焊缝超声波探伤——（第三节 焊缝超声波探伤定位）

第四章 焊缝超声波探伤 第三节 焊缝超声波探伤定位 超声波探伤定位的方法是利用已知尺寸的试块(或工件)作为反射体来调节探伤仪的时间轴，然后根据反射波出现在时间轴上的位置，确定缺陷的位置。 一、斜探头定位与直探头定位的区别 纵波探伤时定位比较简单，如探测100mm厚的工件，可把底面回波调在10格，则每格代表工件中的声程(或垂直距离)为100/10=10(mm)。(因耦合层极薄，可忽略不计)。探伤时，若在6格出现缺陷波，则缺陷离工件表面的距离为6×10=60mm。 横波探伤时的定位比较复杂(见图5–7所示)，与纵波探伤相比有三点区别： ① 超声波射到底面时无底面回波(故时间轴需在试块上预先调节)； ② 有机玻璃斜楔内一段声程OO((称斜探头本体声程)在中薄板焊缝探伤定位时不能忽略，必须加以考虑。 ③ 超声波的传播路线为O(OAB(或O(OB)折线，定位时，必须得用三角公式进行计算。 二、斜探头探伤定位基本原理 焊缝探伤前，一般先进行斜探头入射点和折射角的测定，以及时间轴的调节。故入射点O和折射角(是已知的，示波屏上扫描线每格所代表的距离(可以是水平距离、垂直距离或声程)也是可知的。这样，在直角三角形中，知道一只角、一条边、则其他两条边也可求出，故缺陷位置(缺陷离探头入射点的水平距离和深度)便可确定。 根据时间扫描线调节方法的不同，可分三种定位法： 1. 水平定位法 即时间扫描线与水平距离成相应的比例关系。 2. 垂直定位法 即时间扫描线与深度距离成相应的比例关系。 3. 声程定位法 即时间扫描线与声程距离成相应的比例关系。 一般板厚≤24mm时，用水平定位法、板厚≥32mm时用垂直定位法。时间轴的调节，其最大测定范围应在1S～1.5S之间(1S为一个跨距的声程距离)。 三、焊缝超声波探伤定位的常用方法 多年来，不少厂矿企业中的检测人员根据自己产品的特点，经过不断摸索、反复实践，已 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 出了好多简便、有效的定位方法，下面仅介绍几种常用的定位方法。 1. 计算法 计算法定位是应用得比较早的一种方法。由于采用计算法定位比较麻烦，故目前已很少应用。但此法是探伤定位的基础，掌握其原理后，在实际探伤中将有很大帮助，故作为一种方法介绍。其定位原理见图4–8所示。 图中：A—横孔；(—孔深；O—入射点；(—折射角；l—横波在钢中声程；l0—有机玻璃本体声程；S1—入射点到横孔的水平距离；x0—探头中纵波声程在示波屏上所占格数；x1—钢中横波声程在示波屏上所占格数；x—整个声程所占的格数；l(0—有机玻璃中本体声程转换成相当于钢中横波声程。 根据声速比则有： 从图中可看出： 则示波屏上每格所代表的水平距离为： (4–4) 当使用探头折射角(=67°、l0=12mm、x取5格，则根据式(4–4)可求得不同板厚时的Sx值，见表4–3： 表4–3 不同板厚时的Sx值 板厚T(mm) 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Sx(mm) 8.3 9.2 10.2 11.2 12.1 13.0 14.0 14.9 15.9 16.3 探伤时，若已知缺陷波在波屏上的格数x(，则缺陷离探头入射点的水平距离为： 同理，当采用深度定位法时，则每格所代表的垂直距离Sy为： (4–5) 当采用声程定位法时，则每格所代表的声程距离为： (4–6) 计算法水平定位步骤如下： ① 测入射点O；② 测折射角(；③ 扫射孔深等于板厚的横孔A，找到最高回波，调至5格(x=5)；④ 按式(4–4)计算Sx值，或查表Sx值；⑤ 探伤中出现缺陷波，其缺陷水平距离 ； ⑥ 缺陷深度 。 例如，用上述探头探测板厚(T)为20mm的焊缝，探伤中在示波屏4格出现一个缺陷波，求缺陷到探头入射点的水平距离。 解：缺陷到探头入射点的水平距离 式中： x=5， =4； 则 =47－(5－4)×12.1 35 mm 答：缺陷离探头入射点的水平距离为35 mm。 计算法定位具有如下优点： a. 定位原理比较清楚；b. 底波位置明确； c. 一次底波调到5格时，示波屏最大测定范围肯定大于1S； d. 调节时间轴可用试块，也可在工件上进行调节； e. 对于厚度较大的工件，如T=200mm以上，则斜探头本体声程l0可忽略，其定位方法和直探头相似。例如工件厚度T=200mm，将一次底波调到10格，则每格就代表深度20mm。探伤时若5格出现缺陷波，则缺陷的深度即为100mm。 2. 圆弧面试块比较法 由于此法调节时间轴比较简便，故目前应用最普遍。 