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培训教材之理论基础第一章无损检测概述无损检测包括射线检测（RT）、超声检测（UT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）和涡流检测（ET）等五种检测方法。
主要应用于金属材料制造的机械、器件等的原材料、零部件和焊缝，也可用于玻璃等其它制品。
射线检测适用于碳素钢、低合金钢、铝及铝合金、钛及钛合金材料制机械、器件等的焊缝及钢管对接环缝。
射线对人体不利，应尽量避免射线的直接照射和散射线的影响。
超声检测系指用A型脉冲反射超声波探伤仪检测缺陷，适用于金属制品原材料、零部件和焊缝的超声检测以及超声测厚。
磁粉检测适用于铁磁性材料制品及其零部件表面、近表面缺陷的检测，包括干磁粉、湿磁粉、荧光和非荧光磁粉检测方法。
渗透检测适用于金属制品及其零部件表面开口缺陷的检测，包括荧光和着色渗透检测。
涡流检测适用于管材检测，如圆形无缝钢管及焊接钢管、铝及铝合金拉薄壁管等。
磁粉、渗透和涡流统称为表面检测。
第二章超声波探伤的物理基础第一节基本知识超声波是一种机械波，机械振动与波动是超声波探伤的物理基础。
物体沿着直线或曲线在某一平衡位置附近作往复周期性的运动，称为机械振动。
振动的传播过程，称为波动。
波动分为机械波和电磁波两大类。
机械波是机械振动在弹性介质中的传播过程。
超声波就是一种机械波。
机械波主要参数有波长、频率和波速。
波长?：同一波线上相邻两振动相位相同的质点间的距离称为波长，波源或介质中任意一质点完成一次全振动，波正好前进一个波长的距离，常用单位为米(m)；频率f：波动过程中，任一给定点在1秒钟内所通过的完整波的个数称为频率，常用单位为赫兹(Hz)；波速C：波动中，波在单位时间内所传播的距离称为波速，常用单位为米/秒（m/s）。
由上述定义可得：C=? f ，即波长与波速成正比，与频率成反比；当频率一定时，波速愈大，波长就愈长；当波速一定时，频率愈低，波长就愈长。
次声波、声波和超声波都是在弹性介质中传播的机械波，在同一介质中的传播速度相同。
关于锻件超声波探伤的标准及规程1.1.1筒形锻件----轴向长度L大于其外径尺寸D的轴对称空心锻件如图1(a)所示.t为公称厚度.环形锻件----轴向长度L小于等于其外径尺寸D的轴对称空心件如图1(a)所示.t为公称厚度.饼形锻件----轴向长度L小于等于其外径D的轴对称形锻件如图1(b)所示.t为公称厚度.碗形锻件----用作容器封头,中心部份凹进去的轴对称形锻件如图1(c)所示.t为公称厚度.方形锻件----相交面互相垂直的六面体锻件如图1(d)所示.三维尺寸a、b、c中最上称厚度.底波降低量GB/BF(dB)无缺陷区的第一次底波高度(GB)和有缺陷区的第一次底波高度(BF)之比.由缺陷引起的底面反射的降低量用dB值表示.密集区缺陷当荧光屏扫描线上相当于50mm的声程范围内同时有5个或者5个以上的缺陷反射信号;或者在50mm×50mm的探测面上发现同一深度范围内有5个或5个以上的缺陷反射信号.缺陷当量直径用AVG方法求出的假定与超声波束相垂直的平底孔的直径,称为缺陷当量直径,或简称为当量直径.AVG曲线以纵座标轴表示相对的反射回波高度,以横座标轴表示声程,对不同直径且假定与超声波束相垂直的圆平面缺陷所画出的曲线图叫AVG曲线,亦称为DGS曲线.２探伤人员锻件探伤应由具有一定基础知识和锻件探伤经验,并经考核取得国家认可的资格证书者担任.３探伤器材探伤仪应采用A型脉冲反射式超声波探伤仪,其频响范围至少应在1MHz～5Mhz内. 仪器应至少在满刻度的75%范围内呈线性显示(误差在5%以内),垂直线性误差应不大于5%.仪器和探头的组合灵敏度:在达到所探工件最大程处的探伤灵敏度时,有效灵敏度余量至少为10dB.衰减器的精度和范围,仪器的水平线性、动态范围等均应队伍ZBY230-84《A型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件》中的有关规定.探头探头的公称频率主要为,频率误差为±10%.主要采用晶片尺寸为Φ20mm的硬保护膜直探头.必要时也可采用2MHzs或25MHz,以及晶片尺寸不大于Φ28mm探头.探头主声束应无双峰,无偏斜.耦合剂可采用机油、甘油等透声性能好,且不损害工件的液体.