毕业论文船体壳板对接焊缝的超声检测.doc

西安航空职业技术学院 毕 业 设 计（论 文）论文题目： 船体壳板对接焊缝的超声检测所属学院： 航空材料工程学院指导老师： 许磊 职 称： 讲师学生姓名： 刘朝 班级、学号: 12802407专 业： 检测技术及应用 西安航空职业技术学院制 2014年 12 月31日西安航空职业技术学院 毕业设计（论文）任务书题目： 船体壳板对接焊缝的超声检测任务与要求： 依据相关标准及规定，制定建筑钢结构顶板梁对接焊缝无损工 艺卡，并根据相关标准安排检测、编织工艺卡，完成并出具报告时间： 2014年 12 月 1日 至 2015 年 1月 11 日 共 8 周所属系部： 航空材料工程学院学生姓名： 刘朝 学 号： 12802407专业： 检测技术及应用指导单位或教研室： 航空材料工程学院检测教研室指导教师：许磊 职 称： 讲师西安航空职业技术学院制2014年 12 月 31 日毕业设计(论文)进度计划表日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签 字2014年11月1日11月14日收集资料完成2014年11月15日11月16日论文写作阶段完成2014年11月17日11月23日校内评审修改完善阶段完成2014年11月24日12月14日论文打印完成阶段完成2014年12月15日12月31日论文上交完成2015年1月2日2015年1月8日校外评审完成2015年1月9日1月11日论文答辩完成教师对进度计划实施情况总评能够保质保量的按时完成毕业论文。从设计当中可以看出该生对相关理论知识掌握良好，并能灵活运用，论文完成质量优秀。 签名 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一。 航空材料工程 系毕业设计(论文)教师指导记录表指导教师许磊职称讲师教研室航空材料工程学院检测教研室学生姓名刘朝题目船体壳板对接焊缝的超声检测专业班级128024班第一次指导指导时间：2014年11月1日指导内容：建议学生论文内容选取紧密结合综合实训的岗位内容，指导学生广泛搜集整理毕业设计相关资料，为毕业设计的选题和内容奠定基础；明确毕业设计各阶段的工作任务及时间要求。第二次指导指导时间：2014年11月20日指导内容：审查收集资料，提出相关意见；讨论确定论文最终题目，细致分析，拟定论文写作提纲，确定框架思路。第三次指导指导时间：2014年12月15日指导内容：审阅初稿，提示论文观点存在的问题，调整文章布局，提出行文、语言表达、格式方面修改的具体意见或建议。进一步修改检查论文并定稿，做好论文答辩前的准备工作，对论文内容全面巩固。注：本表由指导教师根据毕业设计(论文)指导工作方案和实际情况填写，在指导工作完成后交系（部）保存，作为计算教师指导工作量的主要依据之一；西安航空职业技术学院 毕业设计论文船体壳板对接焊缝的超声检测【摘要】焊接结构的生产质量是很重要的。在焊接结构的生产中,焊接接头的质量好坏将直接影响产品结构的安全使用。当船体壳板的对接焊缝存在严重缺陷时,它必然经受不了大风大浪的冲击,很有可能造成断裂,严重时甚至会发生沉船事。因此确保船体壳板对接焊缝的质量是至关重要的。本论文主要阐述了X型焊缝的超声波检测，介绍了X型焊缝检测时常用的检测方法，以及焊缝中常见的缺陷，对斜探头K值选择做了分析，分析了X型焊缝的检测步骤和检测过程中应该注意的细节。介绍了超声波检测技术的原理及优缺点，依据GB11345-2013标准编制工艺卡，采用横波探伤法对船体壳板对接焊缝进行了超声检测，并对零件进行了质量评定。在焊缝中心线上侧1mm处，发现一当量大小为SL+3dB的线状的缺陷，评定为级；及焊缝中心线下侧2mm处，发现一当量大小为SL+6dB的现状缺陷，评定为级。要求验收标准为级，因此该焊缝合格。