超声波检测中对缺陷高度的测定

锻钢件的超声波探伤检查方法缺陷等级分类及判定标准1•目的规范公司锻钢件的超声波探伤检查方法，规范缺陷等级分类及判定标准2•内容2.1探伤装置使用脉冲反射式超声波探伤仪。

2.2探伤方法原则上采用单晶头垂直探伤法。

但是精密探伤及有特殊要求的部位，将同时采用其他探伤方法。

2.3探伤方向及探伤范围按下表实施探伤。

但是，认定有缺陷等异状时，必须从所有方向开始探伤。

探伤方向及扫查范围向：对半圆周进行全面探伤。

但小齿轮、螺纹轴、蜗轮、辊子等表层附近特别重要的锻钢件，要从整周开始进行全面探伤。

轴类锻钢件径向：外周全面探伤轴向：从两个方向进行全面探伤轴向：从两个方向开始进行全面探伤从长度方向，宽度方向，板厚方向三个方向开始进行全面探伤。

但齿条等表层附近特别重要的锻钢件,三个方向均需从两面开始全面探伤。

径向：对外周进行全面探伤轴向：从一个方向开始全面探伤。

但是，齿圈等表层附近特别重要的锻钢件要从两个方向起全面探伤。

径向：对外周进行全面探伤轴向：从一个方向开始全面探伤。

但是，齿轮、车轮等表层附近特别重要的锻钢件要从两个方向起全面探伤。

探伤表面的表面粗糙度要达至【Ra12.5以上较好精加工状态。

2.5测量范围的调整原则上，测定范围要调整至底面回波在显示屏时间轴上显现2次。

2.6探伤方式、使用频率和使用探头探伤方式，使用频率和使用探头见下表。

2.7探伤灵敏度的设定2.7.1底面回波方式的灵敏度设定⑴直径或壁厚在2mm以下的部位，将各不同直径或壁厚的致密部位上第1次底面回波高度（BG）调整至探伤仪显示器刻度板的80%。

然后，根据图4进行灵敏度的增幅，以此作为探伤起始灵敏度。

另外，对于超过检查部位的壁厚1/2以上的区域进行探伤时，需要进一步提高灵敏度12dB进行探伤。

关于小齿轮、螺纹轴、蜗轮、齿轮、齿条、车轮等表层附近特别重要的锻钢件，则用提高了12dB后的灵敏度进行全面或是从两面开始探伤。

⑵试验部位的壁厚超过2m时，使用探头专用的DGS曲线图。

焊缝超声波探伤直射波扫查高度的应用实例一、相关概念1、直射波扫查高度：当探头前沿与焊缝余高相接触时，直射波主声束与焊缝宽度中心线的交点至下焊缝母材的距离，用h表示。

2、直射法：用一次波直接扫查焊缝根部的探伤方法为直射法。

3、一次反射法：用二次波扫查焊缝区域的探伤方法成为一次反射法。

二、直射波扫查高度：)/K ………………………①1、直射波扫查高度计算公式： h=T-(a/2+LT:母材厚度a:焊缝上表面宽度:探头前沿距离LK:探头K值由公式①可知，h与母材厚度及上焊缝宽度有关，当T与a一定时，h取决于探头K值和前沿距离。

2、h=0较大时，直射波主声束与当K值较小，L焊缝中心线无交叉，直射波打不到焊缝根部。

焊缝漏检，如图2所示。

3、h<h1当h小于钝边高度h1时，直射波扫查到根部焊缝余高回波和一次反射波焊缝根部缺陷的回波声程值相近，难以分辨。

如图3所示。

4 Kh≤b/2当直射波主声束打到根部焊缝余高之中，其反射波再扫查到缺陷时，回波由于声程关系而定位不准。

如图4所示。

5、Kh>b/2当一次反射波主声束反射点落在下焊缝对侧管道母材上时，不受根部焊缝余高影响，不会产生缺陷回波定位不准的现象。

通过分析，为避免焊缝漏检及误判，探头选择应符合以下两个条件：①直射波扫查高度大于钝边高度，即h>h1；②一次反射波主声束反射点落在下焊缝对侧管道母材上，即Kh>b/2。

三、工作中的应用1、某工程为市域天然气管道输送项目，管道规格为Φ508X9.5mm，经过实测焊缝数据如右：2、选用h>h1且Kh>b/2的探头。

h取3mm，计算可得探头K值应大于1。

取标称为5P8X12K3.0探头一个，实测其前沿距离L为10mm。

带入公式①，计算可得满足要求的探头理论K=2.69。

经实测该探头实际K值为2.93。

满足要求。

3、直射法探头后移最小距离L1：直射波主声束由B点移动到D点，完成直射波扫描。

超声波检测的三种基本方法
超声波检测方法可以根据其原理分为以下三种：
1. 脉冲反射法：这种方法利用超声波探头发射脉冲波到被检测物体内，根据反射波的情况来检测物体缺陷。

