中小锻件UT检测技术介绍课件.ppt

1、 锻件是由热态钢锭经锻压变形而成。锻压过程包括加热、形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园、形变发生在长度方向。滚压是先镦粗坯料，然后冲坯料的外园、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压力。滚压即有纵向形变，又有横向孔再插入芯棒并在外圆施加压力。滚压即有纵向形变，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

2、类锻件，而形变。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滚压。简类锻件一般先镦粗后冲孔再滚压。 为了改善锻件和组织性能，锻后还要进行正火、退火或调质为了改善锻件和组织性能，锻后还要进行正火、退火或调质等热处理。等热处理。 锻件中的缺陷按缺陷形成的时期可分为铸造缺陷、锻造缺陷锻件中的缺陷按缺陷形成的时期可分为铸造缺陷、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：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、白点

3、等。裂纹、白点等。 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，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，在轴向有较大的延伸长度。多见于锻件的端部，在轴向有较大的延伸长度。 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焊合，多出现在大型锻件中。造比不足而未全焊合，多出现在大型锻件中。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。中于钢锭中心及头部。 裂纹的形成原因很多，锻造裂纹和热处理裂纹等。奥氏体钢

4、裂纹的形成原因很多，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，会在锻件表面或芯部形成裂纹。件表面或芯部形成裂纹。 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。合金总量超过心。合金总量超过3.53.54.0%4.0%和含和含CrCr、NiNi、MuMu的合金钢大型锻件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。容易产生

5、白点。白点在钢中总是成群出现。 按探伤时间分类按探伤时间分类: : 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。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。疲劳裂纹。 经过锻造的工件中的缺陷具有一定的

6、方向性。通常缺陷的分布经过锻造的工件中的缺陷具有一定的方向性。通常缺陷的分布和方向与锻造流线方向有关，为了得到最好的检测效果，应尽可能和方向与锻造流线方向有关，为了得到最好的检测效果，应尽可能使超声波声束与锻造流线方向垂直。使超声波声束与锻造流线方向垂直。探伤方法概述探伤方法概述探伤方法概述探伤方法概述 例如：轴类锻件的锻造工艺主要以拔长为主，例如：轴类锻件的锻造工艺主要以拔长为主，因而大部分缺陷的取向与轴线平行。此类工件的探因而大部分缺陷的取向与轴线平行。此类工件的探伤以纵波直探头从径向探测效果最佳。考虑到缺陷伤以纵波直探头从径向探测效果最佳。考虑到缺陷会有其它的分布及取向。因此轴类锻件探伤

7、，还应会有其它的分布及取向。因此轴类锻件探伤，还应辅以直探头轴向探测和斜探头周向探测及轴向探测。辅以直探头轴向探测和斜探头周向探测及轴向探测。 摸锻件的变形流线是与外表平行的，检测摸锻件的变形流线是与外表平行的，检测时要尽量使声束与外表面垂直，采用水浸法比较时要尽量使声束与外表面垂直，采用水浸法比较容易实现。容易实现。 锻件的探伤需对表面和外形加工具有光滑锻件的探伤需对表面和外形加工具有光滑的表面，满足入射面的要求，以提高灵敏度。的表面，满足入射面的要求，以提高灵敏度。 水浸法对工件表面的要求低与接触法。水浸法对工件表面的要求低与接触法。 探伤方法概述探伤方法概述1 1. .轴类锻件的探伤轴类

8、锻件的探伤 直探头径向和轴向探测：如图直探头径向和轴向探测：如图8.18.1所所示，直探头作径向探测时将探头置于轴示，直探头作径向探测时将探头置于轴的的外缘，沿外缘作全面扫查。以发现轴类外缘，沿外缘作全面扫查。以发现轴类锻锻件中常见的纵向缺陷。直探头作轴向探件中常见的纵向缺陷。直探头作轴向探测测时，探头置于轴的端头，并在轴端作全时，探头置于轴的端头，并在轴端作全面面扫查，以检出与轴线相垂直的横向缺陷扫查，以检出与轴线相垂直的横向缺陷。但当轴的长度太长或轴的多个直径不等但当轴的长度太长或轴的多个直径不等的的轴段时，会有声束扫查不到的死区，因轴段时，会有声束扫查不到的死区，因而而此方法有一定的局限