关键词：超声检测；横波；距离波幅曲线；缺陷评定Abstract：Welding structure of the production quality is very important. In the production of welded structure, welding joint quality will directly affect the safety of the product structure is used. When hull shell butt weld when there are serious defects, it inevitably by can not stand the impact of wind waves, is likely to cause fracture, serious when even sinking would happen. So to ensure the quality of hull shell butt weld is crucial. This thesis mainly expounds the X type of weld ultrasonic testing, this paper introduces the X type weld detection often used detection methods, as well as the common defects in welds, gave an analysis of the Angle probe K value selection, analysis of the X type weld inspection steps and process should pay attention to details. This paper introduces the principle of ultrasonic detection technology and the advantages and disadvantages, the process card according to standard JB/T4730.3-2005, the shear wave detection method is adopted for hull shell butt weld ultrasonic testing, and quality evaluation for parts. Found in weld center line to 1 mm, upper one the size of SL + 3 db equivalent linear defects, evaluation for level; 2 mm and the weld center line side, find an equivalent size for the current situation of the SL + 6 db defects, evaluation for level. Require acceptance criteria for level, so the weld qualification.Key words: Ultrasonic testing; Shear wave; Distance - amplitude curve; Defect evaluation目录1 船体壳板对接焊缝11.1工件背景及其意义11.2 零件的焊接方式21.3船体壳板对接焊缝的常见缺陷22 检测方法的选择和检测等级的确定52.1 常用焊缝无损检测方法52.2对接焊缝检测方法的选择52.3检测技术等级确定62.3.1不同检测技术等级的要求62.3.2 船体壳板对接焊缝检测技术等级的选取73 横波超声检测技术理论基础83.1 横波超声检测的原理83.2 