４探伤时机及准备工作探伤时机探伤原则上应安排在最终热处理后,在槽、孔、台级等加工前,比较简单的几何形状下进行.热处理后锻件形状若不适于超声波探伤也可在热处理前进行.但在热处理后,仍应对锻件尽可能完全进行探伤.准备工作探伤面的光洁度不应低一地5,且表面平整均匀,并与反射面平等,圆柱形锻件其端面应与轴线相垂直,以便于轴向探伤.方形锻件的面应加工平整,相邻的端面应垂直.探伤表面应无划伤以及油垢和油潜心物等附着物.锻件的几何形状及表面检查均合格后,方可进行探伤.重要区锻件的重要区应在设计图样中或按JB 755-85《压力容器锻件技术条件》予以注明.５探伤方法锻件一般应进行纵波探伤,对简形锻件还应进行横波探伤,但扫查部位和验收标准应由供需双方商定.横波探伤横波探伤应按附录B的要求进行.纵波探伤扫查方法锻件原则上应从两相互垂直的方向进行探伤,尽可能地探测到锻件的全体积,主要探测方向如图2所示,其他形状的锻件也可参照执行.扫查范围:应对锻件整个表面进行连续全面扫查.扫查速度:探头移动速度不超过150mm/s.扫查复盖应为探头直径的15%以上.当锻件探测厚度大于400mm时,应从相对两端面探伤.探伤灵敏度的校验原则上利用大平底采用计算法确定探伤灵敏度,对由于几何形状所限,以及缺陷在近场区内的工件,可采用试块法(见附录A).用底波法校正灵敏度,校正点的位置应选以工件上无缺陷的完好区域.曲面补偿:对于探测面是曲面而又无法采用底波法的工件,应采用曲率与工件相同或相近倍)的参考试块(见附录A);或者采用小直径晶片的探头,使其近场区的长度小于等于1/4工件半径,这样可不需进行曲面补偿.探伤灵敏度不得低于Φ2mm当量直径.缺陷当量的确定采用AVG曲线及计算法确定缺陷当量.计算缺陷当量时,当材质衰减系数超过4dB/m时,应考虑修正.材质衰减系数的测定a. 应在被测工件无缺陷区域,选取三处有代表性的闰,求B1/B2的值,即第一次底波高度(B1)与第二次底波高度(B2)之比的dB差值.b. 衰减系数a(dB/m)的计算为式中 T----声程,m.AVG曲线图见附录C.灵敏度的重新校验除每次探伤前应校准灵敏度外,遇有下述情况时,必须对探伤灵敏度进行重新校准.a. 校正后的探头、耦合剂和仪器调节旋钮等发生任何改变时;b. 开路电压波动或操作者怀疑灵敏度有变动时;c. 连续工作4以上;d. 工作结束时.当增益电平降低2dB以上时,应对上一次校准以来所有检查锻件进行复探;当增益电平升高2dB以上时,应对所有的记录信号进行重新评定.６记录记录当量直径超过Φ4mm的单个缺陷的波幅的位置.密集性缺陷:记录密集性缺陷中最大当量缺陷的位置和分布.饼形锻件应记录大于等于Φ4mm当量直径的缺陷密集区.其他锻件应记录大于等于Φ3mm当密集区.缺陷密集区面积以50mm×50mm的方块作为最小量度单位,其边界可由半波高并法决定.应按表2要求记底波降低量衰减系数,若供需双方有规定时,应记录衰减系数.７等级分类单个缺陷反射的等级见表1.表1 单个缺陷反射的等级等级ⅠⅡⅢⅣⅤ缺陷当量直径≤Φ4 ＞Φ4+(＞5～8dB) Φ4+(＞8～12dB) Φ4+(＞12～16dB) ＞Φ4+16dB)底波降低量的等级见表2.表2 由缺陷引起底波防低量的等级等级ⅠⅡⅢⅣⅤ底波降低量BG/BF ≤8 ＞8～14 ＞14～20 ＞20～26 ＞26注: ①在计算缺陷引起的底面反射降低量时,应扣除4dB/m的材质衰减.②表2仅适用于声程大于一倍近场区的缺陷.密集区缺陷等级见表3.表3 密集区缺陷引起的等级等级ⅠⅡⅢⅣⅤ密集区缺陷占探伤总面积百分比H 0 ＞0～5% ＞5～10% ＞10～20% ＞20%注:表1至表3的等级应作为独立的等级分别使用.如果工件的材质衰减对探伤效果有较大的影响时,应重新进行热处理. 按、、节认定级别的缺陷,如果被探伤人员判定为危害性缺陷时,可以不受上述条文的限制.８探伤报告探伤报告不应少于以下内容.工件情况工件名称、材料牌号、编号、材质衰减、主要部位尺寸草图、探伤面的光洁度.探伤条件探伤仪型号、探头频率、晶片尺寸(k值)、探测方向、探伤灵敏度、参考反射体、耦合剂等.探伤结果8.3.1 缺陷位置、缺陷当量直径、底波降低区及缺陷分布示意图.缺陷等级及其他.探伤人员的资格证号、等级、姓名、报告签发人的资格证号、等级、姓名、日期.附录A试块要求(补充件)远场区使用,探测表面为平面时,应采用CS2型标准试块.近场区使用,探测表面为平面时,应采用CS1型标准试块.