9、性。此方法有一定的局限性。 斜探头周向及轴向探测：锻件中若斜探头周向及轴向探测：锻件中若在在轴向及径向缺陷或轴上有几个不同的直轴向及径向缺陷或轴上有几个不同的直径，用直探头探测径向或轴向缺陷都难径，用直探头探测径向或轴向缺陷都难以以检出，此时则必须使用斜探头在轴外圆检出，此时则必须使用斜探头在轴外圆作作周向及轴向探测。考虑到缺陷的取向，周向及轴向探测。考虑到缺陷的取向，探探测时探头应作正反两个方向的全面扫查测时探头应作正反两个方向的全面扫查，如右图所示。如右图所示。 探伤方法概述探伤方法概述 2.2.饼类、碗类锻件的探伤饼类、碗类锻件的探伤 饼类和碗类锻件的锻造工艺饼类和碗类锻件的锻造工艺主要

10、以镦粗为主，缺陷的分布主主要以镦粗为主，缺陷的分布主要平行于端面，所以用直探头在要平行于端面，所以用直探头在端面探测是检测出缺陷的最佳检端面探测是检测出缺陷的最佳检测面。测面。 对于上述重要的饼类、碗类锻对于上述重要的饼类、碗类锻件，要从两端面进行探伤，此外件，要从两端面进行探伤，此外有时还要从侧面进行径向探伤，有时还要从侧面进行径向探伤，如右图所示。如右图所示。 从两端面探测时，探头置于锻从两端面探测时，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，探头在锻件侧面行径向探测时，探头在锻件侧面扫查，以发现

11、某些轴向缺陷。扫查，以发现某些轴向缺陷。 探伤方法概述探伤方法概述 3. 3. 筒类或环形锻件的探伤筒类或环形锻件的探伤 茼类锻件的锻造工艺是先镦粗，后冲孔，再滚压。因此缺陷的取向茼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，因而简类锻件的质量一般较好。其缺陷的主中心部分已被冲孔时去除，因而简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，所以简类锻件的探伤仍以直探头外圆要取向仍与简体的外圆表面平行，所以简类锻件的探伤仍以

12、直探头外圆探侧为主，但对于壁较厚的简类锻件，须加用斜探头探测。探侧为主，但对于壁较厚的简类锻件，须加用斜探头探测。（1 1）直探头探测：如图）直探头探测：如图8.8.所示，所示，用直探头从简体外圆面面探测。外用直探头从简体外圆面面探测。外圆探测的目的是发现与轴线平等的圆探测的目的是发现与轴线平等的周向缺陷。端面探测的目的是发现周向缺陷。端面探测的目的是发现与轴线垂直的横向缺陷。与轴线垂直的横向缺陷。（2 2）双晶探头探测：如图）双晶探头探测：如图8.48.4所示，所示，为了探测简体近表面缺陷，而要采为了探测简体近表面缺陷，而要采用双晶探头从外圆面或端面探测。用双晶探头从外圆面或端面探测。 探测

13、条件的选择探测条件的选择 探测条件的选择探测条件的选择1.1.探头的选择探头的选择 锻件超声波探伤时，主要使用纵波直探头，晶片尺寸直径为锻件超声波探伤时，主要使用纵波直探头，晶片尺寸直径为141428mm28mm，常用，常用20mm20mm。对于较小的锻件，考虑近场区和耦合损耗原因，一。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，也可采用一定值的探头进行探测。对于近距离缺陷，由于直探头的盲区采用一定值的探头进行探测。对于近距离缺陷，由于直探头的盲区和近场区的影响，常采用双晶直探头

14、探测。锻件的晶粒一般细小，因和近场区的影响，常采用双晶直探头探测。锻件的晶粒一般细小，因此可选用较高的探伤频率，常用此可选用较高的探伤频率，常用2.52.55.0MZH5.0MZH。对于少数材质晶粒粗。对于少数材质晶粒粗大衰减大衰减 严重的锻件，为了避免出现严重的锻件，为了避免出现“林状回波林状回波”，提高信噪比，应选，提高信噪比，应选用较低的频率，一般为用较低的频率，一般为1.01.02.5MH2.5MH。 JB/T4730-2005.3 4.2.2JB/T4730-2005.3 4.2.2对于探头晶片直径的要求：对于探头晶片直径的要求： 双晶探头的公称频率应选用双晶探头的公称频率应选用5M