探头前沿与K值83.3 时基线与灵敏度83.4 DAC曲线93.5 缺陷测量103.5.1定位103.5.2 缺陷长度测量（6dB法）104.1 超声检测仪114.2 超声波探头114.3 试块124.4 耦合剂144.4.1耦合剂的作用144.4.2 耦合剂的选用155 焊缝超声波检测的过程165.1检测面的修整165.2仪器的参数确定165.2.1设备调节165.2.2前沿距离的测定165.2.3 k值的测定175.2.4时基线的调节175.3缺陷扫查175.4 距离波幅曲线的绘制185.5编制工艺卡206 超声检测结果216.1 质量分级216.2缺陷评级216.3检测报告22结 束 语23谢 辞24参考文献251 船体壳板对接焊缝1.1工件背景及其意义随着我国国民经济的调整、发展,对交通运输工业提出了新的要求。目前我省造船工业,特别是内河水网地区的船舶及沿海,长江运输船舶发展较快,在对船舶壳板焊缝的质量检验中,有条件的单位大都采用X射线拍片,而有的单位尚未进行。我们知道如用X射线拍片，设备昂贵、成本高，速度慢,且对人体有害。几年来，不少工厂和科研单位,在焊缝超声波探伤方面做了很多工作,并在船体壳板对接焊缝质量检验方面用超声波探伤逐步代替X射线拍片。在这几年，我们在生产实践中，对船体626毫米钢板对接焊缝进行了超声波探伤。船体壳版示意图如图1-1所示。 图 1-1 船体壳板 钢板对接焊缝焊接方式为X形坡口，材质为Q235C，焊后未打磨余高被检板的厚度为40mm，焊缝两侧试板宽度各为500mm。试板按JB/T4730.32005标准中的B级进行检测，合格级别为级。1.2 零件的焊接方式焊接是通过加热或加压或两者并用，用填充材料或不用填充材料使两个分离的材料达到原子结合的一种加工方法。焊接工艺有熔焊和压焊两类，超声检测的主要对象是熔焊焊缝。对接焊缝采用熔焊方式，实际上是一个冶炼和铸造过程，首先利用电能或其他形式的能产生高温使金属熔化，形成熔池，熔融金属在熔池中经过冶金反应后冷却，将两母材牢固地结合在一起。焊板的焊接接头形式主要有对接、角接、搭接、和T型接头等几种，本文检测的零件为对接接头式焊板，其示意图如图1-3所示。图 1-2 X坡口对接接头1.3船体壳板对接焊缝的常见缺陷焊接接头的缺陷包括外部缺陷和内部缺陷，外部缺陷有：焊缝尺寸不符合要求、未焊透、咬边、焊瘤、表面气孔、表面裂纹等，通常采用目视检测、磁粉检测、渗透检测等方法对这些缺陷进行检测；内部缺陷有：气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等，如图1-4所示。超声检测主要目的是为了检测出焊接接头中存在的内部缺陷。（1）气孔气孔是指在焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而形成的空穴。产生气孔的。主要原因有：坡口边缘不清洁，有水份、油污和锈迹；焊条或焊剂未按规定进行焙烘，焊芯锈蚀或药皮变质、剥落等。由于气孔的存在，使焊缝的有效截面减小，过大的气孔会降低焊缝的强度，破坏焊缝金属的致密性。（2）夹渣夹渣就是残留在焊缝中的熔渣。夹渣也会降低焊缝的强度和致密性。产生夹渣的原因主要是：焊缝边缘有氧割或碳弧气刨残留的熔渣；坡口角度或焊接电流太小，或焊接速度过快。在使用酸性焊条时，由于电流太小或运条不当形成“糊渣”；使用碱性焊条时，由于电弧过长或极性不正确也会造成夹渣。（3）咬边。产生咬边的原因：是由于焊接电流过大、运条速度快、电弧拉得太长或焊条角度不当等。埋弧焊的焊接速度过快或焊机轨道不平等原因，都会造成焊件被熔化去一定深度，而填充金属又未能及时填满而造成咬边。防止产生咬边的办法是：选择合适的焊接电流和运条手法，随时注意控制焊条角度和电弧长度；埋弧焊工艺参数要合适，特别要注意焊接速度不宜过高，焊机轨道要平整。（4）未焊透 当焊缝的熔透深度小于板厚时形成。