1 板材超声检测_超声tofd检测读谱1

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板材超声检测

板材主要用于制造压力容器的壳体,一般厚度为6～250mm[3 ] ,大多数压力容器用的钢板厚度为

8～40mm.钢板制造厂多采用超声局部水浸法检测,压力容器制造厂多采用接触法复验.在用压力容

器一般不进行钢板超声检测,当发现测厚异常以及鼓包等特殊情况时再做该项工作.压力容器用钢板的检验与验收采用JB 4730 标准8.1 款压力容器钢板超声检测及附录H 压力 容器钢板横波检测,当使用双晶直探头时,应附合JB4730 标准中附录G双晶直探头性能要求.特别

要注意所使用探头的距离2波幅曲线.1.1 厚度 20mm钢板的超声检测

应使用2.5MHz 单晶直探头(圆晶片直径为 60mm 时,也可取钢板无缺陷的完好部位的第一次反射底波来校准灵敏度(JB 4730 修

订版要求板厚大于等于探头的三倍近场区).6～250mm厚钢板超声检测的扫查方式,缺陷判别和

质量等级的评定见JB 4730 标准[3 ].我国钢板超声检测标准与德国和日本是一致的.1.4 压力容器钢板横波检测

压力容器钢板一般不进行横波检测,除非用户有特殊需要时,JB 4730 —1994 附录H 明确规定 该方法用来检测钢板中非夹层性缺陷,并作为直探头超声检测的补充.1.5 复合板超声检测

总厚度> 8mm 的压力容器用轧制复合钢板的超声检测方法和缺陷等级评定在JB 4730 标准中

有规定.而爆炸复合钢板的超声检测在JB 4733 —1996《压力容器用爆炸不锈钢复合钢板》附录A

爆炸不锈钢复合钢板超声波检测方法中有规定.它是利用复合钢板本身调节灵敏度,将探头置于复合钢板完全结合部位,调节第一次底波高度为荧光屏满幅度的80 %.当第一次底波高度不大于5 %荧

光屏满幅度的部位为未结合部位,将探头由未结合部位向四周移动,直至底波高度升为满幅度的40 % , 以探头中心确定未结合区界限.其结合状态中B1 和B2级分别与日本J IS G3601 标准中的B1F 和

B2S 相近,B1 级爆炸复合钢板要求结合率为100 % ,严于日本标准的规定,以满足临氢压力容器的使 用要求.1.6 压力容器用铝及铝合金和钛及钛合金板材的超声检测

对于铝及铝合金和钛及钛合金板材的超声检测灵敏度和质量等级评定国内是这样规定的:(1)将探头置于待检板材完好部位,调节第一次底波高度为荧光屏满幅度的80 % ,以此作为基准

灵敏度.检测方法同钢板.(2)板材质量仍是根据单个缺陷指示长度,单个缺陷指示面积以及板材中是否有裂纹等危害性 缺陷存在来评定.2 钢管超声检测

钢管超声检测一般采用横波斜射法,它适用于壁厚t 与外径D 之比≤0.2 的管作周向扫查和任 何t/ D 比值的管作轴向扫查.当t/ D > 0.2 时,可采用纵波斜射法或变型横波斜射法作周向扫查.虽然超声可用于检测碳钢,低合金钢和不锈钢管,但它不适用于分层缺陷的检测,采用尖角槽作对比试

块的人工缺陷,若缺陷回波比尖角槽回波高时,则判为不合格.钢管的超声检测与日本工业标准是一致 的.锻件超声检测

3.1 压力容器钢锻件超声检测

压力容器用碳素钢和低合金钢锻件的超声检测和缺陷等级评定见JB 4730 标准[3 ]8.2 款压力

容器锻件超声检测,而横波检测应按附录I 压力容器锻件横波检测的要求进行.使用纵波直探头时应采用CS1 和CS2 试块,使用双晶直探头时要用专用试块.超声检测原则上 应安排在热处理后,槽,孔,台阶加工前进行,不得已时只好在热处理前进行,但在热处理后仍应对锻

件进行尽可能全面的检测.另外当材质的衰减系数> 4dB/ m时,要考虑修正缺陷当量[4 ].如材质衰

减对检测结果影响较大,应重新进行热处理.根据单个缺陷大小,由缺陷引起底波降低量及密集区缺陷

占检测总面积的百分比来进行缺陷等级评定.锻件超声检测内容与美国,日本标准一致.3.2 压力容器奥氏体钢锻件超声检测

奥氏体钢晶粒粗大,衰减大,因此宜用低频探头,一般用直探头检测.对筒形锻件必要时还应进行 横波检测.实际检测时用纵波斜探头效果较好.对小锻件应采用平底孔试块校正灵敏度,当被检锻件