15、Hz,5MHz,晶片面积晶片面积150mm150mm2 2; ;单晶直单晶直探头的公称频率应选用探头的公称频率应选用2 25MHz5MHz，晶片面积，晶片面积14mm14mm25mm25mm。 2.2.耦合的选择耦合的选择 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度粗糙度a a不高于不高于6.36.3m m，表面平整均匀，无划伤、油垢、污物、氧化，表面平整均匀，无划伤、油垢、污物、氧化皮、油漆等。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

16、率和表面粗糙度不同引起的耦合损失。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。粗糙时也可选用水玻璃作耦合剂。 3.3.扫查面的选择扫查面的选择 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，扫查面积尽可能面扫查，扫查面积尽可能100%100%覆盖工件的表面。在扫查时每条扫查轨覆盖工件的表面。在扫查时每条扫查轨迹的宽度应互相有重叠覆盖，大致应为探头直径的迹的宽度应互相有重叠覆盖，大致应为探头直

17、径的15%15%，探头扫查的，探头扫查的移动速度不大于移动速度不大于150mm/S150mm/S。扫查过程中要注意观察缺陷波的情况和底。扫查过程中要注意观察缺陷波的情况和底波的变化情况。波的变化情况。 探测厚度大于探测厚度大于400mm400mm时应从相对的表面进行时应从相对的表面进行100%100%的扫查。的扫查。探测条件的选择探测条件的选择 4.4.试块选择试块选择 锻件探伤中，要根据探头和探测面的情况选择试块。锻件探伤中，要根据探头和探测面的情况选择试块。 探测厚度探测厚度3N3N底面与探测面平行时可采用计算法确定基准灵敏度。底面与探测面平行时可采用计算法确定基准灵敏度。 探测厚度探测厚

18、度3N3N需采用标准试块确定基准灵敏度。需采用标准试块确定基准灵敏度。 采用单晶直探头探测时调节探伤灵敏度和对缺陷定量时用采用单晶直探头探测时调节探伤灵敏度和对缺陷定量时用CS-CS-试块；试块； 工件小于工件小于45mm45mm采用双晶直探头时调节探伤灵敏度和对缺陷定量时用采用双晶直探头时调节探伤灵敏度和对缺陷定量时用CSCS 试块。试块。4730-2005.3 4.2.34730-2005.3 4.2.3对试块对试块的要求：的要求：CS-CS-单晶直探头标准试块单晶直探头标准试块序号序号L LD DCS-1CS-150505050CS-2CS-21001006060CS-3CS-31501

19、508080CS-4CS-42002008080探测条件的选择探测条件的选择 CS-CS-标准试块标准试块 采用纵波双晶直探采用纵波双晶直探头探伤时常选用图头探伤时常选用图6.66.6所示所示CSCS的试块的试块来调节探伤灵敏度来调节探伤灵敏度和对缺陷定量。该和对缺陷定量。该试块的人工缺陷为试块的人工缺陷为平底孔。平底孔。 基准灵敏度：基准灵敏度： 测试一组不同距测试一组不同距离的离的3mm3mm平底孔（平底孔（至少至少3 3个）。调节衰个）。调节衰减器，作出双晶直减器，作出双晶直探头的距离探头的距离波波幅曲线，此即为基幅曲线，此即为基准灵敏度。准灵敏度。 扫查灵敏度一般扫查灵敏度一般不得低于

20、最大检测不得低于最大检测距离处距离处2mm2mm平底孔平底孔当量直径。当量直径。 试块试块 序号序号 孔孔 径径检测距离检测距离L1 12 23 34 45 56 67 78 89 9CSCS-12 25 510101515202025253030353550504545CSCS-23 3CSCS-34 4探测条件的选择探测条件的选择 5.5.探伤时机探伤时机 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，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、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

21、台阶的锻件，超声波应在孔、槽和台阶加工前进行。因为孔、槽槽和台阶的锻件，超声波应在孔、槽和台阶加工前进行。因为孔、槽、台阶对探伤不利，容易产生各种非缺陷回波。表面粗糙度、台阶对探伤不利，容易产生各种非缺陷回波。表面粗糙度a a不高于不高于6.36.3m m。 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，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。应重新进行热处理。探测条件的选择探测条件的选择扫描速度和灵敏度的调节扫描速度和灵敏度的调节1.1.扫描速度的调节扫描速度的调节 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，以便发锻件探伤前，一般根据锻件要求