单面焊时，焊缝熔透达不到钢板底部；双面焊时，两道焊缝熔深之和小于钢板厚度时形成。原因：坡口角度小，间隙小，钝边太大；电流小，速度快来不及熔化；焊条偏离焊道中心。危害：工作面积减小，尖角易产生应力集中，引起裂纹。（5）未熔合熔焊时焊道与母材之间或焊道与焊道之间未能完全熔化结合的部分。原因：电流小、速度快、热量不足；坡口或焊道有氧化皮、熔渣等，一部分热量损失在熔化杂物上，剩余热量不足以熔化坡口或焊道金属。焊条或焊丝的摆动角度偏离正常位置，熔化金属流动而覆盖到电弧作用较弱的未熔化部分，容易产生未熔合。危害：因为间隙很小，可视为片状缺陷，类似于裂纹。易造成应力集中，是危险性较大的缺陷。(6).裂纹焊接裂纹是一种非常严重的缺陷。结构的破坏多从裂纹处开始，在焊接过程中要采取一切必要的措施防止出现裂纹，在焊接后要采用各种方法检查有无裂纹。一经发现裂纹，应彻底清除，然后给予修补。焊接裂纹有热裂纹、冷裂纹。焊缝金属由液态到固态的结晶过程中产生的裂纹称为热裂纹，其特征是焊后立即可见，且多发生在焊缝中心，沿焊缝长度方向分布。热裂纹的裂口多数贯穿表面，呈现氧化色彩，裂纹末端略呈圆形。产生热裂纹的原因是焊接熔池中存有低熔点杂质(如FeS等)。冷裂纹产生的主要原因为：在焊接热循环的作用下，热影响区生成了淬硬组织；焊缝中存在有过量的扩散氢，且具有浓集的条件；(3)接头承受有较大的拘束应力。防止产生冷裂纹的措施有：选用低氢型焊条，减少焊缝中扩散氢的含量： 严格遵守焊接材料(焊条、焊剂)的保管、烘焙、使用制度，谨防受潮；仔细清理坡口边缘的油污、水份和锈迹，减少氢的来源； 根据材料等级、碳当量、构件厚度、施焊环境等，选择合理的焊接工艺参数和线能量，如焊前预热、焊后缓冷，采取多层多道焊接，控制一定的层问温度等。图 1-4 焊缝的常见缺陷2 检测方法的选择和检测等级的确定2.1 常用焊缝无损检测方法 射线探伤方法(RT) 、超声波探伤(UT)、渗透探伤(PT) 、磁性探伤(MT)。射线探伤方法(RT)目前应用较广泛的射线探伤方法是利用(X、)射线源发出的贯穿辐射线穿透焊缝后使胶片感光，焊缝中的缺陷影像便显示在经过处理后的射线照相底片上。主要用于发现焊缝内部气孔、夹渣、裂纹及未焊透等缺陷。超声波探伤(UT)利用压电换能器件，通过瞬间电激发产生脉冲振动，借助于声耦合介质传人金属中形成超声波，超声波在传播时遇到缺陷就会反射并返回到换能器，再把声脉冲转换成电脉冲，测量该信号的幅度及传播时间就可评定工件中缺陷的位置及严重程度。超声波比射线探伤灵敏度高，灵活方便，周期短、成本低、效率高、对人体无害，但显示缺陷不直观，对缺陷判断不精确，受探伤人员经验和技术熟练程度影响较大。渗透探伤(PT)当含有颜料或荧光粉剂的渗透液喷洒或涂敷在被检焊缝表面上时，利用液体的毛细作用，使其渗入表面开口的缺陷中，然后清洗去除表面上多余的渗透液，干燥后施加显像剂，将缺陷中的渗透液吸附到焊缝表面上来，从而观察到缺陷的显示痕迹。液体渗透探伤主要用于：检查坡口表面、碳弧气刨清根后或焊缝缺陷清除后的刨槽表面、工卡具铲除的表面以及不便磁粉探伤部位的表面开口缺陷。磁粉探伤(MT)利用铁磁性材料表面与近表面缺陷会引起磁率发生变化，磁化时在表面上产生漏磁场，并采用磁粉、磁带或其他磁场测量方法来记录与显示缺陷的一种方法。磁性探伤主要用于：检查表面及近表面缺陷。该方法与渗透探伤方法比较，不但探伤灵敏度高、速度快，而且能探查表面一定深度下缺陷。2.2对接焊缝检测方法的选择脉冲反射法是有超声波探头发射脉冲波到试件内部，通过观察来自内部缺陷或试件底面的反射波的情况来对时间进行检测的方法。当试件不存在缺陷时，显示图像中仅有反射脉冲和底面回波两个信号。而当试件中存在有缺陷时，在发射脉冲与底面回波之间将来自缺陷回波，通过观察缺陷回波的高度可对缺陷的大小进行评估，通过观察回波距发射脉冲的距离，可得到缺陷的埋深。