超声检测

中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE超声检测技术中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE概述目前，无损检测技术已经在机械制造、冶金、石油化工、兵器、船舶、航空与航天、核能、电力、建筑、交通等行业获得广泛应用，成为控制产品质量、保证设备安全运行的极为重要的技术手段，在工业领域，目前最常用的有超声波检测、射线检测、渗透检测、涡流检测、磁粉检测等。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE.每一种无损检测方法都有其适用的检测对象与检测能力范围以及局限性，各种方法对缺陷的检出几率既不会是100％，也不会完全相同。例如，射线照相检测和超声检测两种方法主要都是用于探测被检物内部的缺陷，射线照相检测适用于探测被检物内部的体积型缺陷，如气孔、夹渣、缩孔、疏松等，超声检测适用于探测被检物内部的面积型缺陷，如裂纹、白点、分层和焊缝中的未熔合等。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE.射线照相检测常被用于检测小型金属工件和焊缝，超声检测常被用于检测金属锻件、型材和焊缝。在对焊缝中危害性较大的缺陷如裂纹的检出能力上，超声检测通常要优于射线照相检测。但是射线照相检测和超声检测，两者对同一被检物的检测结果不会完全一致。又例如涡流检测和磁粉检测是用于探测被检物表面和近表面的缺陷，而渗透检测则只能用于探测被检物表面开口的缺陷。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE.超声波检测的优点是穿透力强、设备轻便、检测成本低、检测效率高，能即时知道检测结果（实时检测），能实现自动化检测，在缺陷检测中对危害性较大的裂纹类缺陷特别敏感等。超声波检测的缺点是通常需要耦合介质使声能透入被检物，需要有参考评定标准，特别是显示的检测结果不直观，因而对操作人员的技术水平有较高要求等，此外，对于小而薄或者形状较复杂，以及粗晶材料等工件检测还存在一定困难，检测结果无直接见证记录。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE.超声检测中评定中的缺陷当量大小，是指缺陷的回波幅度与一定尺寸的人工反射体的回波幅度相同。但是缺陷的实际尺寸与标准人工反射体的尺寸并不相同，这是因为缺陷的回波幅度大小受被检工件的材料以及缺陷本身的性质、大小、形状、取向、表面状态等多种因素的影响，同时还与超声波的自身特性有关，因此引入了“当量”---相当的量这个概念作为定量衡量缺陷大小的标准。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE.此外，根据超声检测的结果判断缺陷的性质（定性）问题尚未很好解决，目前还主要是依靠检测人员的实践经验、技术水平以及对被检工件的材料特性、加工工艺特点、使用状况等的了解来进行综合的主观判断。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE超声脉冲反射法检测的一般步骤①超声检测面的选择------当超声束与工件中缺陷延伸方向垂直，或者说与缺陷面垂直时，能获得最佳反射，此时缺陷检出率最高。因此，在被检工件上应选择能使超声束尽量与可能存在的缺陷其延伸方向垂直的工件表面作为检测面.中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE•.中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE.②检测面的制备------超声波是通过被检工件表面进入工件内部的，检测面光洁度的优劣影响声能的透射效果并可能产生干扰，因而对超声检测结果的准确性与可靠性有很大影响。不同超声检测方法对检测面光洁度的一般要求：接触法纵波检测≤3.2μm水浸法纵波检测≤6.3μm接触法横波检测≤3.2μm中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE.③耦合方法的确定接触法----超声探头与工件检测面直接接触，其间以机油、变压器油、润滑脂、甘油、水玻璃（硅酸钠Na2SiO3）或者工业胶水、化学浆糊等作为耦合剂，或者是商品化的超声检测专用耦合剂。水浸法----超声探头与工件检测面之间有一定厚度的水层中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE•常用物质20℃时的声速和声阻抗中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE.④检测条件的准备-----选择适当的超声探伤仪、超声探头、参考标准试块、采用计算法时的计算程序、距离-波幅曲线或AVG曲线制作、灵敏度补偿等，以及在检测前对仪器的校准（时基线校正、起始灵敏度设定等）。