22、的探测范围来调节扫描速度，以便发现缺陷后对缺陷定位。现缺陷后对缺陷定位。 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，试块的声速应尽可能与工件相同或相进行。在试块上调节扫描速度时，试块的声速应尽可能与工件相同或相近。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%80%，以利观察一次底波之后的某些信号情况。，以利观察一次底波之后的某些信号情况。 2.2.检测灵敏度的调节检测灵敏度的调节 锻件探伤起始灵敏度是

23、由锻件技术要求或有关标准确定的。一般不低锻件探伤起始灵敏度是由锻件技术要求或有关标准确定的。一般不低于于22平底孔当量直径。平底孔当量直径。 调节锻件探伤起始灵敏度的方法有两种，一种是利用锻件底波来调节调节锻件探伤起始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。，另一种是利用试块来调节。 底波调节法底波调节法 当锻件被探部位厚度当锻件被探部位厚度XXN N，且锻件具有平行底面或圆柱曲底面时，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。常用底波来调节探伤灵敏度。扫描速度和灵敏度的调节扫描速度和灵敏度的调节 计算：对于平底面同距离处底波与平底孔回波的分贝差

24、为：计算：对于平底面同距离处底波与平底孔回波的分贝差为： P PB B 2 2X X dBdB=20=20 = 20 = 20 P Pf f D Df f2 2 式中式中 波长；波长；被探部位的厚度；被探部位的厚度； f f平底孔直径。平底孔直径。 对于同距离处圆柱曲底面与平底孔回波分贝差为：对于同距离处圆柱曲底面与平底孔回波分贝差为： P PB B 2 2X dX d dBdB=20=20=20=20 1010 P Pf f D Df f2 2 D D 式中式中d d曲面的直径；曲面的直径；探测厚度；探测厚度； “”外圆径向探测，内孔凸柱面反射；外圆径向探测，内孔凸柱面反射； “”内孔径向探

25、测，外圆凹柱面反射；内孔径向探测，外圆凹柱面反射；扫描速度和灵敏度的调节扫描速度和灵敏度的调节 对于一个有固定系列产品的制造厂来说对于一个有固定系列产品的制造厂来说, ,要求探伤的零部件相对固要求探伤的零部件相对固定定, , 标准要求的参数也相对固定标准要求的参数也相对固定, ,在公式中就是波长在公式中就是波长固定，要求发固定，要求发现的最小缺陷固定，只有探测厚度是变化的。如此灵敏度的计算就可现的最小缺陷固定，只有探测厚度是变化的。如此灵敏度的计算就可以简化。以简化。 公式表示为：公式表示为：dBdB=20=20P PB B/P/Pf f=20=202 2X/X/D Df f2 2 若若=2.

26、36 D=2.36 Df f=2=2时时 则则dBdB=20=20X-8.5X-8.5 如探测中心有孔的轴类工件如探测中心有孔的轴类工件, ,在上面的基础上减去中心孔的差即可在上面的基础上减去中心孔的差即可: : dBdB=20=20P PB B/P/Pf f=20=202 2X/X/D Df f2 2 =20 =20X-8.5X-8.51010 d/D d/D 调节：探头对准完好区的底面，衰减调节：探头对准完好区的底面，衰减( (5 510)dB10)dB，调，调“增益增益”使使底波达基准高，然后用底波达基准高，然后用“衰减器衰减器”增益增益 dB dB，这时灵敏度就调，这时灵敏度就调好了。

27、为了方便于发现缺陷可再增益好了。为了方便于发现缺陷可再增益5 510dB10dB作为搜索灵敏度，即扫作为搜索灵敏度，即扫查灵敏度。查灵敏度。扫描速度和灵敏度的调节扫描速度和灵敏度的调节 例例1.1.用用2.5P20Z2.5P20Z探头径向探伤探头径向探伤D500mmD500mm的实心圆柱体锻件，的实心圆柱体锻件，=5900m/S,=5900m/S,问如何利用底波调节问如何利用底波调节50050022灵敏度？灵敏度？ 解：由题意得：解：由题意得： C 5.9C 5.9 = = = 2.36(mm)= = = 2.36(mm) f 2.5 f 2.5计算：计算：500mm500mm处底波与处底波与

