接觸式超聲斜射探傷方法

──────────────────────────────────

1主題內(nèi)容與適用范圍

   本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了接觸式A型顯示超聲斜射縱波、橫波、瑞利波、萊姆波的檢驗(yàn)技術(shù)及它們的校準(zhǔn),同時(shí)對(duì)系統(tǒng)設(shè)備作了適當(dāng)?shù)囊?guī)定。

   本標(biāo)準(zhǔn)適用于常規(guī)超聲探傷中超聲探頭與被檢物直接接觸進(jìn)行的斜射探傷。

2引用標(biāo)準(zhǔn)

    ZB Y 230-84  A型脈沖反射式超聲探傷儀通用技術(shù)條件

    ZB Y231-84   超聲探傷用探頭性能測(cè)試方法

    ZB Y232-84   超聲探傷用1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)試塊技術(shù)條件

    ZB J 04001-87A型脈沖反射式超聲探傷系統(tǒng)工作性能測(cè)試方法

3一般規(guī)定

3.1超聲斜射探傷方法應(yīng)根據(jù)材料的幾何形狀以及缺陷可能存在的位置、形狀、大小、方向和反射率來選擇波束方向和振動(dòng)模式。

3.2 操作者需持有國家有關(guān)主管部門頒發(fā)的并與其工作相適應(yīng)的資格證書。

3.3 如需定量進(jìn)行超聲斜射探傷,則儀器適用的垂直線性和水平線性都應(yīng)按ZB Y230標(biāo)準(zhǔn)校驗(yàn)或檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)和要求檢驗(yàn)單位雙方同意的其他方法校驗(yàn)。

3.4 檢驗(yàn)前應(yīng)按ZBJ04001標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)探傷系統(tǒng)。

3.5 檢驗(yàn)結(jié)果按被檢產(chǎn)品驗(yàn)收技術(shù)條件或規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)作出評(píng)定。

4檢驗(yàn)系統(tǒng)

4.1 儀器

   超聲探傷儀應(yīng)符合ZBY230標(biāo)準(zhǔn),如對(duì)探傷儀有特殊要求也可用產(chǎn)品承檢單位和送檢單位雙方同意的其他方法校驗(yàn)。

4.2 探頭

    斜射橫波檢測(cè)探頭應(yīng)符合ZB Y231標(biāo)準(zhǔn),探頭上應(yīng)附有能按需要的角度和波型并能向被檢物傳遞超聲波的斜楔。其他探頭也可參照ZBY231標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

4.3 耦合劑

4.3.1探頭斜楔和被檢物檢查表面間應(yīng)施加足夠的耦合劑,以保證檢測(cè)時(shí)具有良好的聲耦合。

4.3.2耦合劑通常為液體或糊狀體,典型的耦合劑為機(jī)油、水、甘油、漿糊、水溶性油和油脂等。耦合劑可添加防銹劑或潤濕劑。選擇的耦合劑應(yīng)對(duì)產(chǎn)品或工藝無害。

4.3.3不適于探傷的表面必須用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行加工。在適于探傷后應(yīng)根據(jù)被檢材料的表面粗糙度和探測(cè)位置取向選擇合適的耦合劑,一般來說檢查表面粗糙或傾斜的材料時(shí)需用較高粘度耦合劑。檢驗(yàn)時(shí)用的耦合劑須與校準(zhǔn)時(shí)用的相同。

4.4 校準(zhǔn)用試塊

4.4.1 具有已知尺寸人工反射體的試塊都能作為校準(zhǔn)用試塊。

4.4.2 人工反射體的形狀可以是橫孔、刻槽或平底孔。

4.4.3試塊應(yīng)采用與被檢物具有相同聲速、衰減、曲率和表面粗糙度的材料。若不能滿足這些條件,則應(yīng)在產(chǎn)品檢查時(shí)引起的影響作適當(dāng)修正,對(duì)不同具體產(chǎn)品的修正方法應(yīng)列入產(chǎn)品驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)中。

4.4.4 檢測(cè)時(shí)應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)規(guī)定選用校準(zhǔn)用試塊,校準(zhǔn)用試塊不得混雜使用。

4.5檢驗(yàn)時(shí)和校準(zhǔn)時(shí)被檢物表面溫度差應(yīng)在±14℃內(nèi),以免在斜楔材料內(nèi)產(chǎn)生較大的衰減和聲速差異。

5斜射橫波檢驗(yàn)技術(shù)和校準(zhǔn)

5.1 檢驗(yàn)技術(shù)

