距离-波幅曲线的制作与焊缝探伤.doc

实验六  横波距离—波幅曲线的制作与焊缝探伤

一、实验目的
1、掌握横波斜探头入射点、K值(或折射角)的测试方法。
2、掌握按深度或水平距离调节横波扫描速度的方法。
3、掌握横波探伤时灵敏度的调节方法。
4、掌握横波距离－波幅曲线的测试方法。
5、掌握中厚板对接焊缝探伤时缺陷定位和定量方法。

二、原理
1、横波声场与距离－波幅曲线
目前探伤中广泛应用的横波是通过波型转换得到的，整个声场实际上由斜楔中的纵波声场和工件中的横波声场组成。为了便于讨论和计算，引进了假想波源，横波声场是由假想波源发射出来的。假想波源发射的横波声场声压分布类似于纵波声场，同样存在近场区、远场区和半扩散角，只是在入射平面内半扩散角不对称，θ上＞θ下。
由于横波声场的理论推导计算比较复杂。也不成熟，因此在焊缝横波探伤中常利用距离－波幅曲线来对缺陷定量和评价焊缝的质量级别。距离－波幅曲线是描述某一特定规则反射体的回波高度随距离变化的曲线。AVG曲线簇中的任意一条曲线就是距离－波幅曲线。

距离－波幅曲线可以通过试块实测得到,也可出通用AVG曲线或理论计算公式得到，但后两种方法只适用于χ≥3N的情况，而焊缝探伤中往往是在χ＜3N以内，因此焊缝探伤用的距离－波幅曲线一般是在试块上实测得到的。JB1152—81标准规定用CSK—ⅡA或CSK—ⅢA试块实测距离—波幅曲线。
JBll52-81标准规定的距离－波幅曲线如图6.1所示。曲线由定量线、测长线和判废线组成。测长线与定量线之间为I区，定量线与判废线之间(含定量线)为Ⅱ区，判废线以上(含判废线)为Ⅲ区。
定量线、测长线、判废线之间的距离与板厚和所用试块有关，具体根据表6.1确定。

表6.1 距离－波幅曲线的灵敏度
试块型式
板厚（mm）
测长线
定量线
判废线
CSK—ⅡA
8--46
Φ2×40-18dB
Φ2×40-12dB
Φ2×40-4dB
>46—120
Φ2×40-14dB
Φ2×40-8dB
Φ2×40+2dB
CSK—ⅢA
8—15
Φ1×6-12dB
Φ1×6-6dB
Φ1×6+2dB
>15—46
Φ1×6-9dB
Φ1×6-3dB
Φ1×6+5dB
>46—120
Φ1×6-6dB
Φ1×6dB
Φ1×6+10dB
2、斜探头的入射点和K值(或折射角)
斜探头的入射点是指探头发射的声束轴线与探头楔块底面的交点。入射点至探头前沿的距离为斜探头前沿长度。
斜探头的折射角是指工件中横波折射角βs，横波折射角的正切称为探头的K值。即K=tgβs。
3、扫描速度和灵敏度
调节横波扫描速度有三种方法：声程法、深度法和水平距离法。在焊缝探伤中常用深度法和水平距离法。当板厚T≥200mm时，一般采用深度法，当板厚T＜20mm时，一般采用水平距离法。
深度法是调节仪器使示波屏上水平刻度值与反射体的深度成比例，仪器直接显示反射体的深度。水平距离法是调节仪器使示波屏上水平刻度值与反射体的水平距离成比例，仪器直接显示反射体至入射点的水平距离。
 焊缝探伤中规定探伤灵敏度不低于测长线。
4、缺陷定位和定量   
(1)定位
①当仪器按深度1:1调节扫描速度，缺陷波前沿所对的刻度值为τf时：
若τf≤T，说明此缺陷是一次波发现的，则缺陷的深度df，和水平距离lf为：
                       (6.1)
若T＜τf≤2T，说明此缺陷是二次波发现的，则：
                (6.2)
    ②当仪器按水平1:l调节扫描速度，缺陷波前沿所对的刻度值为τf时：若τf≤KT，说明此缺陷是一次波发现的，则：
                       (6.3)
若KT＜τf≤2KT，说明此缺陷是二次波发现的，则：
                                       (6.4)
(2)定量：在焊缝探伤中，对位于定量或定量线以上的缺陷要进行波幅和指示长度的测定。
首先找到缺陷波的最高回波，测出它与基准波高的dB差。然后测其指示长度。
当缺陷波只有一个高点时，用半波高度法(6dB)测其指示长度。
当缺陷波有多个高点时，若缺陷端部波高在I区，则用端点半波高度法测其指示长度；若缺陷端部波高于I区，则用绝对灵敏度法测其指示长度，测长灵敏度为测长线。最后根据验收标准对焊缝进行评级。