28、平底孔回波分贝差为：平底孔回波分贝差为： P PB B 2 2X X dBdB=20=20=20=20 =45.5(dB) =45.5(dB) P Pf f D Df f2 2调节：探头对准完好区圆柱体底面，衰减调节：探头对准完好区圆柱体底面，衰减55dB55dB，调，调“增益增益”使使底波最高达基准底波最高达基准80%80%高，然后用高，然后用“衰减器衰减器”增益增益46 dB46 dB，即去，即去掉掉46 dB46 dB，保留，保留dBdB，这时，这时灵敏度就调好了。必要时再增益灵敏度就调好了。必要时再增益6dB6dB作为扫查灵敏度。作为扫查灵敏度。扫描速度和灵敏度的调节扫描速度和灵敏度的

29、调节 例例2 2，用，用2.52.52020探头径向探伤外径为探头径向探伤外径为1000mm?,1000mm?,内径为内径为100mm100mm的的空心圆柱体锻件，空心圆柱体锻件， =5900m/S, =5900m/S, 问如何利用内孔径回波调节问如何利用内孔径回波调节 45045022灵敏度？灵敏度？解：由题意得：解：由题意得： C 5.9C 5.9 = = = = = 2.36(mm) = 2.36(mm) f 2.5 f 2.5 PB 2X d dBdB=20=20 10 =35(dB)(dB) Pf Df2 D计算：计算：450mm450mm处内孔回波与处内孔回波与22回波的分贝差为回

30、波的分贝差为调节：探头对准完好探头对准完好区的内孔，衰减调节：探头对准完好探头对准完好区的内孔，衰减45Db45Db，调调“增益增益”使底波最高达基准使底波最高达基准60%60%高，然后用高，然后用“衰减衰减器器”增益增益35 dB35 dB作为探伤灵敏度，再增益作为探伤灵敏度，再增益6 dB6 dB作为扫查灵作为扫查灵敏度。敏度。扫描速度和灵敏度的调节扫描速度和灵敏度的调节 试块调节法试块调节法 单直探头探伤：当锻件的厚度单直探头探伤：当锻件的厚度X XN N，或由于几何形状所限或底面粗糙，或由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，如时，应利用具有人工缺陷的试

31、块来调节探伤灵敏度，如CS-1CS-1和和CS-2CS-2试块试块。调节时将探头对准所需试块的平底孔，调。调节时将探头对准所需试块的平底孔，调“增益增益”使平底孔回波达基使平底孔回波达基准高即可。准高即可。 需注意的是：当试块表面形状、粗糙度与锻件不同时，要进行耦合补偿需注意的是：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。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。 例例1.1.用用2.52.52020探头探伤厚度为探头探伤厚度为50mm50mm的小锻件，采用的小锻件，采用CS-1CS-1试块调节试块调节505022

32、灵敏度，试块与锻件表面耦合差灵敏度，试块与锻件表面耦合差3dB3dB，问如何调节灵敏度？，问如何调节灵敏度？ 解：利用解：利用CS-1CS-1试块调节灵敏度的方法如下：试块调节灵敏度的方法如下： 将探头对准将探头对准CS-1CS-1试块中号试块的试块中号试块的22平底孔距离为平底孔距离为50mm50mm，衰减，衰减10dB10dB，调，调“增益增益”使使22回波达回波达60%60%高，然后再用高，然后再用“衰减器衰减器”增益增益3dB3dB，这时，这时505022灵敏度就调好了。灵敏度就调好了。扫描速度和灵敏度的调节扫描速度和灵敏度的调节 例例2.2.用用2.52.51414探头探测底面粗糙厚

33、为探头探测底面粗糙厚为400mm400mm的锻件，问如何利用的锻件，问如何利用10010044平底孔试块调节平底孔试块调节400mm400mm22灵敏度？试块与工件表面耦灵敏度？试块与工件表面耦合差合差6dB6dB。解：计算：解：计算：10010044与与40040022回波分贝差：回波分贝差： P Pf1f1 1 1X X2 2 4 4400400 dBdB=20=20=40=40 = 40 = 40 = 36(dB) = 36(dB) P Pf2f2 2 2X X1 1 2 2100100 调节：探头对准调节：探头对准10010044平底孔试块的平底孔，衰减平底孔试块的平底孔，衰减50dB

34、50dB，调，调“增益增益”使使44平底孔回波达基准高，然后用平底孔回波达基准高，然后用“衰减器衰减器”增益增益42dB42dB，这时，这时40040022灵敏度就调好了。这时工件上灵敏度就调好了。这时工件上40040022平底孔缺平底孔缺陷回波正好达基准高。陷回波正好达基准高。扫描速度和灵敏度的调节扫描速度和灵敏度的调节 双晶直探头探伤：采用双晶直探头探伤时，要利用图双晶直探头探伤：采用双晶直探头探伤时，要利用图6.66.6所示的双晶所示的双晶探头平底孔试块来调节探伤灵敏度。先根据需要选择相应的平底孔试探头平底孔试块来调节探伤灵敏度。先根据需要选择相应的平底孔试块，并测试一组距离不同直径相同

