超声检测实际操作基础知识.docx

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超声检测实际操作基础知识

第一部分锻件超声检测

一、锻件的加工工艺和缺陷

1、锻件加工工艺

⑴、锻件分类

饼形锻件（碗形锻件）

轴形锻件（条形锻件）

环形锻件（筒形锻件）

⑵、锻件加工工艺

2、锻件中的主要缺陷及其特点：

⑴、缩孔：

钢锭凝固收缩时在头部形成的孔洞，锻造时锭头切割量不足而残留在锻件中。

多发生在轴形锻件头部中心。

⑵、疏松钢锭凝固收缩时因钢液补充不足在钢锭中形成的细小孔穴，锻压时未焊合残留在锻件中。

⑶、夹杂钢锭中带来的非金属或金属夹杂物。

▪非金属夹杂物—冶炼时化学反应产生的氧化物夹杂和浇注时混入的耐火材料及杂质。

▪金属夹杂物—冶炼时加入的合金未完全溶化或浇注时混入异种金属。

⑷、折叠钢坯表面的突起锻压时压扁折合到锻件表面。

⑸、裂纹▪铸锭中的缩孔、夹杂锻压时开裂;▪锻造工艺不当引起的开裂;▪热处理工艺不当引起的开裂。

⑹、白点锻件加热冷却过程中，氢原子扩散和积聚产生的氢裂纹。

缺陷特点：

沿金属流线方向延伸，与锻压方向垂直。

二、锻件检测方法概述：

1、軕类锻件的检测方法：

▪锻造工艺及缺陷特点：

拔长工艺为主，主要缺陷取向与轴线平行；沿轴线延伸。

▪检测方法：

直探头径向探测为主，直探头轴向检测和斜探头周向及轴向检测为辅。

⑴、直探头径向和轴向检测▪直探头径向探测（检测纵向缺陷）；▪直探头轴向探测（检测径向缺陷）。

⑵、斜探头周向和轴向检测（检测倾斜缺陷）

2、饼类（碗类）锻件的检测▪锻造工艺及缺陷特点：

镦粗工艺为主，主要缺陷取向与端面平行，沿径向延伸。

▪检测方法：

直探头轴向探测为主，直探头径向探测为辅。

3、筒形（环形）锻件的检测▪锻造工艺及缺陷特点：

镦粗—冲孔—滚压，缺陷取向较复杂，但主要缺陷取向与筒体外表面平行且沿轴线方向延伸。

▪检测方法：

▪筒形—直探头径向探测为主，直探头轴向探测和斜探头周向及轴向探测为辅。

▪环形—直探头轴向探测为主，直探头径向探测和斜探头周向探测为辅。

⑴、直探头径向和轴向检测▪直探头径向探测（检测纵向缺陷）；▪直探头轴向探测（检测径向缺陷）。

⑵、双晶直探头检测：

（检测近表面缺陷或薄件T＜45mm）

⑶、斜探头周向和轴向检测:

（检测倾斜缺陷）

三、锻件超声检测条件的选择

1、探头的选择▪纵波检测：

单晶直探头和双晶直探头（T＜45mm）▪单晶直探头碳钢和低合金钢：

2.5MHz，φ14－25mm奥氏体不锈钢：

0.5-2.0MHz，φ14－30mm▪双晶直探头:

5.0MHz晶片面积不小于150mm2.

（薄件或近表面缺陷检测）。

▪横波检测：

K1斜探头2、耦合选择：

▪表面状态：

▪平整均匀，无划伤、油垢、污物、氧化皮、油漆等，▪表面粗糙度Ra≦6.3μm▪耦合剂▪直接接触法－机油、浆糊、甘油、水玻璃（粗糙表面）▪液浸法－水3、试块的选择⑴、当T≥45mm时，单直探头，CS-2对比试块

