第5章 板材和管材探伤 改.doc

辽宁机电职业技术学院教案用纸
No 8
授 课 内 容 备 注
第五章 板材和管材超声波探伤

第一节 板材超声波探伤
一、常见缺陷
钢板中常见缺陷有分层、折迭、白点等，裂纹少见。
航空规定的薄板：厚度≤4㎜，能够用兰姆波检测。
压力容器标准规定的薄板：6㎜≤≤20㎜，用双晶探头探测。
二、探伤方法
1. 接触法
定义：接触法是探头通过薄层偶合剂与工件接触进行探伤。
产生迭加效应条件①薄板②小缺陷③缺陷位于板中心
2. 水浸法
使水/工件界面的第二回波（界面波）与工件的第n次底波重合的方法称为
多次重合法。
一次重合法：第二次界面波走过4H

∴
n次重合法：

三、扫查方式
全面扫查、列线扫查、边缘扫查、格子扫查
四、探测范围和灵敏度调整
1.调整
一般根据板厚来确定
2.灵敏度度调整
大平底调节灵敏度
优点：不需考虑表面补偿，也不需考虑材质衰减补偿。
灵敏度方法：
①对比试块法
②计算法
③AVG曲线法
五、缺陷的判别
JB4730—94确定以下几种情况作为缺陷：
1.缺陷第一次反射波F1≥%50
2.第一次底波B1＜100%，第二次缺陷波F1与第一次底波B1之比F1/B1≥%50
3.第一次底波B1＜50%

第二节 复合材料超声波探伤
一、常见缺陷
复合材料中常见缺陷是脱层（脱接）
二、缺陷的判别
1.两种材料声阻抗接近
若存在脱接缺陷，则在示波屏上出现缺陷波F。
2.两种材料声阻抗相差较大
☆当两种材料声阻抗相差较大时，即使复合良好也会出现界面回波。这时缺 陷波判别困难，为此长利用试块来比较。
①当从复合材料侧探伤时，若工件复合界面反射波宽度小于试块上的反射波宽度，且工件底波高于试块底波，则复合良好，反之复合不好。
②当从母材侧探伤时若工件中界面反射波低于试块中界面反射波，工件中底波高于试块中底波，则复合良好，反之复合不好。
☆对于重要的复合材料还可以结合底波与复合界面反射波高度的dB差来判别其复合情况。
①当不考虑介质衰减和扩散衰减，且底面全反射时底波B1与复合界面反射波S的dB差为：

②若底面不是全反射，其反射率为
则

第四节 管材的超声波探伤
一、常见缺陷
管材中常见缺陷与加工方法有关。无缝钢管中常见缺陷有裂纹、折迭、夹层等；焊接管中常见缺陷与焊缝类似，一般为裂纹、气孔夹渣、未焊透等；锻轧管常见缺陷与锻件类似，一般为裂纹、白点、重皮等。
二、小口径管探伤（外径＜100㎜）
其主要缺陷为平行于管轴的径向缺陷（称为纵向缺陷），有时也有垂直于管轴的径向缺陷（称为横向缺陷）。
对于管内纵向缺陷，一般用横波进行周向扫查探测；对于管内横向缺陷，一般用横波进行轴向扫查探测。
纵向缺陷探测
横向缺陷探测

按耦合方式不同，小口径管探伤分为接触法探伤和水浸法探伤。
(一)接触法探伤（适用于单件小批量及规格多的情况）
1.纵向缺陷探测
探头沿径向按螺旋线进行扫查探测。具体扫查方式有三种：一是探头不动，管材旋转的同时作轴向移动；二是探头作轴向移动，管材作转动；三是管材不动，探头沿螺旋线运动。
2.横向缺陷探测
探头沿轴向按螺旋线进行扫查。
(二)水浸探伤
1.探伤参数的选择
⑴偏心距x的选择偏心距范围由以下两个条件决定：
①纯横波探测条件
（）

②横波探测内壁条件

∵
∴()
同时满足纯横波探测内壁的条件为：

即
又
∴
(2)水层厚度的选择
要求水层厚度大于钢管中横波全声程的1/2（即）
T
S1
F内
F外
S2

(3)焦距的选择
用水浸聚焦探伤小径管，应使探头的焦点落在与声束轴线垂直的管上。
在△OAB中，OA=R，OB=F-H，则
式中 F——焦距；H——水层厚度
R——钢管外半径；X——偏心距

例题：水浸聚焦探伤φ60×8小径管，声透镜曲率半径r/=36㎜，求偏心x距和水层厚度H0 。
解：（1）偏心距
R=30,r=30-8=22
(㎜)
（2）求焦距F
F=2.2r/=2.2×36=79.2(㎜)
（3）求水层厚度H
(㎜)
2.探测条件的确定
⑴探头
探头的频率为 25~50MHz。聚焦探头声透镜的曲率半径r应符合下述条件：
式中 C1 ——声透镜中纵波声速；
C2 ——水中波速
F ——水中焦距
⑵扫查方式
小径管探伤时探头扫查方式为螺旋线。一是探头不动，钢管作螺旋运动；二是探头沿管轴转动，钢管直线运动；三是探头沿管移动，钢管转动。
三、大口径管探伤（外径＞100㎜）
探伤方法选择：

⑴纵波垂直探伤法

⑵横波周向探伤法

⑶横波轴向探伤法

⑷水浸聚焦探伤法