35、的平底孔的回波，使其中最高回波块，并测试一组距离不同直径相同的平底孔的回波，使其中最高回波达满刻度的达满刻度的80%80%，在此灵敏度条件下测出其它平底孔的回波最高点，在此灵敏度条件下测出其它平底孔的回波最高点，并标记在显示屏上，然后连接这些回波最高点，从而得到一条平底孔并标记在显示屏上，然后连接这些回波最高点，从而得到一条平底孔距离距离波幅曲线（波幅曲线（DACDAC），并以此作为探伤灵敏度。），并以此作为探伤灵敏度。 实际探测时还要考虑试块和工件之间的表面粗糙度带来的实际探测时还要考虑试块和工件之间的表面粗糙度带来的dBdB差。差。缺陷大小的测定缺陷大小的测定2.2.缺陷大小的测定缺陷大小

36、的测定 在锻件探伤中，对于尺寸小于声束截面的缺陷一般用当量法定量。若在锻件探伤中，对于尺寸小于声束截面的缺陷一般用当量法定量。若缺陷位于缺陷位于XXN N区域内时常用当量计算法和当量曲线法定量，若区域内时常用当量计算法和当量曲线法定量，若缺陷位于缺陷位于X X3 3N N区域内时常用试块比较法定量。区域内时常用试块比较法定量。 对于尺寸大于声束截面的缺陷一般采用测长法，常用的测长法有对于尺寸大于声束截面的缺陷一般采用测长法，常用的测长法有6dB6dB法法和端点和端点6dB6dB法。必要时还可以采用底波高度法来确定缺陷的相对大小。法。必要时还可以采用底波高度法来确定缺陷的相对大小。 缺陷大小的测

37、定缺陷大小的测定当量计算法当量计算法当量计算法是利用各种规则反射体的回波声压公式和实际探伤中当量计算法是利用各种规则反射体的回波声压公式和实际探伤中测得的结果（缺陷的位置和波高）来计算缺陷的当量大小。当量测得的结果（缺陷的位置和波高）来计算缺陷的当量大小。当量计算法是目前锻件探伤中应用最广泛的一种定量方法。用当量计计算法是目前锻件探伤中应用最广泛的一种定量方法。用当量计算法定量时，要考虑探伤灵敏度的基准。当用平底面和实心圆柱算法定量时，要考虑探伤灵敏度的基准。当用平底面和实心圆柱体曲底面调节灵敏度时，当量计算公式为：体曲底面调节灵敏度时，当量计算公式为： P PB B 2 2X Xf f2 2

38、 Bf Bf =20=20 =20 =20 +2 +2(X(Xf f X XB B) ) 公式（公式（6.56.5） P Pf f D Df f2 2 X XB B 式中式中X Xf f平底孔缺陷到探测面的距离；平底孔缺陷到探测面的距离； X XB B锻件底面到探测面的距离。锻件底面到探测面的距离。 材质衰减系数；材质衰减系数； 波长；波长； D Df f平面孔缺陷的当量直径；平面孔缺陷的当量直径； Bf Bf 底波与平底孔缺陷的回波分贝差底波与平底孔缺陷的回波分贝差 缺陷大小的测定缺陷大小的测定示例：示例： 有一厚度为有一厚度为400mm400mm的饼形锻件，要求探伤灵敏度为的饼形锻件，要求

39、探伤灵敏度为2mm2mm平底孔，当用底平底孔，当用底波调节灵敏度时，波调节灵敏度时，如何调节检测灵敏度？如何调节检测灵敏度？若在若在200mm200mm处发现一缺处发现一缺陷波比基准波高陷波比基准波高24dB24dB，该缺陷的当量直径为多大？（使用，该缺陷的当量直径为多大？（使用2.5MHz2.5MHz、20mm20mm的直探头）（的直探头）（底波应调至底波应调至31.4dB31.4dB。该缺陷的当量直径为该缺陷的当量直径为4mm4mm） 解、由题已知：解、由题已知：=C/f=5.9=C/f=5.910106 6/2.5/2.510106 6=2.36mm=2.36mm，N=DN=D2 2/4

