超声波无损检测第8章

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1、超声检测娄旭耀河南省锅炉压力容器安全检测研究院2011年6月第七章板材和管材超声检测7.1钢板超声检测薄板—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）板材分类(从超声检测的角度)：薄板δ<6mm中板6mm≤δ≤40mm厚板δ>40mm7.1.1钢板中常见缺陷分层、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。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

2、置没有一定规律，故出现在钢板中位置也无序。分层是以上缺陷轧制而成，大多与钢平行，且具有固定走向。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。折叠和重皮—钢板表面局部形成互相折合的双层金属。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，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。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。7.1.2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

3、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）；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

4、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。无缺陷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。小缺陷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。大缺陷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。与液浸法区别是耦合层较薄，耦合剂/钢板的界面反射波在始脉冲宽度以内在显示屏上看不到。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

5、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。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。叠加效应条件：a小缺陷

6、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）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，这种方法称为多次重合法,如图所示。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。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。依此类推一般较为常用的是四次重合法。

7、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：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？应用水浸多次重合法检测不仅可以减小近场区的影响，而且可以根据多次底波衰减情况来判断缺陷严重程度，一般常用四次重合法。对充水直探头的要求：①为满足多次重合法要求，水层厚度要连续可调。②调至不同厚度时，必须保证发射的声束与钢板表面垂直。③充水探头内水套管内径必须大于最大水层厚度时声束直径。④进出水

8、口位置应大于最大水层可调厚度，且出水口应小于进水口，