⑵、当T<45mm时，双晶直探头，CS－3对比试块

⑶、检测面为曲面时，用CS－4对比试块或作曲率耦合补偿测定。

4、直探头检测面（检测方向）的选择NB/T47013.3-2015规定：

原则上从两个相互垂直的方向检测；T>400mm，应从相对两端面检测。

5.扫描速度和灵敏度的调节

（1）、扫描速度的调节▪内容：

包括探测范围调整和扫描比例调整。

▪探测范围调整—使工件中待检测区域能显示在示波屏上。

▪扫描比例调整—使示波屏时基扫描线水平刻度值与工件

中的实际声程成一定的比例关系。

▪目的：

在规定的探测范围内发现缺陷并对缺陷定位。

▪方法：

用具有平行面的试块（材质与工件相同或相近）

或工件的多次底波调整。

（2）、检测灵敏度的调节

▪底波调节法和试块法①、底波调节法▪适用条件：

工件有平行底面或圆柱曲底面，厚度T≥3N，底面光洁,无吸声性物质接触。

▪计算公式：

▪平面工件和实心圆柱体：

▪空心圆柱体：

“+”—外壁探测“－”—内壁探测▪调节方法：

将工件一次底波调至示波屏基准高度（80%），用衰减器（或增益）将仪器灵敏度提高ΔdB。

▪也可根据已知条件用通用AVG曲线查出Δ。

⑵、试块调节法①、单直探头检测▪应用场合：

T<3N，工件为非平行底面或圆柱曲面，底面粗糙。

▪试块：

CS-2标准试块。

▪方法：

按标准规定选取相应的试块。

在试块上移动探头找到平底孔最大回波，调节衰减器，将平底孔回波调节到示波屏基准高度（80%）▪注意：

当平底孔径或距离与标准不一致，且X≧3N时，可用计算法确定Δ：

当工件材质、表面粗糙度、表面形状与试块不同时，应进行以下补偿：

材料衰减补偿；表面耦合补偿和曲率补偿。

材料衰减和表面耦合补偿可按如图测定。

曲率补偿用CS－4对比试块测定。

NB/T47013.3-2015规定，用CS-2或CS-3Φ2平底孔作距波曲线，以此作为基准灵敏度。

提高6dB作为扫查灵敏度。

②、双晶直探头检测▪使用场合：

T<45mm或检测近表面缺陷。

▪方法：

试块法▪试块：

CS－31#（Φ2）对比试块。

▪方法：

▪测试该组平底孔回波，将其中最大回波调至示波屏高度80%。

▪在此灵敏度条件下作出该组平底孔的距离—波幅曲线，，并以此作为基准灵敏度。

提高6dB作为扫查灵敏度。

4、缺陷位置和大小的测定1、缺陷位置的测定设缺陷波前沿对应的水平刻度值为τx，缺陷至探头距离（深度）为Xf，则：

扫描比例为1:

n时：

Xf＝n·τx扫描比例为n:

1时：

Xf＝τx/n2、缺陷大小的测定（当量法、测长法、底波高度法）⑴、小于声束截面尺寸的缺陷▪当量法▪试块比较法（T<3N的缺陷）▪当量计算法（AVG法）（T≥3N的缺陷）▪平行底面工件和实心圆柱体▪空心圆柱体