探伤面是曲面时,原则上应采用与工件具有大致相当曲率半径的对比试块,其具体形状如图A1.附录B横波探伤(补充件)横波探伤仅适用于内外径之比大于等于75%的环形和筒形锻件.探头探头公称频率主要为,也可用2MHz.探头晶片面积为140-400mm2.原则上应采用K1探头,但根据工件几何形状的不同,也可采用其他的K值探头.参考反射体为了调整探伤灵敏度,利用被探工件壁厚或长度上的加工余部份制作对比试块,在锻件的内外表面,分别沿轴向和周向加工平行的V形槽作为标准沟槽.V形槽长度为25mm,深度为锻件壁厚的1%,角度为60°.也可用其他等效的反射体(如边角反射等).探伤方法扫查方法扫查方向见图B1.探头移动速度不应超过150mm/s.扫查复盖应为探头宽度的15%以上.灵敏度检验从锻件外圆面将探头对准内圆面的标准沟槽,调整增益,使最大反射高度为满幅的80%,将该值在面板上作一点,以其为探伤灵敏度;再移动探头探外圆面的标准沟槽,并将最大反射高度亦在面板上作一点,将以上二点用直线连接并延长,使之包括全部探伤范围,绘出距离---振幅曲线.内圆面探伤时以同一顺序进行,但探头斜楔应与内圆面曲率一致.记录记录超---振幅曲线一半的缺陷反射和缺陷检出位置.附录CAVG 曲线图(参考件)AVG曲线参考图例如下:AVG曲线图必须在CS1和CS2型标准试块上测定后绘制.。
第六章锻件与铸件超声波探伤第六章锻件与铸件超声波探伤锻件和铸件是各种机械设备及锅炉压力容器的重要毛坯件。
它们在生产加工过程中常会产生一些缺陷，影响设备的安全使用。
一些标准规定对某些锻件和铸件必须进行超声波探伤。
由于铸件晶粒粗大、透声性差，信噪比低，探伤困难大，因此本章重点计论锻件探伤问题，对铸件探伤只做简单介绍。
第一节锻件超声波探伤一、锻件加工及常见缺陷锻件是由热态钢锭经锻压变形而成。
锻压过程包括加热、形变和冷却。
锻件的方式大致分为镦粗、拔长和滚压。
镦粗是锻压力施加于坯料的两端，形变发生在横截面上。
拔长是锻压力施加于坯料的外圆，形变发生在长度方向。
滚压是先镦粗坯料，然后冲孔再插入芯棒并在外圆施加锻压力。
滚压既有纵向形变，又有横向形变。
其中镦粗主要用于饼类锻件。
拔长主要用于轴类锻件，而简类锻件一般先镦粗，后冲孔，再镦压。
为了改善锻件的绍织性能，锻后还要进行正火、退火或调质等热处理。
锻件缺陷可分为铸造缺陷、锻造缺陷和热处理缺陷。
铸造缺陷主要有：缩孔残余、疏松、夹杂、裂纹等。
锻造缺陷主要有：折叠、白点、裂纹等。
热处理缺陷主要有：裂纹等。
缩孔残余是铸锭中的缩孔在锻造时切头量不足残留下来的，多见于锻件的端部。
疏松是钢锭在凝固收缩时形成的不致密和孔穴，锻造时因锻造比不足而末全焊合，主要存在于钢锭中心及头部。
夹杂有内在夹杂、外来菲金属夹杂栩金属夹杂。
内在夹杂主要集中于钢锭中心及头部。
裂纹有铸造裂纹、锻造裂纹和热处理裂纹等。
奥氏体钢轴心晶间裂纹就是铸造引起的裂纹。
锻造和热处理不当，会在锻件表面或心部形成裂纹。
白点是锻件含氢最较高，锻后冷却过快，钢中溶解的氢来不及逸出，造成应力过大引起的开裂，白点主要集中于锻件大截面中心。
合金总量超过3.5～4.0%和Cr、Ni、Mn的合金钢大型锻件容易产生白点。
白点在钢中总是成群出现。
二、探伤方法概述按探伤时间分类，锻件探伤可分为原材料探伤和制造过程中的探伤，产品检验及在役检验。
第六章铸件与锻件超声波探伤方法By adan锻件和铸件是各种机械设备及锅炉压力容器的重要毛坯件。
它们在生产加工过程中常会产生一些缺陷，影响设备的安全使用。
一些标准规定对某些锻件和铸件必须进行超声波探伤，由于铸件晶粒粗大、透声性差，信噪比低，探伤困难大，因此本章重点计论锻件探伤问题，对锻件探伤只做简单介绍。
第一节锻件超声波探伤一．锻件加工及常见缺陷锻件是由热态钢锭经锻压变形而成。
锻压过程包括加热、形变和冷却。
形变大致分为镦粗、拔长和滚压。
墩粗是锻压力施加于坯料的两端，形变发生在横截面上。
拔长是段压力施加于坯料的外圆，形变发生在长度方向。
滚压是先墩粗坯料，然后冲孔再插入芯棒并在外圆施加段压力。
滚压既有纵向变形，又有横向变形。
其中墩粗主要用于饼类锻件，拔长主要用于轴类锻件，而筒类锻件一般先墩粗，后冲孔，再镦压。
为改善锻件的组织性能，锻后还要进行正火、退火或调质等热处理。
锻件缺陷可分为铸造缺陷、锻造缺陷和热处理缺陷。
