB曲线，现要计入表面补偿4dB，则应：

（   ）

 A.将测长线下移4dB B.将判废线下移4dB

 C.三条线同时上移4dB D.三条线同时下移4dB

7.3 焊缝斜角探伤时，正确调节仪器扫描比例是为了：

（   ）

 A.缺陷定位 B.缺陷定量

 C.判定结构反射波和缺陷波 D.以上A和C

7.4 采用半圆试块调节焊缝探伤扫描比例时，如圆弧第一次反射波对准时基刻度2，则以后各次反射波对应的刻度为（   ）

 A.4，6，8，10 B.3，5，7，9 C.6，10 D.以上都不对

7.5 探测出焊缝中与表面成不同角度的缺陷，应采取的方法是（   ）

 A.提高探测频率 B.用多种角度探头探测

 C.修磨探伤面 D.以上都可以

7.6 焊缝斜角探伤时，焊缝中与表面成一定角度的缺陷，其表面状态对回波高度的影响是（   ）

 A.粗糙表面回波幅度高 B.无影响

 C.光滑表面回波幅度高 D.以上都可能

7.7 焊缝斜角探伤时，荧光屏上的反射波来自：

（   ）

 A.焊道 B.缺陷 C.结构 D.以上全部

7.8 斜角探伤时，焊缝中的近表面缺陷不容易探测出来，其原因是（   ）

 A.远场效应 B.受分辨力影响

 C.盲区 D.受反射波影响

7.9 厚板焊缝斜角探伤时，时常会漏掉：

（   ）

 A.与表面垂直的裂纹 B.方向无规律的夹渣

 C.根部未焊透 D.与表面平行未熔合

7.10 焊缝检验中，对一缺陷环绕扫查，其动态波形包括络线是方形的，则缺陷性质可估判为（   ）

 A.条状夹渣 B.气孔或圆形夹渣

 C.裂纹 D.以上A和C

7.11 板厚100mm以上窄间隙焊缝作超声检验时，为探测边缘未熔合缺陷，最有效的扫查方法是（   ）

 A.斜平行扫查 B.串列扫查

 C.双晶斜探头前后扫查 D.交叉扫查