时间扫描线调节可利用下述圆弧面试块：IIW试块的R100圆弧面和圆心槽口；IIW2试块的R25和R50圆弧面；CSK–IA的R50、R100圆弧面，以及半圆试块的两个圆弧面等。调节时只要将探头入射点对准圆心，通过调节仪器的水平和细调，将圆弧面反射波(和圆心处槽口的反射波)调到所需要的位置。 时间轴调节方法举例如下： 例题1： 要求用K2探头在CSK–IA试块上以水平1∶1调节时间轴。 调节方法如下： ① 探头入射点对准圆心(见图4–9所示)； ② 分析可能产生的圆弧面反射波(R50、R100)； ③ 计算圆弧面的水平距离； S1=R50·sin63.4°=44.7mm，S2=R100·sin63.4°=89.4mm或 ， 。 ④ 要求水平1∶1，表示每格代表水平距离10mm，则将两圆弧面反射波通过水平、细调分别调到 格和 格； ⑤ 此时，斜探头本体声程已移出，从入射点开始，示波屏每格代表水平距离10mm。 图4–9 水平和垂直1∶1调节法 例题2： 要求K2斜探头在CSK–IA试块上，以垂直1∶1调节时间轴。 调节方法如下： ① 探头入射点对准圆心； ② 分析可能产生的圆弧面反射波(R50、R100)； ③ 计算圆弧面的垂直距离； H1= R50·cos63.4° 22.3mm，H2= R100·cos63.4°=44.7mm或 ， ④ 要求垂直1∶1，表示每格代表垂直距离10mm，则将两圆弧面反射波通过水平和细调分别调到 格和 格(见图4–9所示)； ⑤ 此时，斜探头本体声程已移出，从入射点开始，示波屏每格代表垂直距离10mm。 例题3： 要求K2斜探头在R33.3的半圆试块上，以水平1∶1调节时间轴。 调节方法如下： ① 探头入射点对准圆心； ② 分析可能产生的圆弧面反射波(R33.3和R33.3×3)； ③ 计算圆弧面的水平距离： S1= R33.3·sin63.4° 30mm； 3S1=3R33.3·sin63.4° 90mm； ④ 将两个回波分别调到3格和9格(见图4–10所示)； ⑤ 此时，斜探头本体声程已移出，从入射点开始示波屏每格代表水平距离10mm。各种试块调节时间轴的方法见图4–11所示。 a. 声程1∶2(或测定范围为200mm)每格代表声程20mm b. 声程1∶1(或测定范围为100mm)每格代表声程10mm c. 测定范围：125mm声程1∶1.25 d. 垂直1∶1(每格代表垂直距离10mm) 例题1： 用K2斜探头，以水平1∶1调节时间轴，探测厚度为20mm的工件，探伤时，在3格和6格出现两个缺陷波，求这两个缺陷的位置。 解： 因为是水平1∶1调节时间轴，缺陷波在3格，即表示缺陷离探头入射点的水平距离为30mm，缺陷距探测面深度为： 。 缺陷波在6格，表示缺陷离探头入射点的水平距离为60mm，则缺陷深度为： 。 显然H＞T，表示超声波经过底面反射到缺陷，此时，缺陷离工件表面的深度为： 2T－H=2×20－30=10mm (a) 声程1∶2(或测定范围为200mm) (b) 声程1∶1(或测定范围为100mm) 第格代表声程20mm 第格代表声程10mm (c) 测定范围：125mm声程1∶1.25 (d) 垂直1∶1(第格代表垂直距离10mm) 图4–11 各种试块调节时间轴的方法示意图 例题2： 用K2斜探头，以垂直1∶1调节时间轴，探测厚度为40mm的工件，探伤时，在3格和6格出现两个缺陷波，求这两个缺陷的位置。 解：因为是垂直1∶1，故缺陷波1在3格出现，表示缺陷深度为30mm。缺陷1离探头入射点的水平距离为： l1=K·H=2×30=60mm。 缺陷波2在6格出现，表示缺陷2的计算深度为60mm，此时，H＞T，则缺陷2的实际深度为： 2T－H=2×40－60=20mm。 缺陷2离探头入射点的水平距离为： l2=K·H=2×60=120mm。 3. 薄板试块1∶1法 薄板试块的尺寸及时间轴调节方法见图4–12所示。 薄板试块的尺寸为3×20×150mm，距试块两端30mm，各钻了一个(1的柱孔和一个(1的横孔。 时间轴调节方法如下： 将探头前沿与试块(1柱孔对齐，适当提高灵敏度，此时荧光屏上会同时出现两个反射波，前面一个是(1柱孔回波，后面一个是板边反射回波。通过调节水平和细调旋钮将这两个反射回波分别解在3格和6格上，这时，时间轴就调成水平1∶1关系，即示波屏每一格代表水平距离10mm(3格开始，从前沿算起)。 对于一般规格的斜探头，其探头前沿距离和本体声程相加，基本接近钢的水平距离30mm，此时始波接近零位。 对于大尺寸斜探头，其探头前沿距离和本体声程相加，大于钢中水平距离30mm，此时始波不在零位，而是偏左。 对于小尺寸斜探头，则始波在零位右边。 