40、=20/4=202 2/4/42.36=42.4mm2.36=42.4mm X X1 1=400mm=400mm，X X2 2=200mm=200mm，1 1=2mm=2mm因因X X1 1和和 X X2 2均大于均大于3N=127mm3N=127mm所以可以采用计算法：所以可以采用计算法：用底波调节灵敏度应增益：用底波调节灵敏度应增益：=20lg(2X=20lg(2X1 1/1 12 2 =43.5 dB =43.5 dB已知已知2121=24dB=24dB 2121=40lg=40lg（X X1 12 2）/ /（X X2 21 1） 即即 24dB =40lg 24dB =40lg（40

41、04002 2）/ /（2002002 2） 得：得： 2 2=4 mm =4 mm 缺陷大小的测定缺陷大小的测定6dB6dB测长法测长法在平面探伤中，用在平面探伤中，用6dB6dB法测定缺陷的长度时，探头的移法测定缺陷的长度时，探头的移动距离就是缺陷的指示长度，如图动距离就是缺陷的指示长度，如图6.86.8所示。所示。然而在对圆柱形锻件进行周向探伤时，探头的移动距离然而在对圆柱形锻件进行周向探伤时，探头的移动距离不再是缺陷的指示长度了。这时要按几何关系来确不再是缺陷的指示长度了。这时要按几何关系来确定缺陷的指示长度，如图定缺陷的指示长度，如图6.96.9所示。所示。外圆周向探伤测长时，缺陷的

42、指示长度外圆周向探伤测长时，缺陷的指示长度L Lf f为：为： L L L Lf f= =（R RX Xf f） R R式中式中 L L探头移动的外圆弧长；探头移动的外圆弧长； R R圆柱体外半径；圆柱体外半径； X Xf f缺陷的声程缺陷的声程内孔周向探伤测长时，缺陷的指示长度内孔周向探伤测长时，缺陷的指示长度L Lf f为：为： L L L Lf f= =（r rX Xf f） r r式中式中 L L探头移动的内圆弧长探头移动的内圆弧长 r r圆柱体内半径；圆柱体内半径； X Xf f缺陷的声程。缺陷的声程。缺陷回波判别缺陷回波判别 在锻件探伤中，不同性质的缺陷回波是不同的，实际探伤时可根

43、据在锻件探伤中，不同性质的缺陷回波是不同的，实际探伤时可根据示波屏上的缺陷回波情况来分析缺陷的性质和类型。示波屏上的缺陷回波情况来分析缺陷的性质和类型。 1.1.单个缺陷回波单个缺陷回波 锻件探伤中，示波屏上单独出现的缺陷回波称为单个缺陷回波。一般单锻件探伤中，示波屏上单独出现的缺陷回波称为单个缺陷回波。一般单个缺陷是指与邻近缺陷间距大于个缺陷是指与邻近缺陷间距大于50mm50mm、回波高不小于、回波高不小于22的缺陷。如的缺陷。如锻件中单个的夹层、裂纹等。探伤中遇到单个缺陷时，要测定缺陷的锻件中单个的夹层、裂纹等。探伤中遇到单个缺陷时，要测定缺陷的位置和大小。当缺陷较小时，用当量法定量，当缺

44、陷较大时，用位置和大小。当缺陷较小时，用当量法定量，当缺陷较大时，用6dB6dB法测定其面积范围。法测定其面积范围。 2.2.分散缺陷回波分散缺陷回波 锻件探伤中，工件中的缺陷较多且较分散，缺陷彼此间距较大，这种缺锻件探伤中，工件中的缺陷较多且较分散，缺陷彼此间距较大，这种缺陷回波称为分散缺陷回波。一般在边长为陷回波称为分散缺陷回波。一般在边长为50mm50mm的立方体内少于的立方体内少于5 5个，个，不小于不小于2mm2mm。如分散性夹层。分散缺陷一般不太大，因此常用当量。如分散性夹层。分散缺陷一般不太大，因此常用当量法定量，同时还要测定分散缺陷的位置。法定量，同时还要测定分散缺陷的位置。