铸造缺陷主要有：缩孔残余、疏松、夹杂、裂纹等；锻造缺陷主要有：折叠、白点、裂纹等。
热处理缺陷主要有：裂纹等。
缩孔残余是铸锭中的缩孔在锻造时切头量不足残留下来的，多见于锻件的端部。
疏松是钢锭在凝固收缩时形成的不致密和孔穴，锻造时因锻造比不足而未全溶合，主要存在于钢锭中心及头部。
夹杂有内在夹杂、外来非金属夹杂和金属夹杂。
内在夹杂主要集中于钢锭中心及头部。
裂纹有铸造裂纹、锻造裂纹和热处理裂纹等。
奥氏体钢轴心晶间裂纹就是铸造引起的裂纹。
锻造和热处理不当，会在锻件表面或心部形成裂纹。
白点是锻件含氢量较高，锻后冷却过快，钢中溶解的氢来不及逸出，造成应力过大引起的开裂。
白点主要集中于锻件大截面中心。
合金总量超过3.5~4.0%和含Cr、Ni、Mn的合金钢大型锻件容易产生白点。
白点在钢中总是成群出现。
二．探伤方法概述按探伤时间分类，锻件探伤可分为原材料探伤和制造过程中的探伤，产品检验及在役检验。
原材料探伤和制造过程中探伤的目的是及早发现缺陷，以便及时采取措施避免缺陷发展扩大造成报废。
铝铸件超声波探伤标准铝铸件超声波探伤是一种常用的无损检测方法，用于检测铝铸件内部缺陷。
该方法利用超声波在材料中的传播和反射特性来检测铝铸件中的缺陷，并根据超声波的反射信号进行分析和评估。
铝铸件超声波探伤标准是指在进行铝铸件超声波探伤时，所采用的评定和判断缺陷的标准和规范。
下面将介绍铝铸件超声波探伤标准的内容和要点。
一、设备标准铝铸件超声波探伤设备应符合相关国家标准，设备需要进行定期校准和维护，确保其准确性和稳定性。
二、操作规范1.操作人员需经过相关培训和考核，熟知探伤设备的使用方法和操作规程。
2.在进行探伤前，应先对铝铸件进行清洁和除锈处理，以确保超声波的传播和反射信号的准确性。
3.探伤操作过程中，应保持仪器和探头与被测铝铸件的良好接触，避免产生干扰。
4.探头的选择应根据被测铝铸件的形状和尺寸进行合理选择，以提高探测的准确性和可靠性。
5.在探伤时，应避免超声波束的散射和干扰，确保探测信号的清晰度和可辨识度。
三、缺陷评定标准铝铸件超声波探伤主要针对以下几种缺陷进行评定和判断：1.正常区域：超声波信号均匀，无异常反射信号。
2.孔隙及气孔：一般情况下，孔隙和气孔的反射信号较小，形状较规则。
根据反射信号的强度和形状，评定缺陷大小和程度。
3.气泡：气泡为圆形或近似圆形，呈现出明显的回声信号。
根据回声信号的形状和强度，评定缺陷大小和程度。
4.沙眼：沙眼一般为局部区域的密集孔隙，形状不规则。
根据反射信号的强度和形状，评定缺陷大小和程度。
5.夹渣：夹渣为夹杂在铝铸件中的非金属物质。
根据反射信号的强度和形状，评定缺陷大小和程度。
四、缺陷评级标准铝铸件超声波探伤会对检测到的缺陷进行评级，一般采用以下几级评级标准：1.表面缺陷：缺陷位于铝铸件表面，不影响零件的使用功能和力学性能。
2.一级缺陷：缺陷位于铝铸件内部，不影响零件的使用功能和力学性能，但需要进行处理和修补。
3.二级缺陷：缺陷位于铝铸件内部，对零件的使用功能或力学性能有一定影响，需要进行处理和修补。
关于锻件超声波探伤的标准及规程1.1.1筒形锻件----轴向长度L大于其外径尺寸D的轴对称空心锻件如图1(a)所示.t为公称厚度.环形锻件----轴向长度L小于等于其外径尺寸D的轴对称空心件如图1(a)所示.t为公称厚度.饼形锻件----轴向长度L小于等于其外径D的轴对称形锻件如图1(b)所示.t为公称厚度.碗形锻件----用作容器封头,中心部份凹进去的轴对称形锻件如图1(c)所示.t为公称厚度.方形锻件----相交面互相垂直的六面体锻件如图1(d)所示.三维尺寸a、b、c中最上称厚度.底波降低量GB/BF(dB)无缺陷区的第一次底波高度(GB)和有缺陷区的第一次底波高度(BF)之比.由缺陷引起的底面反射的降低量用dB值表示.密集区缺陷当荧光屏扫描线上相当于50mm的声程范围内同时有5个或者5个以上的缺陷反射信号;或者在50mm×50mm的探测面上发现同一深度范围内有5个或5个以上的缺陷反射信号.缺陷当量直径用AVG方法求出的假定与超声波束相垂直的平底孔的直径,称为缺陷当量直径,或简称为当量直径.AVG曲线以纵座标轴表示相对的反射回波高度,以横座标轴表示声程,对不同直径且假定与超声波束相垂直的圆平面缺陷所画出的曲线图叫AVG曲线,亦称为DGS曲线.２探伤人员锻件探伤应由具有一定基础知识和锻件探伤经验,并经考核取得国家认可的资格证书者担任.