⑵、大于声束截面尺寸的缺陷▪6dB测长法（端点6dB法）

五、锻件质量级别评定NB/T47013.3-2015规定标准将锻件中的缺陷分为四种，分别进行质量分级。

四种缺陷的等级应作为独立的等级分别使用。

1、单个缺陷的质量分级（Φ4±XXdB）

2、由缺陷引起底波降低量的质量分级（BG/BF）只适用于距离大于N的缺陷。

3、密集区缺陷当量平底孔（Φ）4、密集区缺陷面积点检测总面积的百分比（%）。

当缺陷被检测人员判定为危害性缺陷时，锻件的质量等级为Ⅴ级。

第二部分钢板超声检测

一、钢板加工及常见缺陷

1、钢板的加工工艺过程：

2、、钢板中的缺陷

1）常见缺陷：

　▪分层（夹层）：

钢坯中的残余缩孔或夹渣

轧制过程中被压扁而未焊合生成。

▪折叠：

钢坯表面突出部分被压扁而成。

▪白点：

钢板冷却过程中氢原子来不及扩散

而形成的氢裂纹。

存在于厚板中。

2）缺陷特点：

延轧制方向延伸，与轧制面平行，（故探伤采用直探头）。

二、钢板分类和检测方法

1）钢板的分类

▪薄板T＜6mm

▪中板T=6～40mm

▪厚板T＞40mm

2）检测方法

▪薄板（T＜6mm）—板波法（兰姆波法）

三、中厚板检测方法

▪检测面：

钢板任一轧制面；

▪方法：

纵波垂直探伤法；

▪探头：

单晶直探头或双晶直探头

▪耦合方式：

直接接触法或液浸法。

7.1.3探头与扫查方式的选择

1、探头的选择

▪型式：

单晶直探头—厚板（T>20）；

双晶直探头—薄板。

（6≦T≦60）

▪频率—2.5—5.0MHz

▪晶片直径—φ10—φ30

▪NB/T47013-2015规定：

2、钢板扫查方式

NB/T47013-2015规定的扫查方式

钢板边缘（50、75、100）100%扫查；

中心部分间距不大于50mm平行线或间距不大于100mm的格子线扫查。

4、扫描速度和灵敏度的调整

（1）、扫描速度的调节▪内容：

包括探测范围调整和扫描比例调整。

▪探测范围调整—使工件中待检测区域能显示在示波屏上。

▪扫描比例调整—使示波屏时基扫描线水平刻度值与工件

中的实际声程成一定的比例关系。

▪目的：

在规定的探测范围内发现缺陷并对缺陷定位。

▪方法：

用具有平行面的试块（材质与工件相同或相近）

或工件的多次底波调整。

（2）灵敏度的调整

NB/T47013-2015规定：

①、板厚小于等于20mm时，用平底试块调节，也可用被检板材无缺陷完好部位调节，此时用与工件等厚部位试块或被检板材的第一次底波调整到满刻度的50%，再提高10dB作为基准灵敏度。

②、板厚大于20mm时，按所用探头和仪器在φ5mm平底孔试块上绘制距离波幅曲线，并以此曲线作为基准灵敏度。

.

⑶、底波计算法（T≥3N）.