当材质较好且选用的探头适当时，脉冲回波法可观察到非常小的缺陷回波，达到很高的检测灵敏度。超声波穿透能力强，可对较大厚度范围的试件内部缺陷进行检测，可进行整个试件体积的扫查。如对金属材料，既可检测厚度12mm的薄壁管材和板材，也可检测几米长的钢锻件。而且利用超声检测可以对缺陷进行定位、定量。灵敏度高，可检测材料内部尺寸很小的缺陷。可较准确地测定缺陷的深度位置，这在很多情况下是十分需要的。对大多数超声技术的应用来说，仅需从一侧接近试件。设备轻便，对人体及环境无害，可作现场检测。而且超声检测比其他检测方法的成本低。焊缝中常见的都属于立体型缺陷和平面型缺陷，而船体壳板的对接焊缝属于焊接件，X型坡口对接焊缝中常见的主要缺陷：裂纹、气孔、等立体和平面缺陷，同时还可以对对接焊板进行测厚，按照焊板的工艺和用途，最终选择超声检测。2.3检测技术等级确定超声检测技术等级分为A、B、C三个检测级别。超声检测技术等级选择应符合制造、安装、在用等有关规范、标准及设计图样规定。2.3.1不同检测技术等级的要求A级仅适用于母材厚度8mm46mm的对接焊接接头。可用一种K值探头采用直射波法和一次反射波法在对接焊接接头的单面单侧进行检测。一般不要求进行横向缺陷的检测。B级检测：母材厚度8mm46mm时，一般用一种K值探头采用直射波法和一次反射波法在对接焊接接头的单面双侧进行检测。母材厚度大于46mm120mm时，一般用一种K值探头采用直射波法在焊接接头的双面双侧进行检测，如受几何条件限制，也可在焊接接头的双面单侧或单面双侧采用两种K值探头进行检测。母材厚度大于120mm400mm时，一般用两种K值探头采用直射波法在焊接接头的双面双侧进行检测。两种探头的折射角相差应不小于10。应进行横向缺陷的检测。检测时，可在焊接接头两侧边缘使探头与焊接接头中心线成1020作两个方向的斜平行扫查，如图2-1。如焊接接头余高磨平，探头应在焊接接头及热影响区上作两个方向的平行扫查，如图2-2。 图 2-1 斜平行扫查 图 2-2 平行扫查 C级检测：采用C级检测时应将焊接接头的余高磨平，对焊接接头两侧斜探头扫查经过的母材区域要用直探头进行检测 。母材厚度8mm46mm时，一般用两种K值探头采用直射波法和一次反射波法在焊接接头的单面双侧进行检测。两种探头的折射角相差应不小于10，其中一个折射角应为45。母材厚度大于46mm400mm时，一般用两种K值探头采用直射波法在焊接接头的双面双侧进行检测。两种探头的折射角相差应不小于10。对于单侧坡口角度小于5的窄间隙焊缝，如有可能应增加对检测与坡口表面平行缺陷有效的检测方法。应进行横向缺陷的检测。检测时，将探头放在与焊缝及热影响区上作两个方向的平行扫查。2.3.2 船体壳板对接焊缝检测技术等级的选取该焊缝采用检测技术等级B级。 壳板厚度为22mm,在母材厚度8mm46mm范围内。焊接接头两侧边缘使探头与焊接接头中心线成1020作两个方向的斜平行扫查，如焊接接头余高磨平，探头应在焊接接头及热影响区上作两个方向的平行扫查。若采用C级检测时应将焊接接头的余高磨平，但此焊缝检测不需要将焊接接头的余高磨平。3 横波超声检测技术理论基础3.1 横波超声检测的原理横波质点的振动方向与波的传播方向垂直，这样的波称为“横波”。横波的特点是质点的振动方向与波的传播方向相互垂直。在横波中波长通常是指相邻两个波峰或波谷之间的距离。电磁波、光波就是横波。横波；质点的震动方向与波的传播方向垂直的波。突起的部分为波峰，凹下部分叫波谷。波长的定义 - 波长：沿着波的传播方向，在波的图形中相对 平衡位置 的位移时刻相同的两个质点之间的距离。 横波与纵波的波长 - 在横波中波长通常是指相邻两个波峰 或波谷之间的距离。在纵波中波长是指相邻两个密部或疏部之间的距离。3.2 探头前沿与K值探头前沿X是指横波探头入射点到探头前短的水平距离；K值则表示钢中折射角的正切值。即如图3-1所示。图 3-1 前沿与值的示意图斜探头的K值（角度）选取可参照表3-1的规定。