３探伤器材探伤仪应采用A型脉冲反射式超声波探伤仪,其频响范围至少应在1MHz～5Mhz内.仪器应至少在满刻度的75%范围内呈线性显示(误差在5%以内),垂直线性误差应不大于5%.仪器和探头的组合灵敏度:在达到所探工件最大程处的探伤灵敏度时,有效灵敏度余量至少为10dB.衰减器的精度和范围,仪器的水平线性、动态范围等均应队伍ZBY230-84《A型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件》中的有关规定.探头探头的公称频率主要为,频率误差为±10%.主要采用晶片尺寸为Φ20mm的硬保护膜直探头.必要时也可采用2MHzs或25MHz,以及晶片尺寸不大于Φ28mm探头.探头主声束应无双峰,无偏斜.耦合剂可采用机油、甘油等透声性能好,且不损害工件的液体.４探伤时机及准备工作探伤时机探伤原则上应安排在最终热处理后,在槽、孔、台级等加工前,比较简单的几何形状下进行.热处理后锻件形状若不适于超声波探伤也可在热处理前进行.但在热处理后,仍应对锻件尽可能完全进行探伤.准备工作探伤面的光洁度不应低一地5,且表面平整均匀,并与反射面平等,圆柱形锻件其端面应与轴线相垂直,以便于轴向探伤.方形锻件的面应加工平整,相邻的端面应垂直.探伤表面应无划伤以及油垢和油潜心物等附着物.锻件的几何形状及表面检查均合格后,方可进行探伤.重要区锻件的重要区应在设计图样中或按JB 755-85《压力容器锻件技术条件》予以注明.５探伤方法锻件一般应进行纵波探伤,对简形锻件还应进行横波探伤,但扫查部位和验收标准应由供需双方商定.横波探伤横波探伤应按附录B的要求进行.纵波探伤扫查方法锻件原则上应从两相互垂直的方向进行探伤,尽可能地探测到锻件的全体积,主要探测方向如图2所示,其他形状的锻件也可参照执行.扫查范围:应对锻件整个表面进行连续全面扫查.扫查速度:探头移动速度不超过150mm/s.扫查复盖应为探头直径的15%以上.当锻件探测厚度大于400mm时,应从相对两端面探伤.探伤灵敏度的校验原则上利用大平底采用计算法确定探伤灵敏度,对由于几何形状所限,以及缺陷在近场区内的工件,可采用试块法(见附录A).用底波法校正灵敏度,校正点的位置应选以工件上无缺陷的完好区域.曲面补偿:对于探测面是曲面而又无法采用底波法的工件,应采用曲率与工件相同或相近倍)的参考试块(见附录A);或者采用小直径晶片的探头,使其近场区的长度小于等于1/4工件半径,这样可不需进行曲面补偿.探伤灵敏度不得低于Φ2mm当量直径.缺陷当量的确定采用AVG曲线及计算法确定缺陷当量.计算缺陷当量时,当材质衰减系数超过4dB/m时,应考虑修正.材质衰减系数的测定a. 应在被测工件无缺陷区域,选取三处有代表性的闰,求B1/B2的值,即第一次底波高度(B1)与第二次底波高度(B2)之比的dB差值.b. 衰减系数a(dB/m)的计算为?式中 T----声程,m.AVG曲线图见附录C.灵敏度的重新校验除每次探伤前应校准灵敏度外,遇有下述情况时,必须对探伤灵敏度进行重新校准.a. 校正后的探头、耦合剂和仪器调节旋钮等发生任何改变时;b. 开路电压波动或操作者怀疑灵敏度有变动时;c. 连续工作4以上;d. 工作结束时.当增益电平降低2dB以上时,应对上一次校准以来所有检查锻件进行复探;当增益电平升高2dB以上时,应对所有的记录信号进行重新评定.６记录记录当量直径超过Φ4mm的单个缺陷的波幅的位置.密集性缺陷:记录密集性缺陷中最大当量缺陷的位置和分布.饼形锻件应记录大于等于Φ4mm当量直径的缺陷密集区.其他锻件应记录大于等于Φ3mm当密集区.缺陷密集区面积以50mm×50mm的方块作为最小量度单位,其边界可由半波高并法决定.应按表2要求记底波降低量衰减系数,若供需双方有规定时,应记录衰减系数.７等级分类单个缺陷反射的等级见表1.表1 单个缺陷反射的等级等级 ?Ⅰ ?Ⅱ ?Ⅲ ?Ⅳ ?Ⅴ缺陷当量直径?≤Φ4?＞Φ4+(＞5～8dB)?Φ4+(＞8～12dB)?Φ4+(＞12～16dB)?＞Φ4+16dB)底波降低量的等级见表2.表2 由缺陷引起底波防低量的等级等级 ? ?Ⅰ ?Ⅱ ?Ⅲ ?Ⅳ ?Ⅴ底波降低量?BG/BF?≤8?＞8～14?＞14～20?＞20～26?＞26注: ①在计算缺陷引起的底面反射降低量时,应扣除4dB/m的材质衰减.②表2仅适用于声程大于一倍近场区的缺陷.密集区缺陷等级见表3.