三、实验用品
1、仪器：CTS—22型或CTS—26型。
2、探头：2.5P12×12K2或2.5P14K2探头。
3、试块：CSK—IA、CSK—IA或CSK－Ⅲ试块。
4、耦合剂：甘油、机油或浆糊。
5、带缺陷的对接焊缝试样，T=20或30mm。

四、实验内容与步骤
设焊缝试样T=30mm，采用CSK-ⅢA试块。
1、距离－波幅曲线的测试
(1)调节仪器，使时基扫描线清晰明亮．并与水平刻度线重合。[抑制至]“0”。
(2)测定探头的入射点和K值：探头置于CSK—IA试块上，对准R100圆弧面，平行移动探头，找到最高回波，这时试块上R100圆心正对的楔块底面上的点就是入射点，用铅笔作好标记，并量出探头的前沿长度l0。然后将探头对准φ50(或φ1.5)，找到最高回波，这时入射点正对的试块上的刻度值就是探头的K值。
(3)按深度1：1调节扫描速度
①用[水平)将示波屏上的始脉冲左移约10ram。
②探头置于CSK－ⅢA试块上，选定两个深度相差一倍的孔，如d=30和60mm的横孔，先将探头对准d=30mm的横孔φ1×6，找到最高回波，用[微调]将其前沿调至水平刻度30处。
③后移探头，找到d=60mmφl×6的最高回波，若此回波前沿所对的水平刻度值为y，应求出x=60-y。当x为0时，正好是深度l：1。当z为正时，用[微调]将回波向大读数移动到y+2│x│，当x为负时，用[微调]将回波向小读数移动到y-2│x│ 。
④用[水平]将回波前沿调至水平刻度60处，这时深度1：1的扫描速度就调好了，d=30mmφ1×6的最高回波也正对30处。
(4)调起始灵敏度：探头对准d=70mm(d略大于2T)φ1×6，衰减20dB(大于测长线和耦合补偿所需增益的dB值)，调(增益)使d=70mmφl×6的最高回波达基准60%高。
(5)固定[增益]，调[衰减器]，分别使d=60，50，40，30，20，10mm的φl×6最高反射波达60%，记录相应的衰减器的读数于表6.2
表6.2
d
70
60
50
40
30
20
10
dB
20

(6)绘距离—波幅曲线；根据板厚T=30mm和表6.1所列数据：
测长线：φ1×6-9dB
定量线：φl×6-3dB
判废线：φ1×6+5dB
以深度d为横坐标，以dB值为纵坐标，在坐标纸上描点绘制距离－波幅曲线。注明所用探头、试块。
若考虑表面光洁度和材质补偿△dB．可将所有曲线都往下平移△dB，将会使调节灵敏度和定量更方便。
(7)校验距离－波幅曲线：探头置于CSK－ⅢA试块上，分别对准d=20和50mm，找到最高回波，先看回波是否对准水平刻度20和50处，然后再看最高回波达基准高时，[衰减器]读数是否和前面测试的结果相同。若二者有一条不符，且误差较大，则应重新测试曲线。
2、焊缝探伤
(1)清理打磨探测面：
P=2KT+50=2×2×30+50=170(mm)
焊缝两侧清理打磨170mm宽。
(2)测探头的入射点和K值(测曲线后立即探伤此项可省)。
(3)按深度1：1调节扫描速度(测曲线后立即探伤此项可省)。
(4)校正距离－波幅曲线，不少于两点。
(5)测耦合与材质损失(详见实验五、六)。
(6)调节探伤灵敏度(二次波探伤)：由d=2T=2×30=60mm，查距离——波幅曲线的测长线对应的dB值N，设N=14dB。又设耦合与材质损失为△N=4dB，则探伤灵敏度应为N—△N=14—4=10dB。即将[衰减器]读数调至10dB，这时探伤灵敏度就调好了。
(7)扫查探测：探头分别置于焊缝的两侧作锯齿形扫查，齿距不大于晶片尺寸，保持探头与焊缝中心线垂直的同时作10°～15°的摆动。为了发现横向缺陷，可使探头与焊缝成10°～45°作斜平行扫查。为了确定缺陷的位置、方向、形状，还可采用前后、左右、转角和环绕等方式进行扫查。
(8)缺陷定位：在扫查过程中发现缺陷后，要根据扫描速度和缺陷波所对的水平刻度值来确定缺陷在焊缝中的位置。
(9)缺陷定量：在测定缺陷位置的同时，还要测定缺陷的波幅和指示长度，并根据验收标准评定焊缝的级别。
(10)记录：记录缺陷的位置、波幅、长度。

五、实验报告要求
1、写出实验名称、目的和用品。
2、根据所测数据，绘制距离－波幅曲线。
3、标明缺陷的位置和大小，并评定焊缝的级别。
4、注明探伤条件。

附件4：
《射线照相底片评定》（含图谱）