条件允许时，应尽量采用较大K值探头。表 3-1 推荐采用的斜探头K值板厚T，mmK值6253.02.0（7260）25462.51.5（6856）461202.01.0（6045）1204002.01.0（6045）3.3 时基线与灵敏度时基线的调整，一方面是使水平扫描线显示的范围足以包含需检测的深度范围，另一方面，要使时基线刻度与在材料中声传播的距离成一定比例，以便准确地读出缺陷波的深度位置。同时，还要将声程零位调整到与时基线刻度线对齐，以便于读数。 时基线上两个信号位置相距的水平刻度值（格）与实际声程差x（mm） 的比例，称为时基线调整比例。因为时基线比例的调整实际上是改变扫描线从左到右扫描的速度，因此，又称为扫描速度的调整。通常时基线调整比例是根据所需扫描声程范围确定的。灵敏度就是发现零件中最小缺陷的能力。焊缝检测灵敏度的调节，是为了保证所要求检测的信号具有足够高的幅度，在荧光屏上显示出来。为此，在标准中通常规定检测灵敏度不低于评定线的灵敏度。在探测横向缺陷时，应将各线灵敏度均提高6dB。这里所用对比试块调节灵敏度，对比试块的材质、表面粗糙度等应和被检试件相同或相近，其中人工反射体与由相关标准规定的用于制作距离-波幅曲线的人工反射体一致。人工反射体的声程应大于或等于检测时所用的最大声程。将探头放到试块上，声束对准选定的人工反射体，移动探头，使人工反射体的回波达到最高。调节增益旋钮，使最高回波达到所要求的基准高度。再用衰减器增益检测灵敏度所规定的分贝值（如：评定线要求3mm横孔-16dB，即在3mm横孔调到基准波高的基础上，提高16dB），则灵敏度调节完毕。3.4 DAC曲线描述某一确定反射体回波高度随距离变化关系的曲线为DAC曲线，它是AVG曲线的特例，国内外关于焊缝检测方法的标准，几乎都采用类似的距离幅度曲线进行检测灵敏度的调整和缺陷幅度当量的评定。绘制距离-波幅曲线所用的人工反射体类型和尺寸各标准中有所不同。图3-2 距离-波幅曲线评定线和定量线之间（包括评定线）称为区，定量线与判废线之间（包括定量线）称为区，判废线及其以上区域称为区。其中基准线DAC是以1mm横孔绘制的距离-波幅曲线。3.5 缺陷测量3.5.1定位按深度定位，缺陷回波的水平刻度值为，缺陷的垂直深度和距入射点的水平距离为： 一次波法， （3-1）二次波法， （3-2）3.5.2 缺陷长度测量（6dB法）探头垂直与焊接接头方向扫查，沿缺陷在高度方向的伸展观察回波包络线的形态。若缺陷的端部回波比较明显，则以端部最大回波处作为6dB法的起始点；若缺陷回波只有单峰，且变化比较明显，则以最大回波处作为起始点；若回波高度变化很小，可将回波迅速降落前的半波高值，作为6dB法测高的起始点，要锯齿状扫查。图 3-3 6dB法波高示意图4 超声波检测仪器及设备4.1 超声检测仪CTS-9009数字式超声波探伤仪是一款便携式、数字式超声波探伤仪，如图4-1所示。它能够快速便捷、无损伤、精确地进行工件内部多种缺陷（裂纹、夹杂、气孔等）的检测、定位、评估和诊断。图4-1 CTS-9009型超声波探伤仪CTS-9009型超声波探伤仪性能与特征：最高采样速率240MHz，最小显示范围5mm ；工作频率范围 分14MHz，0.510MHz两档设置，分别突显高灵敏度和宽频带的优点；界面波跟踪功能，脉冲重复频率可调，避免在探伤过程中出现混响信号通过;B闸门间的逻辑关系，容易实现水浸法探伤或精确测厚；脉冲重复频率可调，避免在探伤过程中出现混响信号；完善的DAC曲线功能，方便进行回波评价具有测量探头角度(K值)的功能；大容量存储器可存储高达500个数据集，包括波形、曲线、参数、探伤报告等。4.2 超声波探头超声波探头是用来产生与接收超声波的器件，是组成检测系统的最重要的组件之一。超声波探头的性能也是直接影响到发射的超声波的特性，影响到超声波的检测能力。