它包括缺陷回波法、底波高度法和多次底波法。

2. 穿透法：这种方法依据脉冲波或连续波穿透物体之后的能量变化来判断缺陷情况。

穿透法常采用两个探头，一收一发，分别放置在物体的两侧进行探测。

3. 共振法：当声波（频率可调的连续波）在被检测物体内传播，当物体的厚度为超声波的半波长的整数倍时，将引起共振，仪器显示出共振频率。

当物体内存在缺陷或物体厚度发生变化时，将改变物体的共振频率，依据物体的共振频率特性，来判断缺陷情况和物体厚度变化情况。

以上内容仅供参考，建议查阅专业超声波书籍获取更全面和准确的信息。

缺陷大小的测定缺陷定量包括确定缺陷的大小和数量，而缺陷的大小指缺陷的面积和长度。

目前，在工业超声波检测中，对缺陷的定量的方法很多，但均有一定的局限性。

常用的定量方法有当量法、底波高度法和测长法三种。

当量法和底波高度法用于缺陷尺寸小于声束截面的情况，测长法用于缺陷尺寸大于声束截面的情况。

一、当量法采用当量法确定的缺陷尺寸是缺陷的当量尺寸。

常用的当量法有当量试块比较法、当量计算法和当量AVG 曲线法。

1.当量试块比较法当量试块比较法是将工件中的自然缺陷回波与试块上的人工缺陷回波进行比较来对缺陷定量的方法。

加工制作一系列含有不同声程不同尺寸的人工缺陷（如平底孔）试块，检测中发现缺陷时，将工件中自然缺陷回波与试块上人工缺陷回波进行比较。

当同声程处的自然缺陷回波与某人工缺陷回波高度相等时，该人工缺陷的尺寸就是此自然缺陷的当量大小。

利用试块比较法对缺陷定量要尽量使试块与被探工件的材质、表面光洁度和形状一致，并且其他探测条件不变，如仪器、探头，灵敏度旋钮的位置，对探头施加的压力等。

当量试块比较法是超声波检测中应用最早的一种定量方法，其优点是直观易懂，当量概念明确，定量比较稳妥可靠。

但这种方法需要制作大量试块，成本高。

同时操作也比较烦琐，现场检测要携带很多试块，很不方便。

因此当量试块比较法应用不多，仅在x ＜3N 的情况下或特别重要零件的精确定量时应用。

2.当量计算法当x ≥3N 时，规则反射体的回波声压变化规律基本符合理论回波声压公式。

当量计算法就是根据检测中测得的缺陷波高的dB 值，利用各种规则反射体的理论回波声压公式进行计算来确定缺陷当量尺寸的定量方法。

应用当量计算法对缺陷定量不需要任何试块，是目前广泛应用的一种当量法。

下面以纵波探伤为例来说明平底孔当量计算法。

平底孔和大平底面的回波声压公式为208.68208.6822(3)2(3)axax B s B Bfs f ffP F P e x N x P F F P e x N x λλ--⎧=≥⎪⎪⎨⎪=≥⎪⎩大平底平底孔不同距离处的大平底与平底孔回波分贝差为：22220lg 20lg 2()fB Bff B f f Bx P x x P D x λαπ∆==+- (6.17) 式中△Bf ——底波与缺陷波的dB 差；x f ——缺陷至探测面的距离； x B ——底面至探测面的距离； D f ——缺陷的当量平底孔直径； λ——波长；α——材质衰减系数（单程）。

考核号：姓名：密封线2007年度特种设备无损检测UT专业Ⅲ级人员理论试卷（闭卷）（参考答案）成绩：2007年6月20日北京全国锅炉压力容器无损检测人员资格考核委员会一、是非题（在括号内正确的划“○”，错误的划“×”。