45、3.3.密集缺陷回波密集缺陷回波 锻件探伤中，示波屏上同时显示的缺陷回波甚多。波与波之间的间隔距锻件探伤中，示波屏上同时显示的缺陷回波甚多。波与波之间的间隔距离甚小，有时波的下沿边成一片，这种缺陷回波称为密集缺陷回波。离甚小，有时波的下沿边成一片，这种缺陷回波称为密集缺陷回波。缺陷回波判别缺陷回波判别 密集缺陷的划分，根据不同标准有不同的划分定义。密集缺陷的划分，根据不同标准有不同的划分定义。 （1 1）以缺陷的间距划分，规定相邻缺陷间的间距小于某一值时为密）以缺陷的间距划分，规定相邻缺陷间的间距小于某一值时为密集缺陷。集缺陷。 （2 2）以单位长度水平扫描线内显示的缺陷回波数量划分，规定在相

46、）以单位长度水平扫描线内显示的缺陷回波数量划分，规定在相当于工件厚度值的基线内，当探头不动或稍作移动时，一定数量的当于工件厚度值的基线内，当探头不动或稍作移动时，一定数量的缺陷回波连续或断续出现时为密集缺陷。缺陷回波连续或断续出现时为密集缺陷。 （3 3）以单位面积中的缺陷回波划分，规定在一定探测面积下，探出）以单位面积中的缺陷回波划分，规定在一定探测面积下，探出的缺陷回波数量超过某一值时定为密集缺陷。的缺陷回波数量超过某一值时定为密集缺陷。 （4 4）以单位体积内缺陷回波数量划分，规定在一定体积内缺陷回波）以单位体积内缺陷回波数量划分，规定在一定体积内缺陷回波数量多于规定值时定为密集缺陷。数

47、量多于规定值时定为密集缺陷。缺陷回波判别缺陷回波判别 实际探伤中，以单位体积内缺陷回波数量划分较多。一般规定在实际探伤中，以单位体积内缺陷回波数量划分较多。一般规定在边长边长50mm50mm的立方体内，数量不少于的立方体内，数量不少于5 5个，当量直径不小于个，当量直径不小于2mm2mm的的缺陷为密集缺陷。缺陷为密集缺陷。 密集缺陷可能是疏松、非金属夹杂物、白点或成群的裂纹等。密集缺陷可能是疏松、非金属夹杂物、白点或成群的裂纹等。 锻件内不允许有白点缺陷存在，这种缺陷的危险很大。通常白点锻件内不允许有白点缺陷存在，这种缺陷的危险很大。通常白点的分布范围较大，且基本集中于锻件的中心部位，它的清晰

48、、尖的分布范围较大，且基本集中于锻件的中心部位，它的清晰、尖锐，成群的白点有时会使底波严重下降或完全消失。这些特点是锐，成群的白点有时会使底波严重下降或完全消失。这些特点是判断锻件中白点的主要依据，如下图。判断锻件中白点的主要依据，如下图。缺陷回波判别缺陷回波判别 4. 4.游动回波游动回波 在圆柱形轴类锻件探伤过程中，在圆柱形轴类锻件探伤过程中，当探头沿着外圆移动时，示波屏上的当探头沿着外圆移动时，示波屏上的缺陷波会随着该缺陷探测声程的变化缺陷波会随着该缺陷探测声程的变化而游动而游动, ,这种游动的动态波形称为游这种游动的动态波形称为游动回波。动回波。 游动回波的产生是由于不同波束游动回波的

49、产生是由于不同波束射至缺陷产生反射引起的。波束轴线射至缺陷产生反射引起的。波束轴线射至缺陷时。缺陷声程小，回波高，射至缺陷时。缺陷声程小，回波高，左右移动探头。扩散波束射至缺陷时左右移动探头。扩散波束射至缺陷时，缺陷回波声程大，回波低。这样同，缺陷回波声程大，回波低。这样同一缺陷回波的位置和高度随探头移动一缺陷回波的位置和高度随探头移动发生游动。如图发生游动。如图6.116.11。 不同的探测灵敏度，同一缺陷回不同的探测灵敏度，同一缺陷回波的游动情况不同。一般可根据探测波的游动情况不同。一般可根据探测灵敏度和回波的游动距离来鉴别游动灵敏度和回波的游动距离来鉴别游动回波。一般规定游动范围达回波。一般规定游动范围达25mm25mm时，时，才算游动回波。根据缺陷游动回波包才算游动回波。根据缺陷游动回波包络线的形状，可粗略地判别缺陷的形络线的形状，可粗略地判别缺陷的形状。状。u 超声波检测设备超声波检测设备u 超声波检测探头和试块超声波检测探头和试块精品课件！精品课件！