探头的主要组成部分有压电晶片、阻尼块、电缆线、接头、保护膜和外壳，如图4-2所示。斜探头中通常还有一使晶片与入射面成一定角度的斜楔。晶片: 压电晶片是以压电效应发射并接收超声波的元件，是探头中最重要的元件。晶片的性能决定着探头的性能。晶片的尺寸和谐振频率，决定着发射声场的强度、距离幅度特性与指向性。晶片制作质量的好坏，也关系到探头的声场对称性、分辨率、信噪比等特性。晶片可制成圆形、方形、矩形或曲面。阻尼块和吸声材料：阻尼块是由环氧树脂和钨粉等按一定比例配成德阻尼材料，粘附在晶片或斜楔后面。阻尼块的作用一是对压电晶片的振动起阻尼作用；二是吸收晶片向其背面发射的超声波；三是对晶片起支撑作用。保护膜：压电陶瓷晶片通常都很脆，在用与试件直接接触的方式沿试件表面进行扫查，晶片很容易损坏。为此，常在晶片前面粘附一层薄保护膜，以保护晶片和电极层不被磨损或破坏，某些情况下，也能改善探头与试件的耦合效果。但保护膜也会使始波宽度增大，分辨率变差，灵敏度降低。斜楔：斜楔是斜探头中为了使超声波倾斜入射到检测面而装在晶片前面的楔块。楔块使探头的晶片和试件表面形成一个严格的夹角，以保证晶片发射的超声波按照设定的入射角倾斜入射到斜楔与试件的界面，从而能够在界面处产生所需要的波形转换，在试件内形成特定波形和角度声束，有斜楔就一般不用保护膜。根据JB4730.3-2005标准，板厚在625的板材，应选取3.02.0（）的探头，被检零件为40，所以选取的探头。 4.3 试块图 4-2 斜探头示意图为了保证检测结果的准确性与可重复性、可比性，必须用一个具有已知固定特性的试样（试块）对检测系统进行校准。超声检测用试块通常分为两种类型，即标准试块（校准试块）和对比试块（参考试块）。标准试块标准试块具有规定的材质、表面状态、几何形状与尺寸，如图4-3所示。可用以评定和校准超声检测设备。标准试块通常由权威机构讨论通过，其特性与制作要求有专门的标准规定。图 4-3 CSK-IA试块试块中的平底孔应经硅橡胶覆型检验其直径、孔底表面粗糙度、平面度等。检验后，平底孔应清洗干燥后进行永久性封堵。对于标准试块，还应测量其声学性能。CSK-IA试块的主要用途CSK-IA 试块是 GB11345-2013锅炉和钢制压力容器对接焊缝超声检测中规定的标准试块，如入4-4所示。CSK-IA试块较多用于焊缝横波检测，也是本论文所使用的试块。校验超声检测仪的水平线性、垂直线性和动态范围：用50mm或100mm尺寸;调节横波时基线比例和范围，用50mm和100mm尺寸;测定斜探头在深度方向的分辨力;可直接测出横波斜探头的k值。CSK-IIIA对比试块的主要用途:调节时基线比例和探测范围;测定斜探头的k值;测定横波AVG曲线; 调节检测灵敏度;进行缺陷定量。图4-4 CSK-A试块4.4 耦合剂4.4.1耦合剂的作用为了改善探头与试件间声能的传递而加在探头和检测面之间的液体薄层称为耦合剂。当探头和试件之间有一层空气时，超声波的反射率几乎为100%，即使很薄的一层空气也可以阻止超声波传入试件。耦合剂可以填充探头与试件间的空气间隙，使超声波能够传入试件，这是使用耦合剂的主要目的。除此之外，耦合剂有润滑作用，可以减少探头和试件之间的摩擦，防止试件表面磨损探头，并使探头便于移动。 4.4.2 耦合剂的选用为使超声波能顺利传入工件，在探伤前必须在探测面上涂上耦合剂，常用的耦合剂有机油、化学浆糊、水、甘油等。耦合剂的选用应考虑：工件表面光洁度和倾斜角度；探测频率；耦合剂的声透性能；保存和使用的方便性；经济性和安全等。各种耦合剂在工件表面光洁度较高时，其声透性能一般相差不大，当工件表面光洁度较差时，选用声阻抗较大的耦合剂，如甘油，可获得较好的声透性能。5 焊缝超声波检测的过程 5.1检测面的修整试件表面状况的好坏，直接影响检测结果，因此，应清除焊接试件表面的飞溅物、氧化皮、凹坑及锈蚀等。一般用砂轮机、锉刀、喷砂机、钢丝刷、磨石砂纸等对检测面进行修整，表面粗糙度Ra一般不大于6.3um 。