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南京毅检无损检测科技有限公司:专业从事奥氏体不锈钢材质、复合层(奥氏体+碳钢)材质、碳钢材质,镍基合金、铝合金、对接焊缝、管座角焊缝超声波(UT)、相控阵(PAUT)检测业务。并出售超声波探头、相控阵、TOFD楔块、扫查器、编码器。磁粉探伤仪、射线机。并举办 EN ISO 9712 无损检测培训班。
超声检测技术精讲:纵波与斜探头关键问题
本次课程深入探讨了纵波双晶探头灵敏度校准、几何反射波的识别与规避,以及斜探头扫描基线校准与K值测试的优化方法,旨在提升超声检测的精度与效率。
纵波双晶探头校准
关键步骤
发射与接收晶片必须与仪器电路一一对应,否则影响灵敏度。
- 鉴别方法:在校准试块上,将反射回波调至满屏80%高度。
- 回波超过80%则接线正确;低于80%则当前连接正确,无需调整。
纵波几何反射波
干扰识别
通过调整检测范围(最大声程+10mm)可有效避免多种几何反射波干扰。
- 迟到波:出现在第一次底波之后,声程为0.76倍工件直径。
- 三角形反射波:位于第一次与第二次底波之间,声程为1.3倍或1.67倍直径。
斜探头系统优化
推荐方法
单圆弧法校准扫描基线,并用小孔径横孔测试K值,可简化操作并提高精度。
- 单圆弧法 vs 双圆弧法:操作更简单,精度更高,可简化试块。
- K值测试:使用Φ2横孔(弧长短)比Φ50有机玻璃孔精度更高。
- 流程整合:用同一横孔完成K值测试后,可直接用于制作DAC曲线,进一步简化步骤。
核心实践要点:纵波检测应重视接线对应性与检测范围的精确调整以排除干扰;斜探头检测推荐采用单圆弧校准与小孔径横孔测K值的优化流程,提升整体检测效率与可靠性。
聚焦超声探伤技术,围绕纵波探伤和超声斜探头检测展开,详细讲解了纵波双晶子弹头检测、几何反射波影响及处理方法、超声斜探头检测系统调整等内容,为探伤人员提供了实用的技术指导。内容如下:
- 纵波探伤技术
- 纵波双晶直探头检测
- 电路连接对应问题:纵波双晶直探头检测时,仪器处于一发一收状态,发射电路与探头发射插座、接收电路与探头接收插座直接连接。因仪器发射与接收电路对外阻抗不同,发射与接收晶片需通过各自连接线与仪器发射、接收电路一一对应。
- 连接线鉴别方法:扫描基线校准,将校准试块相应阶梯厚度或被检工件底面反射回波高度调至满屏 80%,调换探头线连接插座位置,反射回波幅度最高时的连接方式正确;若回波高度低于 80%,则原连接正确。
- 几何反射波影响及处理
- 非缺陷回波识别:纵波直探头探伤屏幕除始波、底波和缺陷波外,还会出现迟到波、三角反射波、61 度反射波等非缺陷回波,影响缺陷波判断,了解其产生原因和特点很必要。
- 迟到波:纵波检测细长或扁长工件时,扩散声束在工件侧壁产生波形转换,横波再转换为纵波返回探头,因横波声速慢、声程长,总是在第一次底波之后出现。检测螺栓、直径小或长的轴类锻件可能出现迟到波,可通过将最大检测厚度加 10 毫米确定检测范围,避免迟到波显示。
- 61 度反射波:纵波检测直角三角形工件,当纵波入射角与横波反射角满足特定关系时会出现。但实际探伤中直角三角形工件少见,影响较小。
- 三角形反射波:纵波检测实心圆柱体时,探头平面与柱面接触面积小,声束扩散会形成三角形反射。不发生波形转换形成等边三角形,回波声程为工件直径 1.3 倍;发生波形转换形成等腰三角形,回波声程为 1.67 倍。两种反射波位于第一次底波之后、第二次底波之前。通过调整检测范围可避免其干扰,如按轴直径加 10 毫米调整。
- 轮廓反射:工件中间有台阶或棱角时,会形成横波反射回波。可通过在反射位置蘸油观察回波是否抖动判断是否为几何反射。
- 检测范围确定:数字超声检测仪器扫描基线无比例概念,扫描基线校准后,将最大显示范围设为工件最大声程加 10 毫米,可避免几何反射波对检测的影响。
- 纵波检测缺陷能力分析
- 局限性:超声纵波检测不同性质缺陷有局限性,如裂纹开裂方向与纵波传播方向平行时难以检出。
- 思考题:0 度纵波检测厚度较大工件时,按最大检测厚度加 10 毫米调整检测范围,可避免几何反射波干扰,还能清晰识别缺陷反射回波。
- 超声斜探头检测技术
- 扫描基线校准
- 双圆弧法:模拟超声波检测仪转化为数字式超声仪器初级阶段,用 CSK - 1A 型试块上 R50 和 R100 两个圆弧完成扫描基线校准。通过公式计算 R50 和 R100 圆弧在扫描基线上的位置,找到反射回波最高点,测量试块前端点距离探头外壳前端的距离确定探头前沿。
- 单圆弧法:用 CSK - 1A 试块 R100 圆弧进行单圆弧法校准,校准前超声波在探头斜楔内部声程为 14.6 毫米,校准后仪器自动减掉该声程,使入射点与扫描基线零点重合。
- 方法比较:单圆弧法比双圆弧法少用一个闸门,少找一个 R50 圆弧反射回波,操作简单,精度更高。双圆弧法校准存在误差,因 R50 圆弧反射回波可能由扩散声束得到,且计算公式中 k 值为标称值,存在误差。
- 探头配置测试
- VSK 钢 1A 试块外 50 有机玻璃孔配置测试:用斜探头扫查外 50 毫米有机玻璃孔,找到反射回波最高点,利用公式计算探头 k 值,该方法遵循直角三角形定理。
- 中心孔或短横孔配置测试:用对比试块上某一深度的横通孔或短横孔测试判读 k 值,如用 2A - 1 试块 20 毫米深 φ 2×40 的横孔,通过直角三角形计算 k 值。孔径越小,配置测试越精确,可不用 VSK 钢 1A 试块有机玻璃孔。
- 距离波幅曲线制作
- 制作过程:用 2A 试块 10 毫米、20 毫米、30 毫米和 60 毫米深的孔制作距离波幅曲线,将各孔反射回波最高点调至基准高度 80%,按确认键记录 DB 数。
- 干扰信号处理:20 毫米、30 毫米和 60 毫米深孔反射回波会出现干扰信号,由试块下端角端角反射造成,10 毫米深孔因扩散声束反射点距试块下表面远,干扰信号少。
- 标准设置:检测厚度 20 毫米时,判废线在基准线基础上减 4 dB,定量线减 12 dB,评定线减 18 dB,仪器自动画出相应曲线,画出评定线后基准线自动消失。