每题2分，共40分）1、球面波扩散衰减，声压与距离平方成反比。

（×）2、不锈钢堆焊层比基材钢的声阻抗大2%，在两者界面上的声压反射率为0.5%。

（×）3、聚焦探头的焦距F必须小于同一晶片尺寸的非聚焦探头的近场长度N。

（○）4、介质的密度越大，弹性模量越小，超声波的传播速度就越快。

（×）5、超声场中任一点的声压幅值与该点介质密度成反比，与波速和频率成正比。

（×）6、超声波检测中，为避免缺陷漏检，一般在保证灵敏度的前提下尽可能选用较低频率。

（○）7、在超声波检测中，如果使用的重复频率过高，在检测粗晶材料时会出现林状回波。

（×）8、超声横波检测单面焊焊缝，如使用K＝1.5~2.0的斜探头，可能出现的问题是：检测根部裂纹或未焊透的灵敏度较低。

（○）9、超声波探头中的吸收块常用环氧树脂加钨粉制成，其声阻抗应尽量高于压电晶片的声阻抗。

（×）10、超声波检测缺陷定量时，回波高度的测量应在仪器的抑制旋钮关闭以及增益微调旋钮不动的状态下进行。

（○）11、通用A VG曲线，采用的距离是以近场长度为单位的归一化距离，适用于不同规格的探头。

（○）12、使用大K值探头，从焊缝一侧用全跨距检测，如能够扫查到整个焊缝截面，就没有必要从焊缝另一侧检测。

（×）13、钢管水浸聚焦法检测时，为了提高检测效率，一般不采用点聚焦探头而采用线聚焦探头。

（○）14、有机玻璃声透镜水浸聚焦探头，透镜曲率半径越大，焦距越大。

（○）15、圆晶片斜探头的上指向角小于下指向角。

（×）16、为了在工件中得到纯横波，斜探头透声斜楔材料的纵波速度应大于被检工件中的纵波速度。

超声波检测缺陷自身高度的测定设备的安全可靠性除与缺陷长度有关外，还与缺陷自身高度有关。

在脆性断裂破坏中，有时缺陷高度比长度更为重要。

然而缺陷高度测定比长度困难更大。

迄今为止，缺陷高度测定，还处于研究阶段。

虽然测定方法较多，但实际应用时，测量精度不高，误差较大。

下面介绍几种用得较多的方法。

这里的缺陷包括表面开口和未开口缺陷，表面开口缺陷又分为上表面开口和下表面开口两种情况。

1 表面波波高法如图6.31所示，表面波入射到上表面开口缺陷时，会产生一个反射回波，其波高与缺陷深度有关。

当缺陷深度较小时，波高随缺陷深度增加而升高。

实际探测中，常加工一些具有不同深度的人工缺陷试块，利用试块比较法来确定缺陷的深度。

这种方法只适用于测试深度较小的表面开口缺陷。

当缺陷深度超过两倍波长时，测试误差大。

图6.31 表面波波高法图6.32 单探头表面波时延法.2 表面波时延法（1）单探头法：如图6.32所示，仪器按表面波声程1∶n调节比例，表面波在缺陷开口A处和尖端B处产生A、B两个反射回波。

根据A、B波前沿所对的水平刻度值τA 、τB确定缺陷深度h。

()2B Anhττ-= (6.19)这种方法只适用于深度较大的开口缺陷。

深度太小，难以分辨。

缺陷表面过于粗糙，测试误差增加。

如果缺陷中充满了油或水，误差会更大。

（2）双探头法：如图6.33所示。

仪器按表面波声程1∶n 调节比例，先将两个一发一收的表面波探头置于无缺陷处的工件表面，这时示波屏上出现一个波H 1，记录该波前沿的刻度值τ1和两探头之间距a ，然后将两探头置于缺陷两测，间距保持不变，这时发射探头发出的表面波绕过缺陷被接收探头接收，示波屏上出现一个波H 2，其水平刻度值为τ2这时缺陷的深度h 为： 21()2n h ττ-= （6.20）图6.33 双探头表面波时延法这种方法只适用于测量表面开口缺陷。

实验室测试误差可达±1mm。

但当缺陷内含油或水等液体时，表面波有可能跨越缺陷开口，使测试误差大大增加。

第三章超声波探伤的通用方法和基础技术第四节缺陷状况对缺陷波高的影响应用A型脉冲反射式探伤仪进行超声波探伤时，通常是根据缺陷回波波高来确定其当量大小的；而当量大小与缺陷的实际尺寸往往不尽一致，甚至有很大的差距。

这是因为缺陷波高与缺陷形状、方位、大小和性质等因素都有关系。

为了正确评价缺陷，了解上述诸因素对缺陷波高的影响是必要的。

一、缺陷形状的影响工件或材料中实际缺陷的形状是多种多样的，它们的具体形状与工件、材料的制造工艺和运行情况有关。

为了便于研究，通常把缺陷形状简化为圆片形、球形和圆柱形三种。

例如，锻件在锻压面上用直探头纵波探测时，其内部缺陷类似于圆片形；钢锭半成品中的管形缺陷从其侧面探测时类似于圆柱形缺陷；焊缝中气孔类似于球形缺陷；焊缝中线状缺陷类似于长圆柱形。

从上节人工反射体反射声压规律性分析可知，这些与人工反射体类似的缺陷对回波的影响与它们反射声压规律相一致。

一般来说，对于给定的探头(晶片面积F D和频率f一定)，若缺陷距离一定，缺陷波高随缺陷直径的变化是圆片形缺陷最快，长横孔缺陷最缓慢。

若缺陷直径一定，缺陷波高随缺陷距离的变化是圆片形和球形缺陷较快，长横孔形缺陷较缓。

若缺陷距离和直径都相等时，则缺陷波高以长横孔为最高，圆片形次之，球形最低。

但当超过某一直径和距离后，圆片形缺陷波高会超过长横孔缺陷波高。

对于各种形状的点状缺陷，当其尺寸很小时，缺陷形状对波高的影响就变得很小。

例如，平均直径在1mm以下的圆片形、方形、短横孔和球形缺陷，由于形状不同引起的波高变化一般不超过几个分贝。

当点状缺陷直径远小于波长时，它的反射可假定为平面波入射到小缺陷引起的乱反射，它的波高有下述关系：H f∞d3/λ2·S(d≤λ，d为点状缺陷直径)可见，点状缺陷的波高正比于缺陷直径的三次方，即随缺陷大小的变化十分急剧，缺陷变小时，波高急剧下降，很容易下降到探伤仪不能检测和程度，这也是超声波探伤仪对点状小缺陷容易漏检的原因之一。

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