5.1.1最常用的斜射橫波折射角應(yīng)在40°-75°范圍內(nèi),折射角在80°-85°時(shí)易在材料表面同時(shí)產(chǎn)生瑞利波,這種角度范圍內(nèi)的斜射波應(yīng)受到限制。

5.1.2斜射橫波檢驗(yàn)通常采用單探頭型式。也可采用雙探頭型式。探傷時(shí)應(yīng)充分估計(jì)可能產(chǎn)生的缺陷類型及缺陷產(chǎn)生的方向,以便使超聲束射向缺陷而產(chǎn)生最理想的反射。如果缺陷的方向是任意的,則常需要用多個(gè)聲束方向檢查或?qū)⒙暿�轉(zhuǎn)動(dòng)。

5.2 校準(zhǔn)

5.2.1斜射橫波探傷由于探測(cè)對(duì)象不同,因此使用的頻率和探頭型式以及他們使用的試塊也各不相同。如被檢物有適當(dāng)?shù)膸缀涡螤?則被檢物本身就能提供更為可靠的校準(zhǔn)。

5.2.2在具體產(chǎn)品的探傷規(guī)程中應(yīng)寫明使用頻率、探頭和試塊型式等。需要時(shí)應(yīng)作出距離─幅度校準(zhǔn)線。

5.2.3在常用的聲程范圍內(nèi),斜探頭的距離特性曲線往往各不相同,因此在制作校準(zhǔn)曲線時(shí)必須用實(shí)際探傷用的探頭。

6斜射縱波檢驗(yàn)技術(shù)和校準(zhǔn)

6.1 檢驗(yàn)技術(shù)

6.1.1 斜射縱波的折射角為1°-40°(此時(shí)同時(shí)存在很弱的斜射橫波)。

6.1.2斜射縱波探傷時(shí)總是同時(shí)存在橫波,因此校準(zhǔn)測(cè)距標(biāo)度時(shí)應(yīng)予注意,不要錯(cuò)誤引用行程時(shí)間較大的橫波信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)。

6.1.3在斜射縱波范圍內(nèi)一般應(yīng)用的探頭可分三組即:單晶探頭、平行聲束的雙晶探頭和交叉聲束的雙晶探頭。

6.1.3.1 單晶探頭

    a.斜射縱波范圍的單晶探頭應(yīng)用不多,一般單晶探頭可在軸類的端頭利用直接反射或角反射探測(cè)缺陷。

   當(dāng)預(yù)期缺陷的主要反射面角度為已知時(shí),則檢驗(yàn)用聲束的角度應(yīng)與此反射面垂直。在缺陷可能存在的區(qū)域,應(yīng)在聲束與缺陷主要平面相互垂直的條件下對(duì)材料進(jìn)行掃查。

    b.在特殊情況下奧氏體不銹鋼焊縫可采用斜射縱波探傷。

6.1.3.2 平行聲束雙晶探頭

    當(dāng)反射體的聲程較近時(shí),為避免斜楔中的雜波,可采用分開的發(fā)射和接收探頭或雙晶探頭。在雙晶探頭中,發(fā)射晶片及其斜楔與接收晶片及其斜楔用隔聲材料分開,以防止串音。發(fā)射聲束和接收聲束基本上是平行的。

6.1.3.3 交叉聲束斜射縱波雙晶探頭

   此種探頭使聲束直接在被檢表面下方交叉,雖能改善近表面分辯力,但檢測(cè)的深度受晶片尺寸和聲束角度的限制。該種探頭主要用于測(cè)厚或檢查平行于探測(cè)面的反射體,如夾層等缺陷。對(duì)探測(cè)的深度校準(zhǔn)以及對(duì)儀器以一收一發(fā)方式工作時(shí)均需特別小心。

6.2 校準(zhǔn)

6.2.1斜射縱波探傷應(yīng)根據(jù)不同的探測(cè)對(duì)象、使用頻率和探頭型式采用不同的試塊。如被檢物有適當(dāng)?shù)膸缀涡螤?則被檢物本身就能提供更為可靠的校準(zhǔn)。

6.2.2在具體產(chǎn)品的探傷規(guī)程中,應(yīng)寫明使用頻率、探頭和試塊型式等。需要時(shí)應(yīng)作出距離─幅度校準(zhǔn)線。

6.2.3在常用的聲程范圍內(nèi),斜探頭的距離特性曲線往往各不相同,因此在制作校準(zhǔn)曲線時(shí)必須用實(shí)際探傷的探頭。

7瑞利波檢驗(yàn)技術(shù)和校準(zhǔn)

7.1 檢驗(yàn)技術(shù)