厚度> 600mm 时,在锻件无缺陷部位将底波高度调至满刻度的80 % ,以此作为基准.记录三种情况, 即①底波高度降为25 %以下的部位.②游动信号.③大于基准线50 %的信号.直探头检测的等级

分为五级,作者认为压力容器行业中分为三级就足够了;斜探头检测的等级分为两级.压力容器奥氏体钢锻件超声检测的内容与美国是一致的.4 高压螺栓的超声检测

直径>M50 的高压螺栓件超声检测和缺陷等级评定可按JB 4730 标准[3 ]8.5 款高压螺栓件的超声检测,直径 M32 的高压螺栓件可参考上述标准内容.压力容器螺栓检测最好用小角度纵波直探头或5N14 窄脉冲探头,有利于发现螺纹根部细小裂 纹.对于在役高压螺栓,由于清洗困难,磁粉检测效果不是很好,常采用超声检测.5 焊缝的超声检测

焊缝质量直接影响产品的使用寿命及安全性,超声波探伤是保证焊缝质量的重要检测手段之一.焊缝内部质量一般用射线来检测.但对于厚壁容器或焊缝中的裂纹,未熔合等危险性缺陷,超声检测

方法优于射线检测.JB 4730 修订版对母材厚度为8～300mm的全焊透熔化焊对接焊缝的超声检测进行了明确规 定.并指出应检测到整条焊缝,熔合线和热影响区.而过去人们认为,对焊缝的超声检测只是检测焊 缝.5.1 平板对接焊缝超声检测

8～46mm 厚的平板对接焊缝采用二次波探伤,厚度> 46mm 的平板对接焊缝采用一次波探伤.常用的耦合剂有机油,化学浆糊和水,有时也用甘油和润滑脂.常用探头频率为2.5～5MHz.探头K

值的选择要考虑三点[5 ] ,即①使声束能扫查到整个焊缝截面.②使声束中心线尽量与主要危险性缺陷

垂直.③保证有足够的探伤灵敏度.这里应强调,对于薄板焊缝要考虑探头的前沿.前沿太大,容易造

成缺陷漏检.压力容器超声检测一般不用声程法调节扫描速度.薄板焊缝的检测常用水平法调节,中厚板焊缝 的检测常用深度法调节.距离2波幅曲线可制作在坐标纸上,也可制作在仪器面板上,需注意检测时要考虑声能损失差.检 测时常用锯齿形扫查,需注意①扫查时探头要作10°～15°转动.②扫查范围要符合要求.③每次前

进齿距d 不超过探头晶片直径.当锯齿形扫查发现缺陷时,可用左右扫查,前后扫查,转角扫查及环

绕扫查来对缺陷进行定位,定量和缺陷性质的估判.有些材料的焊缝中容易产生横向裂纹, 这时常采用以下三种方式探测[6 ] :

(1)在已磨平的焊缝及热影响区表面以一种(或两种)K 值探头用一次波在焊缝上作正,反两个 方向的全面扫查.(2)用一种(或两种)K 值探头的一次波在焊缝两面双侧作斜平行探测.声束轴线与焊缝中心线 夹角呈10°～20°.(3)对于电渣焊中的八字形横裂纹,可用K1 探头在45°方向以一次波在焊缝两面双侧进行探测.对于厚壁焊缝,为检测与探伤面几乎垂直的内部未熔合,有时可采用串列式扫查.但要注意,串列式扫

查会有探测不到的区域(俗称盲区),必须用单斜探头补充探测.不允许存在反射波幅位于判废线和Ⅲ区的缺陷以及裂纹等危害性缺陷.最大反射波幅位于Ⅱ区 的缺陷,按其长度评级[3 ].JB 4730 修订版还规定了A ,B ,C 三个检测级别.一般压力容器适用于B 级,重要压力容器适 用于C 级,支承件和结构件适用于A 级.5.2 管座角焊缝的超声检测

管座角焊缝的超声检测以直探头为主,对直探头扫查不到的区域,可采用斜探头检测.直探头探伤时,平底孔距离2波幅曲线可在CS1或CS2 试块上测试.其评定线灵敏度为

平板对接焊缝.缺陷等级的评定与平板对接焊缝超声检测中缺陷的评定是一致的.5.3 T形接头焊缝的超声检测

6～50mm 厚压力容器全焊透T 形接头焊缝的超声检测要依据不同的焊缝结构形式,选择一种 或几种方式组合实施检测.常用的探头是直探头(或双晶直探头)和斜探头.直探头距离2波幅曲线的灵敏度是,评定线为