定位方法举例： 用K2斜探头(前沿距离为18mm)以薄板试块1∶1调节时间轴，探测工件厚度为16mm的焊缝，若在6格出现一个缺陷回波，求此缺陷离探头入射点的水平距离和垂直距离。 解：缺陷波在6格出现一个缺陷回波，表示缺陷离探头前沿的水平距离为30mm，则缺陷离探头入射点的水平距离为： l=30+18=48mm 缺陷深度为 ＞T， 缺陷离工件表面深度为： 2T－H=2×16－24=8mm。 答：此缺陷离探头入射点的水平距离为48mm；离工件表面的深度为8mm。 4. 横孔试块比例法 横孔试块比例法是用两个不同孔深的横孔作为反射体来调节时间轴，使水平距离或被探测深度与示波屏刻度板上反射波位置成一定比例，前者为水平定位法，后者为垂直定位法，见图4–13所示。 用横孔试块比例调节时间轴时，由于A孔和B孔反射回波不会同时出现在示波屏上，所以需前后反复校验。 从以上介绍的几种不同定位方法来看，圆弧面试块比例法比较简便，故应重点掌握。要求能够在给定任何型式试块、任何探头时，均能调到指定要求的比例，同时，还要求在探测不同声速材料时，能进行正确定位。 例题1： 用K2斜探头，要求在IIW试块上以水平1∶1调节时间轴 解：根据圆弧面试块比例法的调节方法如下： ① 探头入射点对准圆心 ② 分析可能产生的反射回波(R100和圆心槽口)； ③ 计算反射回波的水平距离： S1= R100·sin63.4°=89.4mm， S2=2 R100·sin63.4°=178.8mm； ④ 要求水平1∶1，表示每格代表水平距离10mm，则应将两个反射回波分别调在 格和 格； ⑤ 由于示波屏只有10格，无法看到17.88格，为此，需借助仪器的延迟开关先将R100的圆弧面反射波调到0格，槽口反射波调在8.94格，然后，通过延迟开关将R100圆弧面反射波调到8.94格，这样，槽口反射波就在17.88格；见图4–14所示。 ⑥ 此时斜探头本体声程已移出，从入射点开始，示波屏每格代表水平距离10mm，即达到水平1∶1的要求。 图4–13 横孔试块比例法 图4–14 延迟法调节时间轴 例题2 仪器测距标度已校准为每格相当于钢(Cs=3230m/s)的横波声程20mm，现用K1斜探头探测厚度为40mm，横波声速为4100m/s的板材，发现一缺陷回波显示于标度6格上，求此缺陷的声程、水平距离和垂直距离各为多少？ 解：由于声速改变，斜探头折射角也跟着变化： 板中的折射角为： ((= 63°54( 且板材中每格所代表的声程也跟着变化， 。 板材中的声程为152mm，这样，缺陷的水平距为： sin((= 152×sin63°54( 。 缺陷深度 63°54( ＞T 缺陷离工件表面的深度为2T－67mm=13mm。 答：缺陷的声程距离为152mm，水平距离为136mm，缺陷离工件表面的深度为13mm。 � EMBED Photoshop.Image.5 \s ��� 图4–7 横波探伤定位示意图 � EMBED Photoshop.Image.5 \s ��� 图4–8 计算法定位原理 � EMBED Photoshop.Image.5 \s ��� 图4–10 半圆试块水平1∶1调节示意图 � EMBED Photoshop.Image.5 \s ��� 图4–12 薄板试块及其时间轴的调节 超声波探伤http://bbs.chinatesting.com.cn/forum.php _1234567905.unknown _1234567913.unknown _1234567921.psd _1234567925.unknown _1234567929.psd _1234567931.unknown _1234567933.unknown _1234567934.unknown _1234567935.unknown _1234567932.unknown _1234567930.unknown _1234567927.unknown _1234567928.psd _1234567926.unknown _1234567923.psd _1234567924.unknown _1234567922.psd _1234567917.unknown _1234567919.unknown _1234567920.unknown _1234567918.unknown _1234567915.unknown _1234567916.psd _1234567914.unknown _1234567909.unknown _1234567911.unknown _1234567912.unknown _1234567910.psd _1234567907.unknown 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