表3 密集区缺陷引起的等级等级 ?Ⅰ ?Ⅱ ?Ⅲ ?Ⅳ ?Ⅴ密集区缺陷占探伤总面积百分比H?0?＞0～5%?＞5～10%?＞10～20%?＞20% 注:表1至表3的等级应作为独立的等级分别使用.如果工件的材质衰减对探伤效果有较大的影响时,应重新进行热处理.按、、节认定级别的缺陷,如果被探伤人员判定为危害性缺陷时,可以不受上述条文的限制.８探伤报告探伤报告不应少于以下内容.工件情况工件名称、材料牌号、编号、材质衰减、主要部位尺寸草图、探伤面的光洁度.探伤条件探伤仪型号、探头频率、晶片尺寸(k值)、探测方向、探伤灵敏度、参考反射体、耦合剂等.探伤结果8.3.1 缺陷位置、缺陷当量直径、底波降低区及缺陷分布示意图.缺陷等级及其他.探伤人员的资格证号、等级、姓名、报告签发人的资格证号、等级、姓名、日期.附录A试块要求(补充件)远场区使用,探测表面为平面时,应采用CS2型标准试块.近场区使用,探测表面为平面时,应采用CS1型标准试块.探伤面是曲面时,原则上应采用与工件具有大致相当曲率半径的对比试块,其具体形状如图A1.附录B横波探伤(补充件)横波探伤仅适用于内外径之比大于等于75%的环形和筒形锻件.探头探头公称频率主要为,也可用2MHz.探头晶片面积为140-400mm2.原则上应采用K1探头,但根据工件几何形状的不同,也可采用其他的K值探头.参考反射体为了调整探伤灵敏度,利用被探工件壁厚或长度上的加工余部份制作对比试块,在锻件的内外表面,分别沿轴向和周向加工平行的V形槽作为标准沟槽.V形槽长度为25mm,深度为锻件壁厚的1%,角度为60°.也可用其他等效的反射体(如边角反射等).探伤方法扫查方法扫查方向见图B1.探头移动速度不应超过150mm/s.扫查复盖应为探头宽度的15%以上.灵敏度检验从锻件外圆面将探头对准内圆面的标准沟槽,调整增益,使最大反射高度为满幅的80%,将该值在面板上作一点,以其为探伤灵敏度;再移动探头探外圆面的标准沟槽,并将最大反射高度亦在面板上作一点,将以上二点用直线连接并延长,使之包括全部探伤范围,绘出距离---振幅曲线.内圆面探伤时以同一顺序进行,但探头斜楔应与内圆面曲率一致.记录记录超---振幅曲线一半的缺陷反射和缺陷检出位置.附录CAVG 曲线图(参考件)AVG曲线参考图例如下:AVG曲线图必须在CS1和CS2型标准试块上测定后绘制.。
第六章锻件与铸件超声波探伤锻件和铸件是各种机械设备及锅炉压力容器的重要毛坯件。
它们在生产加工过程中常会产生一些缺陷，影响设备的安全使用。
一些标准规定对某些锻件和铸件必须进行超声波探伤。
由于铸件晶粒粗大、透声性差，信噪比低，探伤困难大，因此本章重点计论锻件探伤问题，对铸件探伤只做简单介绍。
第一节锻件超声波探伤一、锻件加工及常见缺陷锻件是由热态钢锭经锻压变形而成。
锻压过程包括加热、形变和冷却。
锻件的方式大致分为镦粗、拔长和滚压。
镦粗是锻压力施加于坯料的两端，形变发生在横截面上。
拔长是锻压力施加于坯料的外圆，形变发生在长度方向。
滚压是先镦粗坯料，然后冲孔再插入芯棒并在外圆施加锻压力。
滚压既有纵向形变，又有横向形变。
其中镦粗主要用于饼类锻件。
拔长主要用于轴类锻件，而简类锻件一般先镦粗，后冲孔，再镦压。
为了改善锻件的绍织性能，锻后还要进行正火、退火或调质等热处理。
锻件缺陷可分为铸造缺陷、锻造缺陷和热处理缺陷。
铸造缺陷主要有：缩孔残余、疏松、夹杂、裂纹等。
锻造缺陷主要有：折叠、白点、裂纹等。
热处理缺陷主要有：裂纹等。
缩孔残余是铸锭中的缩孔在锻造时切头量不足残留下来的，多见于锻件的端部。
疏松是钢锭在凝固收缩时形成的不致密和孔穴，锻造时因锻造比不足而末全焊合，主要存在于钢锭中心及头部。
夹杂有内在夹杂、外来菲金属夹杂栩金属夹杂。
内在夹杂主要集中于钢锭中心及头部。
裂纹有铸造裂纹、锻造裂纹和热处理裂纹等。
奥氏体钢轴心晶间裂纹就是铸造引起的裂纹。
锻造和热处理不当，会在锻件表面或心部形成裂纹。
白点是锻件含氢最较高，锻后冷却过快，钢中溶解的氢来不及逸出，造成应力过大引起的开裂，白点主要集中于锻件大截面中心。
合金总量超过3.5～4.0%和Cr、Ni、Mn的合金钢大型锻件容易产生白点。
白点在钢中总是成群出现。
二、探伤方法概述按探伤时间分类，锻件探伤可分为原材料探伤和制造过程中的探伤，产品检验及在役检验。
原材料探伤和制造过程中探伤的目的是及早发现缺陷，以便及时采取措施避免缺陷发展扩大造成报废。