用钢板完好部位底波计算，结果应与试块法一致。

公式：

▪多次底波法：

如示波屏上出现5次底波，将B5调至屏高50%。

3、缺陷的判别与测定

1）、缺陷的判别

NB/T47013-2015规定：

在检测过程中，发现下列二种情况之一即作为缺陷：

a）缺陷第一次反射波（F1）波幅高于距离波幅曲线，或用双晶探头检测板厚小于20mm板材时，缺陷第一次反射波（F1）波幅大于或等于显示屏满刻度的50%；

b）底面第一次反射波（B1）波幅低于显示屏满刻度的50%，即B1＜50%。

4、缺陷的测定

⑴、缺陷位置的测定

▪深度—从扫描线刻度读出；

▪平面位置—根据探头位置在工件和记录上标示其座标位置。

⑵、缺陷大小测定

5、板材质量分级

5.3.9.1板材质量分级见表6和表7。

在具体质量分级要求时，表

6和表7应独立使用。

5.3.9.2在检测过程中，检测人员如确认板材中有白点、裂纹等危

害性（怀疑）缺陷存在时，应评为V级。

5.3.9.3在板材中部检测区域，按最大允许单个缺陷指示面积和任一1m×1m检测面积内缺陷最大允许个数确定质量等级。

如整张板材中部检测面积小于1m×1m，缺陷最大允许个数可按比例折算。

5.3.9.4在板材边缘检测区域，按最大允许单个缺陷指示长度、最大允许单个缺陷指示面积和任一1m检测长度内最大允许缺陷个数确定质量等级。

如整张板材边缘检测长度小于1m，缺陷最大允许个数可按比例折算。

5.3.8.1缺陷指示长度的评定规则

用平行于板材压延方向矩形框包围缺陷，其长边作为该缺陷的指

示长度。

5.3.8.2单个缺陷指示面积的评定规则

a）一个缺陷按其指示的面积作为该缺陷的单个指示面积。

b）多个缺陷其相邻间距小于相邻较小缺陷的指示长度时，按单个缺陷处理，缺陷指示面积为各缺陷面积之和。

▪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。

第三部分对接焊接接头超声检测

一、熔化焊焊接接头中的常见缺陷

⑴、气孔：

气孔是焊接过程中熔池高温时吸收的气体或冶金反应产生的气体在冷却过程中来不及逸出而残留在焊缝金属内形成的空穴。

呈球形或椭圆形。

有单个气孔、链状气孔和密集气孔。

⑵、夹渣：

焊后残留在焊缝金属中的熔渣或非金属夹杂物，分为点状和条状夹渣。

⑶、未焊透：

未焊透是焊接接头中母材与母材之间未完全熔化结合的缺陷，分为根部未焊透和中间未焊透。

⑷、未熔合：

焊接接头中母材与焊材之间未完全熔化结合的缺陷，分根部未熔合、坡口未熔合和层间未熔合

⑸、裂纹：

裂纹是焊接过程中或焊后在焊接接头中产生的局部的裂缝。

分热裂纹、冷裂纹和再热裂纹。

二、钢制承压设备对接焊接接头的超声检测方法

（NB/T47013-2015）

1、焊接接头超声检测技术级别的选择

NB/T47013-2015根据检测面数量、探头数量、横向缺陷检测要求和焊缝余高的磨平要求将检测技术分为A、B、C三级，A级要求最低，C级要求最高。

▪检测技术级别应根据有关规范、标准和设计图样的规定选用。

承压设备对接焊接接头超声检测一般选用B级。

6.3.2.3.2A级检测

A级适用于工件厚度为6mm~40mm焊接接头的检测。

可用一种K值斜探头采用直射波法和一次反射波法在焊接接头的单面双侧进行检测。

如受条件限制，也可选择双面单侧或单面单侧进行检测。

一般不要求进行横向缺陷的检测。

6.3.2.3.3B级检测

a）B级适用于工件厚度为6mm~200mm焊接接头的检测；

b）焊接接头一般应进行横向缺陷的检测；

c）对于按附录N要求进行双面双侧检测的焊接接头，如受几何

条件限制或由于堆焊层（或复层）的存在而选择单面双侧检测时，还6.3.2.3.4C级检测

a）C级适用于工件厚度大于等于6mm-500mm焊接接头的检测；

b）采用C级检测时应将焊接接头的余高磨平。

对焊接接头两

侧斜探头扫查经过的母材区域要用直探头进行检测，检测方法按3.7

的规定进行；

c）工件厚度大于15mm对接焊接接头一般应在双面双侧进行检

测，如受几何条件限制在双面单侧检测时，还应补充探头作近表面缺

陷检测；

d）工件厚度大于40mm对接焊接接头，还应增加直探头检测；

e）对于单侧坡口角度小于5°的窄间隙焊缝，如有可能应增

加与坡口表面平行缺陷的有效检测方法；

f）焊接接头应进行横向缺陷的检测。

6.3.2.3.5用两种或两种以上K值斜探头检测时，探头间折射角相

差不应小于10°。

6.3.7母材的检测

对于C级检测或必要时，斜探头扫查声束通过的母材区域，应

先用直探头检测，以便检测是否有影响斜探头检测结果的分层或其他

种类缺陷存在。

该项检测仅作记录，不属于对母材的验收检测。

母材检测的要点如下：

a）检测灵敏度：

将无缺陷处第二次底波调节为显示屏满刻度的100%。

b）凡缺陷信号幅度超过显示屏满刻度20%的部位，应在工件表面作出标记，并予以记录。

2、检测方法和检测条件的选择

1）、检测面的准备

⑴、检测面：

包括检测区和探头移动区。

6.3.4检测区

6.3.4.1检测区由焊接接头宽度和焊接接头检测区厚度表征。

