1、第七章第七章 板材、管材板材、管材超超 声声 检检 测测主要内容主要内容u7.1钢板超声检测u7.2复合板超声检测u7.3管材超声检测钢板的生产7.1钢板的超声检测转炉炼钢二次精炼 Secondary Refining RH真空设备LF炉设备7.1钢板的超声检测钢板的生产7.1钢板的超声检测钢板的生产连铸 Continuous casting 7.1钢板的超声检测钢板的生产冷连轧设备热连轧设备轧机 rolling 7.1钢板的超声检测钢板的生产轧机 rolling 7.1钢板的超声检测钢板的生产7.1钢板超声检测钢板超声检测 薄板常用板波检测法（5.3.4）； 中厚板垂直入射法（垂直板面入射的
2、纵波-直探头检测法）板材分类(从超声检测的角度) ：薄板40mmu常见缺陷：分层、折叠和重皮、白点、裂纹常见缺陷：分层、折叠和重皮、白点、裂纹7.1.1钢板中常见缺陷钢板中常见缺陷u常见缺陷：分层、折叠和重皮、白点、裂纹常见缺陷：分层、折叠和重皮、白点、裂纹u分层分层是板坯中缩孔、夹渣等在轧制过程中未融合而形成的分离层。存在于内部u危害：分层破坏破坏了钢板的整体连续性整体连续性，影响钢板承受垂直板面的拉应力作用的强度强度。u原因：这些缺陷有的是钢水本身产生，如脱氧时加脱氧剂造成，或炼钢炉混入钢水中的耐火材料等，这些缺陷在钢锭中位置没有一定规律，故出现在钢板中位置也无序。 u方向：分层是以上缺陷
3、轧制而成，大多与钢平行，沿压延方向。为平面状缺陷，严重时形成完全剥离的层状裂纹，对小的点状夹杂物则形成小的局部分层。7.1.1钢板中常见缺陷钢板中常见缺陷u折叠和重皮折叠和重皮钢板表面局部形成互相折合的双层金 属。p原因：在轧制中前段凸起而后碾压产生p分布：存在于表面u白点是钢板在轧制后冷却过程中氢原子来不及扩散而形成的，白点的断裂面呈白色p分布 多出现在厚度大于40mm的钢板中。存在于内部u裂纹轧制工艺和温度不合适时造成。p分布存在于钢板表面，偶尔在内部。裂纹较少见，如轧制工艺稳定，这类缺陷不常见。7.1.1钢板中常见缺陷钢板中常见缺陷纵向表面裂纹纵向表面裂纹板坯中心裂纹：板坯中心裂纹：横向
4、表面裂纹横向表面裂纹7.1.2 钢板常用检测方法钢板常用检测方法 钢板中的主要缺陷平行于钢板表面，为检测钢板钢板中的主要缺陷平行于钢板表面，为检测钢板中的主要缺陷一般使用垂直于板面入射的纵波检测，中的主要缺陷一般使用垂直于板面入射的纵波检测，如有特殊要求，可辅以其他波型的检测方式，其耦合如有特殊要求，可辅以其他波型的检测方式，其耦合方式有直接接触法和液浸法。方式有直接接触法和液浸法。钢板常用超声检测方法纵波检测横波检测接触法水浸法双晶探头双晶探头单晶探头单晶探头 中厚板一般采用脉冲反射式垂直入射法检测，耦合方式有直接接触法和水浸法。采用的探头有聚焦或非聚焦的单晶直探头、双晶直探头。 采用单晶直
5、探头检测，在调节检测仪扫描线时，一般采用多次底波反射法多次底波反射法，即在示波屏上显示多次反射底波。这样不仅可以根据缺陷波来判定缺陷情况，而且可根据底波衰减情况来判定缺陷情况。只有当板厚很大时才采用一次底波或二次底波法。一次底波法示波屏上只出现钢板界面回波与一次底波，只考虑界面回波与底波B1之间的缺陷波。7.1.2钢板常用检测方法钢板常用检测方法采用底波多次反射法探伤应满足下面三条件：1.工件的探伤面与底面互相平行，确保产生多次反射。（如工件加工倾斜就不合适）；2.钢板材质晶粒度必须均匀，保证无缺陷处底面多次反射波次数的稳定。（各次相同）；3.材质对超声波的衰减要小。保证反射底波有足够数量，以