焊缝两侧检测面的修整宽度应至少等于探头的移动区。可根据木材厚度、所用探头的K值（或折射角a）和探头的尺寸（A）确定。以P表示跨距，则： （5-1） （5-2）式中：探头的K值； 试件的厚度； 跨距； 探头折射角。通常在上述基本原则下，关于检测面修整宽度的具体计算方法，各标准中有不同的规定。按焊缝检测工艺卡中JB/T4730.3-2005中规定：采用直射法检测时，探头移动区应大于等于0.75P，采用一次反射法检测时，探头移动区应大于或等于1.25P 。去除余高的焊缝，应将余高打磨到与邻近母材平齐。保留余高的焊缝，如果焊缝表面有咬边、较大的隆起和凹陷等也应进行适当的修磨，并作圆滑过渡以免影响检测结果的评定。由（5-1）可得：，修正宽度。 5.2仪器的参数确定5.2.1设备调节调节检测范围：（100-160mm）；输入被检工件的声速（3230m/s)；检测频率：检测频率一般为2MHz5MHz。该检测频率为5MHz。5.2.2前沿距离的测定开启仪器后调节相关旋钮，使时基线亮度清晰。将探头放在CSK-A试块圆心上，使声束对准R100圆弧面，尽量使声束轴线与试块两侧面相平行。调节增益和深度旋钮，使R100圆弧面反射回波出现在荧光屏上易于观察的位置。移动探头使R100圆弧面反射回波达到最高，固定探头。用直尺测出探头端面到圆弧端面的距离。（计）重复de 两步骤，测出、（计 、)。并计算出平均值 ( ) 则，则距探头端面X 处为探头的入射点。所以，。5.2.3 k值的测定开启仪器调节相关旋钮，使时基线清晰明亮。将探头置于CSK-A试块 位置附近，使声束对准直径50的横孔，调节增益和脉冲移位，使直径50 的横孔反射回波显示在荧光屏上容易观察的位置。移动探头找到直径50 最高反射回波时，固定探头。用直尺测量出探头端面到试块端面的距离。( )则探头值为： （5-3）所以， 5.2.4时基线的调节按深度1：1的比例调节时基线。深度调节法就是使时基线刻度值与反射体的垂直深度成正比的调节方法。深度调节法常用于板厚大于20mm的焊缝机检测。CSK-IA试块在声程调节法和水平调节法中使用，原则上也可以在深度调节法中使用。在调节前将两个声程换算成相应的深度，换算公式： (5-4) (5-5)用的CSK-IA试块，K2探头，按深度1：1调节时基线步骤：换算深度 (5-6) (5-7)将探头放到试块上，入射点对准圆心，调节仪器，使R50mm反射波对准水平刻度22.4，使R100反射波对准水平刻度44.8。这样调好时基线。5.3缺陷扫查为检测纵向缺陷，斜探头应垂直于焊缝中心线放置在检测面上，作锯齿型扫查，见图5-1。探头前后移动的范围应保证扫查到全部焊接接头截面，在保持探头垂直焊缝作前后移动的同时，还应作1015的左右转动。图 5-1 探头移动方向5.4 距离波幅曲线的绘制将探头对CSK-A试块上深度为10mm的横孔，移动探头找到该横孔的最高回波后固定探头，调节增益，使其最高回波的波峰达到荧光屏满深度的80%，并标记在荧光屏上。 在增益不变的情况下，逐次将探头分别对准深度为20mm、30mm、40mm的各横孔，移动探头分别找到各横孔的最高回波将各个波峰标记在荧光平面上，连接各波峰峰点，绘制出一条曲线。按标准JB/T4730.3-2005中规定，以绘制的曲线为基准，分别增益-9dB、-3dB、5dB ，即得评定线、定量线、判废线 。绘制距离波幅曲线如图5-2所示。图 5-2 距离-波幅曲线5.5编制工艺卡依据GB11345-2013 标准 ，采用横波探伤法对船体壳板对接焊缝进行了超声检测，并对零件进行了质量评定。编写工艺卡如表5-1所示。表5-1 船体壳板对接焊缝超声检测检测工艺卡试件名称钢焊板材料牌号Q235C试件厚度22mm坡口形式X形焊接方式焊条电弧焊表面状态余高未清除检验标准GB11345-2013检验级别B级验收级别II级仪器