不允许存在反射波幅位于Ⅲ区的缺陷和裂纹等危害性缺陷.Ⅱ区内缺陷的质量等级评定见表1.5.4 缺陷自身高度的超声测试 表1 Ⅱ区缺陷的质量等级评定(T形接头)mm

为评价设备的安全性和估计使用寿命,要求知道缺陷的真实尺寸,特别是测定缺陷的自身高度.目 前我国主要用端点衍射回波法,端部最大回波法和6dB 法.5.4.1 端点衍射回波法[7 ]

由于该方法是根据缺陷端点反射波来辨认衍射回波,因此称为端点衍射回波法,缺陷自身高度根 据缺陷两端点衍射回波间的延迟时间差值来确定.尽量采用直射法(一次波法),原则上应用2.5～

5MHz K1 探头.测定前要精确校正时基线,特别要考虑测定孔的水平距离和深度距离的修正值.对于表面开口缺陷自身高度的超声检测,要区分探测面与缺陷在同一平面和不在同一平面两种 情况.对于焊缝内部缺陷自身高度的超声检测,要区分是垂直于探测面的缺陷,还是倾斜的缺陷.当用

端点衍射回波法无法识别缺陷时,可选用双斜探头V 型串接法进行测高.5.4.2 端部最大回波法

尽量采用直射法(一次波法),原则上应用2.5～5MHz K1 探头,最好是聚焦斜探头,可以对表面开

口缺陷和内部缺陷进行自身高度的测试.气孔和夹渣情况则比较复杂,如确有需要,应增加X射线复 检.成群的横向缺陷会造成超声束散射,造成检测困难,这时可对妨碍检测的焊缝表面进行打磨,必要 时再增加射线检测.5.4.3 6dB 法

尽量采用直射法(一次波法),原则上应用2.5～5MHz K1 探头.最好是聚焦斜探头.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度值作为6dB 法测高的起始点;若缺陷端部回波比较明显,则以端部最大回波处作为6dB 法的起始点.(1)内部缺陷自身高度值H 用下式计算

H =(W2W1cosθ(3)式中 t ———壁厚

缺陷自身高度的超声检测方法与欧洲标准和日本有关资料是一致的.5.5 缺陷性质估判依据

缺陷性质估判还没有非常成熟的方法,它与检测人员的经验密切相关.焊缝中缺陷分为点状,线性,体积状和平面状缺陷.对点状缺陷,可认为是点状夹渣或气孔,一般 不再进一步定性.对于线性,体积状和平面状缺陷性质的估判,主要依据 ①材料(包括母材与焊材).②工件(包 括结构型式与坡口形式).③焊接工艺和焊接方法.④缺陷位置(包括水平位置和深度位置).⑤缺 陷的大小和取向.⑥缺陷最大反射回波高度.⑦缺陷定向反射特性.⑧缺陷回波静态波形.⑨缺陷 回波动态波形.5.6 奥氏体不锈钢焊缝的超声检测

超声检测方法可用于厚度为10～50mm 奥氏体不锈钢对接焊缝,不适用于直径≤159mm 的管子

对接环焊缝及外径≤500mm筒体纵焊缝.与德国一样,我国也推荐采用纵波斜探头(高阻尼窄脉冲).在满足探测条件情况下,也可选用双 晶纵波斜探头或聚焦纵波斜探头.使用专用的对比试块制作距离2波幅曲线,其灵敏度如表2 所示.裂纹,未熔合和未焊透等危害性缺陷评为Ⅲ级,对于Ⅱ区缺陷按表3 评级.5.7 铝及铝合金焊缝的超声检测

表2 距离2波幅曲线灵敏度

表3 奥氏体不锈钢焊缝Ⅱ区缺陷的等级评定

厚度≥8mm 的铝及铝合金焊缝可用超声法检测.参照欧洲(英国)有关标准,试块中的反射孔是

灵敏度如表2 所示.不允许存在反射波幅位于或超过判废线的缺陷以及裂纹等危害性缺陷, Ⅱ区的缺陷评级见表4.表4 铝及铝合金焊缝Ⅱ区缺陷的等级评定

5.8 钛制压力容器对接焊缝超声检测

≥8～80mm 厚的钛容器可用超声法检测,该方法不适用于外径

≤200mm的管座角焊缝以及外径