徐海洋超声波检测技术学习笔记(三十四)钢板超声检测技术要点与标准争议分析

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钢板超声检测技术要点与标准争议分析

• 纵波双晶探头检测厚度应受限制，超过45mm钢板使用存在盲区漏检风险，相关标准条款存在争议

💡 核心结论：

• 钢板超声检测需根据缺陷类型（分层、折叠、白点、裂纹）严格选用探头、试块并建立检测系统，注意灵敏度补偿

• 表面裂纹检测中，V型槽试块与真实线切割槽灵敏度存在差异，需补偿7dB以确保检出率

纵波双晶探头检测分层缺陷

标准争议与盲区问题

• NB/T 47013 23版标准允许 厚度>20mm 钢板使用双晶探头

• 双晶探头菱形声场长度一般不超过 45mm

• 厚度增加导致盲区增大，超过45mm易 漏检近表面缺陷

• 标准此部分被认为存在缺陷，不符合声场理论

探头选用与检测系统建立

• 厚度>20mm 钢板重点使用纵波单晶直探头

• 被检工件厚度增加， 压电晶片尺寸 需相应增大

• 选用CB2系列 平底孔试块 制作距离波幅曲线

• 需进行表面补偿，并考虑 灵敏度余量

单晶探头缺陷识别

• 面积小于声场缺陷： 主声始波宽度 与幅度变化

• 面积大于声场缺陷：主声始波宽度发生 明显变化

• 白点缺陷：反射回波多峰、尖锐活跃、探头移动时起伏

• 白点多出现在 厚度>40mm 钢板中间部位

钢板表面裂纹检测

检测系统与探头选择

• 使用横波斜探头，推荐 K1探头 利用端角反射

• 应选择 高频探头 ，波长短利于发现微小缺陷

• 保证一次或二次声程中点与 1.64倍近场 相等

• 依据板厚选择晶片尺寸，避免 近场探伤

试块选择与灵敏度补偿

• 普遍采用带 V型槽 的对比试块制作曲线

• V型槽与线切割槽反射灵敏度相差约 7dB

• 用V型槽调灵敏度需额外补偿7dB以防漏检

• 扫描基线校准可用 CSK-1A或SGB-6型 试块

扫查程序与注意事项

• 检测程序必须 先纵波后横波

• 纵波检测分层与折叠，避免其阻挡横波

• 横波扫查需区分 纵向与横向裂纹 方向

• 横向裂纹扫查时探头应沿 钢板轧制方向 移动

围绕钢板探伤检测展开，详细讲解了纵波双晶直探头和纵波单晶直探头的使用范围、检测系统的建立、缺陷的识别方法以及钢板检测程序等内容，同时对现行标准存在的问题进行了分析，内容如下：​

纵波双晶直探头检测分层缺陷识别​

面积小于声场截面积分层缺陷​

特征：发现面积小于声场截面积分层缺陷时，底波光标位置之前出现缺陷波，底波明显降低。主核始波、缺陷波、底波共存，这种情况是因为缺陷面积小于声场截面。​

与白点缺陷区分：纵波双晶直探头探伤检测厚度小于 45 毫米，而钢板厚度大于 40 毫米才会有白点缺陷，且白点反射回波形状为多峰，与当前曲线形状不同，所以可判断为面积小于声场截面的分层缺陷。​

面积大于声场截面积分层缺陷：面积大于声场截面积的分层缺陷，底波之前出现缺陷波，底波彻底消失，屏幕上呈现若干次缺陷形成的反射回波。由于该缺陷离声源比底波近，反射回波幅度相对较高，需用衰减器将反射回波峰顶降到可观察范围，此时组合始波会降低到难以分辨。

适用厚度范围：厚度小于等于 20 毫米的钢板有其检测特点，而厚度大于 20 毫米的钢板，纵波双晶直探头检测存在问题。随着检测厚度增加，探头压电晶片尺寸、隔声片厚度、聚焦深度等要逐渐增大，盲区范围也会逐渐增大。当钢板厚度大于 45 毫米时，纵波双晶直探头检测易出现漏检情况，因此不宜使用。​

