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板材的超声波探伤汇总

来源: 中国无损检测论坛 时间:2017年05月25日

板材的超声波探伤汇总

一、板材分类


薄板:δ<6mm

中板:6mm≤δ≤40 mm

厚板:δ>40mm

二、钢板中常见内部缺陷

钢板是由板坯轧制而成的,而板坯又是由钢锭轧制或连续浇铸而成的,钢板中常见缺陷有分层、折迭、白点等。

(1)、分层——板坯中缩孔、夹渣等在轧制过程中未密合而形成的分离层。

分层是钢锭中缩孔、非金属夹杂物、金属氧化物、硫化物以及夹渣在轧制过程中被轧扁而形成.这些缺陷有的是钢水本身产生,如脱氧时加脱氧剂造成,或炼钢炉混入钢水中的耐火材料等,这些缺陷在钢锭中位置没有一定规律,故出现在钢板中位置也无序. 分层是以上缺陷轧制而成,大多与钢平行,且具有固定走向。为平面状缺陷,严重时形成完全剥离的层状裂纹,对小的点状夹杂物则形成小的局部分层。

(2)、折叠---折迭是钢板表面局部形成互相折合的双层金属。

轧制过程中钢板形成的局部凸起被压平。

(3)、白点——存在于内部,白点是钢板在轧制后冷却过程中氢原子来不及扩散,而形成的白点断裂 。

钢中氢在加工过程来不及向外扩散,在钢板成型后,氢原子逐渐在钢板中的微缺陷(如非金属夹杂物)旁缓慢地以氢气形式析出,造成氢裂纹(微裂纹群)。其断面呈白色故称白点。常见于锻钢和厚钢板(厚度大于40mm)中。

三、探伤方法

接触法、水浸法

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 。

1.接触法

探头与工件直接接触,探头与工件之间需施加耦合剂(机油、甘油)。

(1)多次底波反射法

钢板探伤时采用多次底波反射法是依据底面回波次数,判断钢板有无缺陷和缺陷严重程度的探伤方法。 

探头通过耦合层直接与钢板接触,当探头位于完好区时,仪器上出现底波多次反射。 

多次底波法的优点 :

多次底波法不仅可以根据缺陷波来判定缺陷情况,而且可以根据底波衰减状况来判定缺陷情况。

以接触法为例:①当探头位于完好区域时,示波屏上显示多次等距离的底波,无缺陷波;②当探头位于缺陷较小的区域时,示波屏上显示缺陷波与底波共存,底波有所下降;③当探头位于缺陷较大的区域时,示波屏上出现缺陷的多次反射波,底波明显下降或消失。

采用底波多次反射法探伤应满足的条件:

①工件的探伤面与底面互相平行,确保产生多次反射。(如工件加工倾斜就不合适)。

②钢板材质晶粒度必须均匀,保证无缺陷处底面多次反射波次数的稳定。(各次相同)。

③材质对超声波的衰减要小。保证反射底波有足够数量。

一般碳钢、不锈钢均能满足这些条件

(2)一次底波法(或二次底波法)

适用于板厚:δ>80mm

2.水浸法

探头晶片离开钢板一段距离,通过水耦合。在探伤仪荧光屏上将同时出现水层多次反射和钢板底面多次反射波,探伤时通过调节水层厚度,使水层波(水∕钢界面)与某次底波重合

一次重合法:界面各次回波分别与钢板底波一一重合;

二次重合法:界面回波S2与二次底波B2重合;

三次重合法:界面回波S2与三次底波B3重合;

四次重合法:界面回波S2与四次底波B4重合。

钢板水浸(或局部水浸)探伤时,为避免水/钢界面多次回波与钢板多次底波相互干扰,调整水层厚度时,使水/钢界面回波与某次钢板底波重合,这种方法就称为多次重合法。当界面回波与钢板第二或三、四次底波重合时,则分别称为二次或三、四次重合法。

一次重合法时,界面各次回波分别与钢板底波一一重合。此时,由于钢板底波的位置经常有水层界面波存在,探伤过程中,难以观察到钢板底波的衰减或消失情况,因而无法根据底波衰减或消失情况来判定缺陷情况,所以一般不采用一次重合法探伤。常采用四次重合法(计算水层厚度方便)。

①      为满足多次重合法要求,水层厚度要连续可调。

② 调至不同厚度时,必须保证发射的声束与钢板表面垂直。

③ 充水探头内水套管内径必须大于最大水层厚度时声束直径。

④ 进出水口位置应大于最大水层可调厚度,且出水口应小于进水口,保证水套充满水。

⑤ 探伤时应及时注意排除水中气泡。或采用消泡剂去除气泡。

钢板探伤中,引起底波消失的几种情况 :

(1)表面氧化皮与钢板结合不好

(2)近表面有大面积的缺陷

(3)钢板中有吸收性缺陷(疏松)

(4)钢板中有倾斜的大缺陷

叠加效应:

当缺陷比较小时,缺陷回波从第一次开始会随着出现的二次、三次波高逐渐增高,几次以后又逐渐降低,这是由于对同一个小缺陷会产生不同反射路径且互相叠加后造成的一种波形动态现象,随探头移动有所变化。

叠加效应多出现在板厚较薄,缺陷较小且位于板中心附近时。

缺陷回波变化特征是:钢板各次底波前的缺陷多次回波F1,F2,F3,F4,F5………,到某次回波后,波高又逐渐降低。这种效应的出现是由于不同反射路径的声波互相叠加的结果,随着缺陷回波次数的增加,回波路径逐渐增多,如F2比F1多3条路径,F3<比F1多5条路径路径多,叠加能量多,故缺陷回波逐渐升高。但路径进一步增加时,反射损失及衰减也增加,增加到一定程度后,损失和衰减的声能将超过叠加效应。因此缺陷波高到一定程度后又逐渐降低

叠加效应是钢板底波多次反射时可看到的现象

叠加效应形成的原因及回波变化特征

叠加效应多出现在板厚较薄,缺陷较小且位于板中心附近时。

缺陷回波变化特征是:钢板各次底波前的缺陷多次回波F1,F2,F3,F4,F5………,到某次回波后,波高又逐渐降低。这种效应的出现是由于不同反射路径的声波互相叠加的结果,随着缺陷回波次数的增加,回波路径逐渐增多,如F2比F1多3条路径,F3<比F1多5条路径路径多,叠加能量多,故缺陷回波逐渐升高。但路径进一步增加时,反射损失及衰减也增加,增加到一定程度后,损失和衰减的声能将超过叠加效应。因此缺陷波高到一定程度后又逐渐降低

叠加效应是钢板底波多次反射时可看到的现象

产生叠加效应的条件:

(1) 板厚:        较薄;

(2) 方法:底波多次反射法;

(3)材质衰减小;

(4)缺陷位于钢板中部;

(5)缺陷小(缺陷小于声束截面 )

若出现如下图所示这种现象,当δ≥20mm时  利用F1评价缺陷。当δ<20mm时用F2评价缺陷,减少近场区影响。
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