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超声纵波直探头检测系统调整方法
本课系统讲解了针对不同工件进行纵波直探头检测时，建立和调整检测系统的核心步骤与六种具体方法，重点在于扫描基线校准、确定检测范围、确定检测灵敏度。
六种核心调整方法
纵波回波高度法
方法一
适用于厚度大于3N的锻件，关注缺陷有无而非精确尺寸。
纵波曲线法
方法二
适用于工件厚度较薄，处于近场区探伤，需精确量化缺陷当量。
纵波工件底波法
方法三
利用工件底面回波与同深度人工缺陷的理论分贝差设定灵敏度。
纵波 AVG 曲线法
方法四
使用不同声程的平底孔制作 AVG 曲线作为基准，适用于大厚度工件检测。
纵波双晶直探头法
方法五
使用双晶直探头进行检测，结合回波高度法或曲线法进行系统调整。
通用原则与注意事项
- 扫描基线校准：是探伤第一步，决定定位精度，必须完成。
- 检测范围确定：最大声程 = 工件厚度 + 10mm。
- 闸门设置：起点应避开近场区（如 ≥ 2N），宽度监视有效检测范围。
- 缺陷评定：面积小于声场截面用当量法，大于则用指示长度/面积百分比或底波降低量法。
核心结论：纵波直探头检测系统的调整需严格遵循三步流程，并根据工件厚度、形状及检测目标（定性或定量）灵活选择六种方法之一。其中，校准试块与被检工件声学性能一致是保证所有方法准确性的根本前提。
围绕超声纵波直探头检测系统的调整展开，详细介绍了纵波回波高度法、纵波曲线法、纵波工件底波法、纵波 AVG 曲线法等 6 种调整方法，包括各方法的系统建立、操作步骤、适用工件及特点等内容，强调了校准试块声学性能匹配和扫描基线校准的重要性。内容如下：
纵波检测系统调整概述
检测系统调整步骤
基本步骤明确：超声纵波直探头检测系统调整至少包含扫描基线校准、确定检测范围、确定检测灵敏度三个步骤。
调整方法多样：根据检测具体情况，分为纵波回波高度法、纵波曲线法、纵波工件底波法、纵波 AVG 曲线法、纵波双晶直探头、回波高度法与曲线法等 6 种调整方法。需关注这 6 种方法的掌握情况、相同与不同之处以及适用的工件探伤类型。
校准试块选择原则：校准试块与被检工件要有相同或相近的声学性能，可采用其他类型试块或被检工件的已知尺寸部位作为校准厚度。例如检测奥氏体不锈钢焊缝时，要注意校准试块与被检工件声学性能是否相同。
纵波回波高度法检测系统调整
系统建立示例
探头与工件选择：以 2.5 P Ф 14 0 度探头检测 200 毫米厚度的工件为例，使用数字超声仪器与 CSK - I 型标准试块配合完成纵波扫描基线校准，以 CS - 2 - 19 号对比试块上面深度 200 毫米 Ф 2 平底孔确定检测灵敏度。
扫描基线校准：纵波直探头扫描基线校准不局限于校准试块种类，只要知道标准试块、对比试块或背景工件的厚度，且校准试块与背景工件声学性能相同或相近，就可用已知厚度进行校准。校准前四块反射回波在扫描基线上 s = 103.1 毫米处，其中 100 毫米是试块厚度，3.1 毫米是探头保护膜相当于钢的厚度；调整后反射回波移动到 s = 100 毫米位置，去掉了保护膜厚度。
检测范围确定
最大显示范围调整：为看到被检工件第一次底波完整波形，扫描基线最大显示范围调整到被检工件最大声程 200 毫米再加 10 毫米，即 210 毫米。
闸门设置：闸门起点套住扫描基线上主和始波后的一定范围，终点套住 200 毫米位置，用闸门宽度监视有效检测范围。闸门起点对应扫描基线 42 毫米位置，是 2.5 P Ф 14 0 度探头的两倍近场，目的是躲开近场。
检测灵敏度确定
灵敏度调整：用选定探头扫查深度 200 毫米处的 Ф 2 平底孔，将孔的反射回波高度提高到基准高度的 80%，确定检测灵敏度。仪器灵敏度余量为 51.4 dB，补偿 4 dB 后，检测灵敏度变为 47 dB。
方法特点：纵波回波高度法主要用于 x > 3 的碳钢和低合金钢锻件的检测和质量分级，适用于只关注有无缺陷的情况，如插入式管座角焊缝、梯形角焊缝翼板侧的未融合或撕裂等。但对面积小于声场截面积的缺陷无法准确定量，对面积大于声场截面积的缺陷，可测量缺陷指示长度后确定缺陷面积。
纵波曲线法检测系统调整
系统建立示例
探头与工件选择：以 5P Ф 8 0 度探头检测厚度 50 毫米的工件为例，使用数字超声仪器与 CSK - IA 型标准试块配合完成扫描基线校准，取 cs - 3 - 1 型对比试块上不同深度 Ф 2 平底孔，制作纵波距离波曲线。