标准问题分析​

标准修改内容：47013 23 版标准在 15 版基础上进行了修改，厚度大于 20 毫米的钢板，15 版标准 20 - 60 可用双晶或单晶，大于 60 用单晶；23 版标准大于 20 毫米的钢板可用单晶或双晶。​

存在问题：以 250 毫米厚的钢板为例，使用双晶探头时聚焦深度等参数会导致压电晶片倾斜角度过小，菱形声场难以聚焦，双晶探头是否还能称作无盲区检测存疑。认为该标准不符合民用生产特点，且未发现纵波双晶直探头技术性能有重大突破，标准存在欠缺。

纵波单晶直探头检测​

检测系统建立​

仪器要求：仪器应具备单晶纵波直探头扫描基线校准的阶梯波曲线制作功能。​

探头选择：根据被检工件厚度选择合适的探头规格，随着被检工件厚度增加，探头的压电晶片尺寸逐渐增大。如厚度 20 - 60 用 5P6，60 - 100 用 5P8，100 - 180 用 5P14，180 - 260 用 2.5P14，260 - 340 用 5P。​

试块选择：可选择任意型号试块的已知厚度、尺寸，如使用 CB2 系列平底孔试块，检测 22 毫米厚的钢板可选用 CBR - 1 号试块。同时要考虑试块表面光洁度与被检钢板表面光洁度不同，进行表面补偿。

检测系统调整​

扫描基线校准：校准结束后，可通过扩大扫描基线量程，检测厚度较小的钢板时，检测范围可调节成两倍工件厚度，以更清晰显示反射回波真实情况。​

制作距离波曲线：使用 CSK - 1 试块或 CB2 - 1 号对比试块上不同深度的平底孔制作距离波曲线，要注意被检钢板厚度与探头规格的匹配，避免曲线失真。​

确定检测灵敏度：做完曲线后，给表面补偿 4 dB，根据仪器灵敏度余量和曲线起点波高确定检测灵敏度，使屏幕上缺陷反射回波与距离波曲线的对应关系一目了然。​

缺陷识别​

折叠缺陷识别：无缺陷时，组合始波宽度随耦合剂层厚度变化，探头移动时耦合剂层变化会引起组合始波微小变化。存在面积小于声场截面积的缺陷时，一次波、二次波位置不变但幅度有变化；面积大于声场截面积的折叠缺陷，组合始波宽度明显变化，可据此识别折叠缺陷。​

分层缺陷识别：面积小于声场截面积分层缺陷，底波之前出现缺陷波，底波明显降低；面积大于声场截面积分层缺陷，屏幕上出现若干次反射，底波反射次数增加。​

钢板表面裂纹缺陷检测​

检测系统建立​

仪器要求：仪器应具备单晶横波斜探头扫描基线校准、探头配置及前沿测试功能，具备横波距离波幅曲线制作功能。​

探头选择：使用数字超声探伤仪 5P6×6K1 横波斜探头检测 10 毫米厚度钢板上下表面裂纹，根据板厚选择合适的探头规格，为保证使用最佳声场范围检测裂纹，可选用两种规格探头。​

试块选择：可选择 CSK - IA 或 SGB - 6 型试块完成扫描基线校准，也可选择类似的 CSK - 2A - 1 型带有不同深度测试孔的对比试块。钢板检测普遍采用上下表面分别带有规定尺寸的微型槽对比试块制作纵波距离波幅曲线，并补偿 4 dB 作为检测灵敏度。​

灵敏度补偿：相同深度与长度的 60 度 V 型槽与线切槽反射灵敏度相差约 7 dB，用 V 型槽确定检测灵敏度时，需在此基础上增加 7 dB 以使其与钢板表面裂纹灵敏度相同。​

检测程序​

检测顺序：钢板检测应先纵波后横波，因为折叠与分层缺陷可能阻挡横波传入钢板下表面，影响裂纹缺陷检测。​

扫查方式：横波扫查时，钢板表面裂纹分纵向、横向与网状，检测横向裂纹时探头垂直于钢板，沿钢板轧制方向扫查；检测纵向裂纹时也需进行相应扫查，以确保检测到不同方向的裂纹。