7.1.1在檢查面上瑞利波與檢查面法線成90°方向傳播,在厚度大于兩個(gè)波長的材料中,瑞利波的能量大約穿透一個(gè)波長的深度。由于能量以指數(shù)形式分布,一半能量集中在四分之一的λ(波長)深度表層內(nèi)。

7.1.2當(dāng)瑞利波傳播中碰到棱邊時(shí),若棱邊曲率半徑R大于5倍波長,瑞利波可不受阻礙地完全通過,當(dāng)R逐漸變小時(shí),部分瑞利波能量被棱邊反射,當(dāng)R≤λ(波長)時(shí)反射能量最大。因此,在超聲波探傷中瑞利波常被用來探測(cè)工件表面和近表面的缺陷。

7.1.3由于波長改變后透入深度也改變,所以可用改變?nèi)鹄�波頻率的方法來估計(jì)開裂面與瑞利波傳播方向垂直的裂紋深度。

7.2 校準(zhǔn)

7.2.1瑞利波需用表面幾何形狀的突變(即轉(zhuǎn)角處、方形槽等)作為距離校準(zhǔn)的參考。熒光屏上的掃描線應(yīng)按探頭至對(duì)比試塊上反射體的距離加以校準(zhǔn)。

7.2.2在幅度校準(zhǔn)中應(yīng)考慮到瑞利波的透入深度與頻率有關(guān),因此在有關(guān)要求中,應(yīng)說明供校準(zhǔn)用的參考反射體允許缺陷的最大埋藏深度。檢驗(yàn)用的頻率f按下式計(jì)算:

                   ｆ ≈ＶR４ｄ

式中: ｆ──使用頻率,Ｈz;

        ＶR─材料中瑞利波速度,mm/s;

       ｄ──參考反射體埋藏深度,mm。

8萊姆波檢驗(yàn)技術(shù)和校準(zhǔn)

8.1 檢驗(yàn)技術(shù)

8.1.1萊姆波傳播時(shí)與檢查面法線成90°方向傳播,并以橢圓形的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)充滿薄板。根據(jù)材料厚度和檢查用頻率,萊姆波振動(dòng)存在于不同數(shù)目的層中,并以低于瑞利波至接近于縱波的速度傳播。

8.1.2萊姆波對(duì)厚度至5個(gè)波長的材料(根據(jù)同樣材料的厚試樣瑞利波速度)最為有效,能同時(shí)發(fā)現(xiàn)檢查面和其對(duì)面上的表面缺陷。被檢物板厚的變化將導(dǎo)致萊姆波振動(dòng)模式的改變。

8.1.3萊姆波可用來測(cè)量板狀被檢物厚度、探測(cè)分層、裂紋等缺陷和檢驗(yàn)復(fù)合材料板的粘結(jié)質(zhì)量等。

8.2 校準(zhǔn)

8.2.1萊姆波的相速度與超聲波的頻率以及被檢物板厚有關(guān),同時(shí)又與入射縱波的入射角有關(guān),需要的參考反射體可以是厚度有差別的反射體或是人工反射體。熒光屏上的掃描線應(yīng)按探頭至對(duì)比試塊上的參考反射體的距離加以校準(zhǔn)。

8.2.2 為從反射體獲得一校準(zhǔn)指示應(yīng)以最大允許缺陷量選擇適用的萊姆波類型和模式。

9檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄和報(bào)告

9.1 每次檢驗(yàn)應(yīng)按下列內(nèi)容要求記錄

   a. 工件名稱和檢驗(yàn)日期;

   b. 操作者姓名和資格等級(jí);

   c.使用的儀器名稱、制造廠、型號(hào)及序號(hào);

   d.耦合劑種類、探頭電纜長度、手工掃查或自動(dòng)掃查等安置情況;

   e.探頭的類型、頻率、晶片尺寸、斜楔及聲束的振動(dòng)模式;

   f.為重復(fù)此檢驗(yàn)所需的參考標(biāo)準(zhǔn)及校準(zhǔn)數(shù)據(jù);

   g.規(guī)范要求記錄的信號(hào)資料或檢驗(yàn)結(jié)果,包括:缺陷的數(shù)量、類型、大小和位置等。

9.2 按檢驗(yàn)物的具體檢測(cè)要求或標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)要求寫出檢驗(yàn)報(bào)告。

                       ─────────

   附加說明:

  本標(biāo)準(zhǔn)由中華人民共和國機(jī)械電子工業(yè)部提出。

  本標(biāo)準(zhǔn)由全國無損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口。

   本標(biāo)準(zhǔn)由上海材料研究所負(fù)責(zé)起草。

  本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人宓中玉、陳祝年、陳金寶。