扫描基线校准：以 CSK - IA 试块 100 毫米的尺寸位置为扫描基线校准厚度，校准前直块反射回波在 s = 102.5 毫米位置，其中校准厚度 100 毫米，探头保护膜相当于钢的厚度 2.5 毫米；校准后反射回波在 s = 100 毫米位置，去掉了保护膜厚度。
检测范围确定
最大显示范围调整：将扫描基线最大显示范围调整到最大声程 50 毫米再加 10 毫米，即 60 毫米。
闸门设置：闸门起点套住扫描基线上主波始波后的一定范围，终点套住 10 毫米，用闸门宽度监视有效检测范围。
距离波曲线制作与灵敏度确定
曲线制作：用 5P Ф 8 0 度探头分别扫查 cs - 3 - 1 型对比试块上 10 毫米、20 毫米、30 毫米、40 毫米深度的 Ф 2 平底孔，将各孔反射回波最高点调至基准高度 80%，制作纵波直探头的距离波曲线。制作曲线最少要用三个不同深度的参考反射体，且最大深度的孔洞应大于背景物件厚度。
灵敏度确定：将扫描基线上对应最大声程处 50 毫米的曲线高度调至显示器满屏高度 20%，再补偿 4 dB 作为基准检测点。
方法特点：纵波曲线法适用于工件厚度较薄，基本处在纵波直探头 3 倍近场以内探伤的状态。在有效检测区域内，缺陷面积小于声场截面积时，利用距离波幅曲线确定缺陷当量；面积大于声场截面积时，确定缺陷指示长度后再确定缺陷面积。
纵波工件底波法检测系统调整
系统建立示例
探头与工件选择：以 2.5 P Ф 20 0 度探头检测 300 毫米厚的工件为例，使用数字检测仪器与 CSK - 1A 型标准试块配合完成纵波扫描基线校准与同声程底波与 Ф 2 平底孔回波分贝差，确定基准灵敏度。
扫描基线校准：以 1A 试块 100 毫米厚度的尺寸位置作为声能基线的校准厚度，校准前试块反射回波在 s = 103.4 毫米位置，其中校准厚度 100 毫米，探头保护膜相当于钢的厚度 3.4 毫米；校准后反射回波在 s = 100 毫米位置，去掉了保护膜厚度。
检测范围确定
最大显示范围调整：将扫描基线最大显示范围调整到 300 毫米再加 10 毫米，即 310 毫米。
闸门设置：闸门起点套住扫描基线上主和副后面的一定位置，终点套住 310 毫米，用闸门宽度监视有效检测范围。
基准灵敏度确定
分贝差计算：根据同声程的检测厚度，计算出检测厚度相同的 Ф 2 平底孔与被检工件底面相差的比例数，即利用公式 Δ = 20 × log(2λx / πDF²) 计算 300 毫米处大平底与 300 毫米处 Ф 2 平底孔的回波分贝差，计算结果为 41.0 dB。
灵敏度调整：将 300 毫米处大平底面反射回波的高度调到基准高度 80%，此时仪器显示的灵敏度余量是 84.4 dB，在其基础上提高 41.4 dB（衰减型仪器），将灵敏度余量调整到 43.3 dB。
方法特点
适用工件：适用于厚度 x > 3N 的工件，且工件具有平行底面或圆柱曲面，底面要干净、光洁。
优缺点：操作简单，节省大量试块，但计算量大，检测灵敏度需计算。只有缺陷面积小于声场截面积时，才能用当量计算法确定缺陷尺寸；缺陷尺寸大于声场截面或底波严重降低时，用面积百分比或底波高度、底波降低量来评定缺陷。
近场探伤处理：缺陷埋藏位置小于 3 厘米且无法将此部位转变为远场时，应使用其他近场长度相对较小探头对该部位进行补充检测。
纵波 AVG 曲线法检测系统调整
系统建立示例
探头与工件选择：以 2.5 P Ф 14 0 度探头检测 300 毫米厚的工件为例，使用数字仪器与 CSK - E 型试块配合完成扫描基线校准，以不同声程 Ф 2 平底孔纵波 AVG 曲线作为基准。
扫描基线校准：以 CSK - E 试块 100 毫米尺寸位置试块的高度尺寸作为扫描基线校准厚度，校准前试块底面反射回波在扫描基线 s = 103.3 毫米位置，校准后在 s = 100 毫米位置，去掉了探头保护膜相当于钢的厚度 3.3 毫米。
检测范围确定
最大显示范围调整：将扫描基线最大显示范围调整到最大声程 300 毫米再加 10 毫米，即 310 毫米。
闸门设置：闸门起点套住扫描基线上主和始波后的一定范围，终点套住 310 毫米，用闸门宽度监视有效检测范围。
后续计划：本次会议未完成纵波 AVG 曲线制作及确定检测灵敏度的方法讲解，下堂课将继续进行相关内容的讲解。