产品检验的目的是保证产品质量。
在役检验的目的是监督运行后可能产生或发展的缺陷，主要是疲劳裂纹。
1.轴类锻件的探伤轴类锻件的锻造工艺主要以拨长为主，因而大部分缺陷的取向与轴线平行。
此类缺陷的探测以纵波直探头从径向探测效果最佳。
考虑到缺陪会有其它的分布及取向，因此辅类锻件探伤，还应辅以直探头轴向探测和斜探头周向探测及袖向探测。
(1)直探头径向和轴向探测：如图6.1所示，直探作径向探测时将探头置于轴的外缘，沿外缘作全面扫查，以发现轴类锻件中常见的纵向缺陷。
直探头作轴向探测时，探头置于轴的端头，并在轴端作全面扫查，以检出与轴线相垂直的横向缺陷。
但当轴的长度太长或轴有多个直径不等的轴段时，会有声束扫查不到的死区，因而此方法有一定的局限性。
(2)斜探头周向及轴向探测：锻件中若在片状轴向及径同缺陷或轴上有几个不同直径的轴段，用直探头径向或轴向探测都难以检出的，则必须使用斜探头在轴的外圆作周向及轴向探测。
考虑到缺陷的取向，探测时探头应作正、反两个方向的全面扫查，如图6.2所示。
2.饼类、碗类锻件的探伤饼类和碗类锻件的锻造工艺主要以镦粗为主，缺陷的分布主要平行于端面，所以用直探头在端面探测是检出缺陷的最佳方法。
对于上些重要的饼类、碗类锻件，要从两个端面进行探伤，此外有时还要从侧面进行径向探伤，如图6.3所示。
从两端面探测时，探头置于锻件端面进行全面探测，以探出与端面平行的缺陷。
从锻件侧面进行径向探测时，探头在锻件侧面扫查，以发现某些轴向缺陷。
3.筒类锻件的探伤筒类锻件的锻造工艺是先镦粗，后冲孔，再滚压。
因此，缺陷的取向比轴类锻件和饼类锻件中的缺陷的取向复杂。
但由于铸锭中质量最差的中心部分已被冲孔时去除，因而筒类锻件的质量一般较好。
其缺陷的主要取向仍与简体的外圆表面平行，所以筒类锻件的探伤仍以直探头外圆面探测为主，但对于壁较厚的筒类锻件，须加用斜探头探测。
(1)直探头探测：如图6.4所示，用直探头从筒体外圆面或端面进行探测。
外圆探测的目的是发现与轴线平行的周向缺陷。
端面探测的目的是发现与轴线垂直的横向缺陷。
(2)双晶探头探测：如图6.4所示，为了探测筒体近表面缺陷，需要采用双品探头从外圆面或端面探测。
(3)斜探头探测：对于某些重要的筒形锻件还要用斜探头从外圆进行轴向和周向探测，如图6.5所示。
轴向探测为了发现与轴线垂直的径向缺陷。
周向探测是为了发现与轴线平行的径向缺陷。
周向探测时，缺陷定位计算参见第四章第五节。
三、探测条件的选择1.探头的选择锻件超声波探伤时，主要使用纵渡直探头，晶片尺寸为φ14～φ28mm，常用φ20mm。
对于较小的锻件，考虑近场区和耦合损耗原因，一般采用小晶片探头。
有时为了探测与探测面成一定倾角的缺陷，也可采用一定K值的斜探头进行探测。
对于近距离缺陷，由于直探头的盲区相近场区的影响。
常采用双晶直探头撵测。
锻件的晶粒一般比较细小，因此可选用较高的探伤频率，常用2.5～5.0MHz。
对于少数材质晶粒粗大衰减严重的锻件，为了避免出现“林状回波”，提高信噪比，应选用较低的频率，一般为1.0～2.5MHz。
2.耦合选择在锻件探伤时，为了实现较好的声耦合，一般要求探测面的表面粗糙糙R，不高于6.3um，表面平整均匀，无划伤、油垢、污物、氧化皮、油漆等。
当在试块上调节探伤灵敏度时，要注意补偿块与工件之间因曲率半径和表面粗糙度不同引起的耦合损失。
锻件探伤时，常用机油、浆糊、甘油等作耦合剂。
当锻件表面较粗糙时也可选用水玻璃作耦合剂。
3.扫查方法的选择锻件探伤时，原则上应在探测面上从两个相互垂直的方向进行全面扫查。
扫查覆盖面应为探头直径的15%，探头移动速度不大于150mm/s。
挡查过程中要注意观察缺陷波的情况和底波的变化情况。
4.材质衰减系统的测定当锻件尺寸较大时，材质的衰减对缺陷定量百一定的影响。
特别是材质衰减严重时，影响更明显。
因此，在锻件探伤中有时要测定材质的衰减系数a。
衰减系数可利用下式来计算：(6.1)式中：[B]1一[B]2——无缺陷处第一、二次底波高的分贝差：X——底波声程(单程)。
值得注意的是：测定衰减系数时，探头所对锻件底面应光洁干净，底面形状为大平底或圆柱面，χ≥3N，测试处无缺陷。
一般选取三处进行测试，最后取平均值。
5.试块选择锻件探伤中，要根据探头和探测面的情况选择试块。
采用纵波直探头探伤时，常选用CS—1和CS一2试块来调节探伤灵敏和对缺陷定量。