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE•对探伤仪性能要求：•频率：0.5～10MHz。•垂直线性：在荧光屏满刻度的80％范围内呈线性，误差≯5％。•水平线性：误差≯1％。•衰减器：80dB以上连续可调，步进级每档≯2dB，精度为任意相邻12dB误差在±1dB以内，最大累计误差≯1dB。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE•对探头的要求有：•晶片面积一般≯500mm2，且任一边长原则上≯25mm。•单斜探头声束轴线水平偏离角≯2°，主声束垂直方向不应有明显的双峰。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE•对超声探伤仪和探头的系统性能要求有：•在达到所探工件的最大检测声程时，其有效灵敏度余量应≮10dB。•仪器和探头的组合频率与公称频率误差≯±10％。•仪器和直探头组合的始脉冲宽度(在基准灵敏度下)的要求有，对于频率为5MHz的探头，宽度≯10mm；对于频率为2.5MHz的探头，宽度≯15mm。•(4)直探头的远场分辨力应≮30dB，斜探头的远场分辨力应≮6dB。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE标准试块•钢板用标准试块有CBI和CBⅡ。•锻件用标准试块有CSI，CSⅡ和CSⅢ。•焊接接头用标准试块有CSK-ⅠA，CSK-ⅡA，CSK-ⅢA，CSK-ⅣA，GS1～GS4和T形等。•管件用标准试块有：管纵向人工缺陷试块和管横向人工缺陷试块。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE对比试块•对比试块的外形尺寸和表面粗糙度应能代表被检工件的特征，试块厚度应与被检工件的厚度相对应。如果涉及到检测两种或两种以上不同厚度部件焊接接头时，试块厚度应由其最大厚度来确定中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE超声检测灵敏度补偿•耦合补偿：在检测和缺陷定量时，对表面粗糙度引起的耦合损失进行补偿。•衰减补偿：检测和缺陷定量时，对材质衰减引起的检测灵敏度下降和缺陷定量误差进行补偿。•曲面补偿：对检测面是曲面的工件，采用曲率半径与工件相同或相近的对比试块，通过对比试验进行曲面补偿。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE.⑤检测扫查-----在被检工件的检测面上使用超声探头进行扫查，应确保超声束能覆盖所有被检查的区域。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE.⑥缺陷评定-----对发现的缺陷进行定位（缺陷在工件中的埋藏深度与水平位置）、定量（缺陷大小、面积、长度）的评定并作出标记，必要时还需要判定缺陷的性质或种类，亦即定性评定。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE•缺陷类型•缺陷类型主要分为点状、线状、体积状、平面状和多重性五种缺陷•缺陷类型识别：一般是通过探头从两个方向扫查(即前后和左右扫查)，观察其回波动态波形来进行的。必要时，宜采用两种以上声束方向作多种扫查，包括前后、左右、转动和环绕扫查，以此对各种超声信息进行综合评定来识别缺陷。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE缺陷性质的估判程序•无价信号：凡反射波幅低于评定线或按本部分判断为合格的缺陷信号原则上不予定性。•波幅超标信号1凡可判断为点状的缺陷一般不予定性。•波幅超标信号2凡判定为线状、体积状、平面状或多重性的缺陷，应进一步测定和参考缺陷平面、深度位置、缺陷高度、缺陷各向反射特性、缺陷取向、缺陷波形、动态波形、回波包络线和扫查方法等参数，同时结合工件结构、坡口形式、材料特性、焊接工艺和焊接方法进行综合判断，尽可能定出缺陷的实际性质。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE缺陷性质估判的依据•①工件结构与坡口形式。•②母材与焊材种类。•③焊接方法和焊接工艺。•④缺陷几何位置。•⑤缺陷最大反射回波高度。•⑥缺陷定向反射特性。•⑦缺陷回波静态波形。•⑧缺陷回波动态波形。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE.⑦记录与判断----记录检测结果，对照技术条件和验收标准作出合格与否的判断，得出检测结论，签发检测报告。中国特种设备检测研究院CHINASPECIALEQIPMENTINSPECTIONANDRESEARCHINSTITUTE⑧处理------将检测发现问题的工件作出标记，隔离待处理，对合格工件给予合格标记转入下道生产工序或周转程序。