橢圓形封頭超聲波探傷的工藝詳解

　　橢圓形封頭超聲波探傷是利用高頻率的聲波在不同的材料界面上能反射回來的 性來進行探傷的。其作用原理是：利用晶片的壓電效應(yīng)，通入交流電使晶片產(chǎn)生振動而發(fā)出頻率為0.5~5兆赫的超聲波。超聲波在同一均勻介質(zhì)中按直線傳播，且傳播速度不變，當(dāng)它傳播到不同材料分界面上時會發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，所以當(dāng)超聲波通過金屬材料時，如果遇到氣孔、非金屬夾雜物等缺陷，超聲波 會發(fā)生返射。利用儀器接受這個反射信號 可以知道缺陷的存在。

　　超聲波探傷是借助于超聲波探傷儀進行的。它通過探頭與橢圓形封頭的接觸，向被檢件發(fā)生超聲波并接受返回的波，經(jīng)過整理后在顯示器上顯示，并通過顯示器上波的變化來判斷有無缺陷存在和缺陷的大致類型。為了使探頭接觸良好，要求被檢件應(yīng)有一定的接觸面(能容納探頭大小)，接觸面應(yīng)光滑無污物，一般要求其粗糙度不大于Ra3.2。除此之外，在探傷時還應(yīng)在被檢件表面上涂一層耦合劑，以增加探頭與被檢件接觸面間的透射率。

　　我國現(xiàn)行的超聲波探傷應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)較多，如GB4163、GB5777、GB7734、GB11345、GB/T15830、JB3144、JB4126和JB4730等標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)以JB4730《壓力容器無損檢測》標(biāo)準(zhǔn)為例介紹超聲波探傷的缺陷評定標(biāo)準(zhǔn)。

　　JB4730標(biāo)準(zhǔn)基本上是將缺陷分成單個缺陷指示長度、單個缺陷指示面積、一定區(qū)域內(nèi)的缺陷面積占被檢面積的百分比共三個指標(biāo)分別進行評級的。根據(jù)橢圓形封頭的不同，其評級的級別劃分和每級的控制指標(biāo)也不相同。

　　1、壓力容器用鋼板超聲波檢測

　　它適用的鋼板厚度范圍為6mm~250mm。

　　它將缺陷分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個級別，每個級別的控制指標(biāo)見表9-5。

等 級	單個缺陷指示長度（mm）	單個缺陷指示面積（cm2）	在任一1mx1m檢測面積內(nèi)存在的缺陷面積百分比（%）	以下單個缺陷指示面積不計（cm2）
Ⅰ	<60	<25	≤3	<9
Ⅱ	<80	<50	≤4	<15
Ⅲ	<120	<100	≤5	<25
Ⅳ	<150	<100	≤10	<25

　　2、壓力容器鍛件超聲波檢測

　　它將橢圓形封頭焊縫缺陷分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V五個級別，每個級別的控制指標(biāo)見表9-6。

等級 缺陷種類	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ
單個缺陷當(dāng)量直徑（mm）	≤Φ4	Φ4+(0~8dB)	Φ4+(>8~12dB)	Φ4+(>12~16dB)	>Φ4+16dB
密集缺陷與檢測總面積的百分比（%）	0	>0~5	>5~10	>10~20	>20

　　注：該表僅適用于碳鋼和低合金鋼鍛件。

　　3、高壓螺栓超聲波檢測

　　它將缺陷分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五個級別，每個級別的控制指標(biāo)見表9-7。

等級 缺陷種類	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ
單個缺陷當(dāng)量直徑（mm）	≤Φ2	≤Φ3	≤Φ4	≤Φ4	>Φ5
由缺陷引起的底波降低量（dB）	≤8	8~14	>14~20	>20~26	>26

　　4、壓力容器焊縫超聲波檢測

　　該標(biāo)準(zhǔn)適用于母材厚度為8mm~300mm的全焊透熔化對接焊縫的檢測，它不適用于鑄鋼及奧氏體不銹鋼的焊縫。

　　它規(guī)定被檢測的橢圓形封頭焊縫中不允許存在下列缺陷：

　　a、反射波幅位于判廢線之外的缺陷;

　　b、檢測人員判定為裂紋等危害性的缺陷。

　　除此之外，它將缺陷分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共三個級別，每個級別的控制指標(biāo)見表9-8。

等級	板厚T，mm	單個缺陷指示長度L，mm	多個缺陷的累積指示長度L’，mm
Ⅰ	8~120	L=1/3T， 小為10， 不超過30	在任意9T焊縫長度范圍內(nèi)L’不超過T
	>120~300	L=1/3T， 不超過50	在任意9T焊縫長度范圍內(nèi)L’不超過T
Ⅱ	8~120	L=2/3T， 小為12， 不超過40	在任意4.5T焊縫長度范圍內(nèi)L’不超過T
	>120~300	不超過75	在任意4.5T焊縫長度范圍內(nèi)L’不超過T
Ⅲ	8~300	超過Ⅱ級者	超過Ⅱ級者

　　超聲波探傷和射線探傷都是用于檢查材料內(nèi)部缺陷的探傷方法，但二者相比，超聲波探傷具有以下優(yōu)缺點：

　　a、對經(jīng)過壓力加工的材料缺陷(如裂紋、未熔合、氣孔等)，其檢測靈敏度高，尤其是當(dāng)缺陷延伸平面與檢測面垂直時，用射線探傷將無法檢驗出來;

　　b、檢測的橢圓形封頭材料厚度大，有時可達數(shù)米。而c射線一般僅能探測40mm~60mm厚，g射線也只能探測300mm厚;

　　c、可以從被檢件的任意一側(cè)進行探測，因此能定出缺陷的位置和深度，射線檢測則不能;

　　d、探傷速度快，能即時知道缺陷的存在與否;

　　e、設(shè)備簡單，檢測費用低。它的檢測費用一般不超過射線探傷的四分之一;

　　f、對人體無害，而射線探測對人身有害;

　　g、因為它不能顯現(xiàn)缺陷形態(tài)和形狀，故探傷不直觀，橢圓形封頭焊縫缺陷定性較困難;

　　h、探傷結(jié)果不象射線探傷那樣可保存原始記錄;

　　I、探傷結(jié)果受人為因素影響較大，因此有時造成探傷誤差較大。

　　由于上面的原因，射線探傷常用于質(zhì)量狀況較差的鑄件和橢圓形封頭焊縫的內(nèi)部探傷，而超過聲波探傷則常用于鍛件、板材、型材、管材等壓力加工的材料內(nèi)部探傷。有時為了降低探傷費用，對于橢圓形封頭焊縫和鑄件也可以先用超聲波進行探傷，然后再以少量的射線探傷進行復(fù)檢。