采用纵波双晶直探头伤时常选用图6.6所示的试块来调节探伤灵敏度和对缺陷定量。
该试块的人工缺陷为平底孔，孔径有有φ2、φ3、φ4、φ6等四种，距离L分别为5、10、15、20、25、30、35、40、45mm当探测面为曲面时，应采用曲面对比试块来测定由于曲率不同引起的耦合损失。
对比试块如图6.7所示6.探伤时机锻件超声波探伤应在热处理后进行，因为热处理可以细化晶粒，减少衰减。
此外，还可以发现热处理过程中产生的缺陷。
对于带孔、槽和台阶的锻件，超声波探伤应在孔、槽、台阶加工前进行。
因为孔、槽、台阶对探伤不利，容易产生各种非缺陷回波。
当热处理后材质衰减仍较大且对于探测结果有较大影响时，应重新进行热处理。
四、扫描速度和灵敏度的调节(一)扫描速度的调节锻件探伤前，一般根据锻件要求的探测范围来调节扫描速度，以便发现缺陷，并对缺陷定位。
扫描速度的调节可在试块上进行，也可在锻件上尺寸已知的部位上进行，在试块上调节扫描速度时，试块上的声速应尽可能与工件相同或相近。
调节扫描速度时，一般要求第一次底波前沿位置不超过水平刻度极限的80%，以利观察一次底波之后的某些信号情况。
(二)探伤灵敏度的调节锻件探伤灵敏度是由锻件技术要求或有关标准确定的。
一般不低于φ2平底孔当量直径。
调节锻件探伤灵敏度的方法有两种，一种是利用锻件底波来调节，另一种是利用试块来调节。
1.底波调节法当锻件被探部位厚度χ≥3N，且锻件具有平行底面或圆柱曲底面时，常用底波来调节探伤灵敏度。
底波调节法，首先要计算或查AVG曲线求得底面回波与某平底孔回波的分贝差，然后再调节。
(1)计算：对于平底面或实心圆柱体底面，同距离处平底波与平底孔回波的分贝差为：(6.2)式中λ——波长；X——被探部泣的厚度；D f——平底孔直径。
对于空心圆柱体，同距离处圆柱曲底面与平底孔回波分贝差为：(6.3)式中 d——空心圆柱体内径；D——空心圆柱体外径；“+“——外圆径向探测，内孔凸柱面反射；“－”——内孔径向探测，外圆凹柱面反射。
(2)调节：探头对准完好区的底面。
衰减(△+5～10)dB，调“增益”使底波B1达基准高，然后用“衰减器”增益△dB，这时灵敏度就调好了。
为了便于发现缺陷可再增益5～10dB作为搜索灵敏度，即扫查灵敏度。
例1，用2.5P20Z探头径向探伤φ500mm的实心圆柱涔锻件，CL=5900m/S，问如何利用底波调节500/φ2灵敏度？解：由题意得:①计算：50Gmm处底波与φ2平底孔回波分贝差为：②调节；探头对准完好区圆柱底面，衰减55dB，调“增益”使底波B1最高达基准60%高，然后用“衰减器”增益46dB，即去掉46dB，保留9dB，这时φ2灵敏度就调好了。
必要时再增益6dB作为扫查灵敏度。
例2，用2.5P20Z探头径向探伤外径为φ1000mm，内径为φ100mm的空心圆柱体锻件，C L=5900m/s，问如何利用内孔回波调节450/φ2灵敏度?解：由题意得:①计算：450mm处内孔回波与φ2回波的分贝差为：②调节：探头对准完好区的内孔，衰减45dB，调“增益”使底波B1达基准60%高。
然后用“衰减器”增益35dB 作为探伤灵敏度，再增益6dB作为扫查灵敏度。
2.试块调节法(1)单直探头探伤：当锻件的厚度χ<3N或出于几何形状所限或底面粗糙时，应利用具有人工缺陷的试块来调节探伤灵敏度，如CS一1和CS一2试块。
调节时将探头对准所需试块的平底孔，调“增益”使平底孔回波达基准离即可。
值得注意是，当试块表面形状、粗糙度与锻件不同时，要进行耦合补偿。
当试块与工件的材质衰减相差较大时，还要考虑介质衰减补偿。
例1，用2.5P20Z探头探伤厚度为50mm的小锻件，采用CS—1试块调节50/φ2灵敏度，试块与锻件表面耦合差3dB，问如何调节灵敏度?解：利用CS—1试块调节灵敏度的方法如下：将探头对准CS—1试块中l号试块的φ2平底孔距离为50mm，衰减10dB，调“增益”使φ52回波达60%高，然后再用“衰减器”增益3dB，这时50/φ2灵敏度就调好了。
例2，用2.5P14Z探头探测底面粗糙厚为400mm的锻件，问如何利用100/φ4平底孔试块调节400/φ2灵敏度?试块与工件表面耦合差6dB。
解：①计算：100/φ4与400/φ2回波分贝差：②调节：探头对准100/φ4平底孔试块的平底孔、衰减50dB，调“增益”使φ4平底孔回波达基准高，然后用“衰减器”增益42dB，这时400/φ2灵敏度就调好了。