6.3.4.2焊接接头宽度应是焊缝本身，再加上焊缝两侧各10mm确定。

V型坡口对接接头检测区示意见图16。

6.3.4.3对接焊接接头检测区厚度应为工件厚度加上焊缝余高。

6.3.5.1探头移动区宽度

6.3.5.1.1探头移动区宽度应能满足检测到整个检测区。

见图17。

6.3.5.1.2采用一次反射法检测时，探头移动区宽度应大于或等于

1.25P（L＝1.25P=2.5TK，L＝1.25P=2.5Ttanβ）

6.6.5.1.3采用直射法检测时，探头移动区宽度应大于或等于0.75P（L＝0.75P=1.5TK，L＝0.75P=1.5Ttanβ）。

⑶、检测面应清除油漆、焊接飞溅、铁屑、油垢及其他异物，

以免影响声波耦合和缺陷判断。

检测面应平整，检测面与探头楔块面

或保护膜间的间隙不应大于0.5mm，其表面粗糙度Ra值应小于或等于25μm。

检测面一般应进行打磨。

2）、耦合剂的选择

⑴、常用耦合剂—机油、变压器油、化学浆糊、纤维素。

⑵、工作量较小，质量要求较高时可用甘油。

⑶、自动检测：

水。

3）、探头频率和K值的选择

⑴、频率选择：

2.5—5.0MHz

⑵、斜探头的K值（角度）选取参照下表规定。

条件允许时，应尽量采用较大K值探头。

3、标准和对比试块

1）、标准试块CSK-ⅠA（测入射点、K值、调节扫描速度）

2）、对比试块

CSK-ⅡA

（制作距离—波幅曲线，调灵敏度及评定缺陷）

CSK-ⅣA

（制作距离—波幅曲线，调灵敏度及评定缺陷）

4、超声仪扫描速度的调节

1）、水平法（CSK-ⅠA试块）

计算R50和R100声程对应的水平距离

把L1和L2调到水平刻度的相应位置。

2）、深度法（CSK-ⅠA试块）

计算R50和R100声程对应的深度距离

把h1和h2调到水平刻度相应位置。

5、距离—波幅曲线和灵敏度调节

1）、距离—波幅曲线

⑴、距波曲线的组成

▪三线：

评定线（EL线）、定量线（SL线）、判废线（RL线）

▪三区：

▪Ⅰ区：

评定线与定量线之间区域（包括评定线）

▪Ⅱ区：

定量线与判废线之间（包括定量线）

▪Ⅲ区：

判废线以上（包括判废线）

⑵、距离波幅曲线的用途

▪调节检测灵敏度

▪评定缺陷

2）距离波幅曲线灵敏度的选择

⑴、T＝6—200mm

T>200—500mm

3）、距离波幅曲线的绘制和应用

⑴、距离波幅曲线的绘制

▪距波曲线在横孔对比试块（如CSKⅡA、CSKⅣA）等上实测绘制。

先绘制参考线（φ2、φ6等），再按距波曲线灵敏度绘制三条线。

▪面板曲线绘制：

面板曲线只绘制参考线（φ2×40等），工件较薄时，可用同一灵敏度绘制，工件厚度较大，示波屏上绘不下时，可分段绘制，不同厚度段用用不同的灵敏度，不同深度的缺陷按各段曲线灵敏检测和评定。

⑵、距波曲线的应用

▪调节基准灵敏度

▪按最大声程处评定线对应的波幅值调节基准灵敏度。

▪利用距波曲线评定缺陷级别

波幅位于Ⅰ区以下的非裂纹类缺陷均有为Ⅰ级；波幅位于Ⅲ区的缺陷均为Ⅲ级；波幅位于Ⅰ区、Ⅱ区的缺陷按单个缺陷指示长度和多个缺陷累计长度评级。

6、扫查方式

1）、锯齿形扫查（检测纵向缺陷）

2）、前后、左右、转角、环绕扫查

▪前后扫查：

确定缺陷水平距离和深度

▪左右扫查：

测定缺陷指示长度

▪转角扫查：

确定缺陷取向

▪环绕扫查：

确定缺陷形状

3）、平行和斜平行扫查（检测横向缺陷）

7、缺陷评定和质量分级

1）、缺陷位置的测定

在缺陷最大反射波位置确定缺陷的平面位置和垂直深度d。

确定平面位置，要确定其水平距离Lf，从探头入射点往前量Lf，若未到达焊缝或超出焊缝，则可能为假缺陷，若量到焊缝上，则缺陷在其正下方。

⑴、水平定位法.

直射法：

lf-直接读出；df=lf/K

一次反射法：

l-直接读出；

df=2T-lf/K

⑵、深度定位法：

.、

直射法：

df-直接读出;lf=Kdf

一次反射法：

df=2T-d'lf=Kdf

2）、缺陷波幅度的测定

在缺陷反射波最大位置，由距离—波幅曲线

▪确定波幅所在区域（如Ⅱ区）；

▪确定缺陷的波幅，以SL±xxdB表示。

3）、缺陷指示长度测定.

▪当缺陷反射波只有一个高点，且位于Ⅱ区或Ⅱ区以上时，使波幅降到荧光屏满刻度的80%后，用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，使波幅降到荧光屏满刻度的80%后，应以端点6dB法测其指示长度；

▪当缺陷反射波峰位于Ⅰ区，如认为有必要记录时，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。

8、焊接接头的质量分级

⑴、NB/47013-2015标准将焊接接头质量分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个等级，Ⅰ级质量最高，Ⅲ级最低。

⑵、焊接接头质量评定

▪无缺陷和位于Ⅰ区以下的非危害缺陷评为Ⅰ级；

▪位于Ⅲ区的缺陷评为Ⅲ级；

▪检测人员判定为裂纹等危害性缺陷评为Ⅲ级；

▪位于Ⅰ区、Ⅱ区的缺陷按分级表评级。