6、利探伤观察。一般碳钢、不锈钢均能满足这些条件。 探头通过薄层耦合剂与工件接触进探头通过薄层耦合剂与工件接触进行检测。行检测。当探头位于被检对象完好区（无缺陷）时，显示屏上显示多次等距离的底波，无缺陷波。7.1.2.1直接接触法直接接触法小缺陷 当探头位于缺陷较小的区域（缺陷截面小于声束截面积）时，显示屏上缺陷回波与底波共存，底波有所下降。7.1.2.1直接接触法直接接触法大缺陷 当探头位于缺陷较大区域（缺陷截面大于等于声束截面积）时，显示屏上只有缺陷的多次反射波，底波消失。7.1.2.1直接接触法直接接触法钢板检测波形 无缺陷 缺陷尺寸较大且接近探测面 缺陷尺寸较大且距探测面有一定深度 缺陷较
7、小，缺陷回波和底面回波同时存在 叠加效应叠加效应在钢板检测中值得注在钢板检测中值得注意的是：当板厚较薄意的是：当板厚较薄且板中缺陷较小时，且板中缺陷较小时，各次底波之前的缺陷各次底波之前的缺陷波开始几次逐渐升高，波开始几次逐渐升高，然后在逐渐降低。这然后在逐渐降低。这种现象是由于不同反种现象是由于不同反射路径声波互相叠加射路径声波互相叠加造成的，因此称为叠造成的，因此称为叠加效应，如图所示。加效应，如图所示。7.1.2.1直接接触法直接接触法 图中图中F1只有只有1条路径，条路径，F2比比F1多三条路径，多三条路径，F3比比F1多五条路径。路径多五条路径。路径多，叠加能量多，缺陷回波高。但当路
8、径进一步增加时，衰减也迅速增加，多，叠加能量多，缺陷回波高。但当路径进一步增加时，衰减也迅速增加，这时衰减的影响比叠加效应更大，因此缺陷回波高。但当路径进一步增加这时衰减的影响比叠加效应更大，因此缺陷回波高。但当路径进一步增加时，衰减也迅速增加，这时衰减的影响比叠加效应更大，因此缺陷波升高时，衰减也迅速增加，这时衰减的影响比叠加效应更大，因此缺陷波升高到一定程度后又逐渐降低。到一定程度后又逐渐降低。 在钢板检测中，若出现叠加效应，一般应根据在钢板检测中，若出现叠加效应，一般应根据F1来评价缺陷。只有当来评价缺陷。只有当板厚板厚20mm时，才以时，才以F2来评价缺陷，这主要是为了减小近场区的影响
9、。来评价缺陷，这主要是为了减小近场区的影响。 叠加效应条件叠加效应条件：a 小缺陷 b 中心部位 c 一般25mm以下（10-25）mm。7.1.2.1直接接触法直接接触法7.1.2.2液浸法（充液耦合法）液浸法（充液耦合法）为使钢板上（耦合液体/钢）下（钢板底面）表面的多次反射波不互相干扰，常调整液体层厚度使耦合液体/钢界面的反射波和钢板底面多次反射波重合，这种方法称为多次重合法,如图所示。液浸法是探头与钢板通过一层耦合液体（常用水）来耦合如图所示。 当耦合液体当耦合液体/钢界面的界面波钢界面的界面波S第第2、3、4次反射波分别与钢板的第次反射波分别与钢板的第1、2、3次底波一一重合时，称为
10、一次重合法；当耦合液体次底波一一重合时，称为一次重合法；当耦合液体/钢界面的第钢界面的第2、3、4次反射波分别与钢板的第次反射波分别与钢板的第2、4、6次底波重合时，称为二次底波重合时，称为二次重合法。依此类推次重合法。依此类推7.1.2.2液浸法（充液耦合法）液浸法（充液耦合法）7.1.2.2液浸法（充液耦合法）液浸法（充液耦合法）7.1.2.2液浸法（充液耦合法）液浸法（充液耦合法）1、界面波与钢板底波的重合钢液ccnh一般较为常用的是四次重合法。液浸法超声波检测中，耦合液体层厚度的确定可由（7.1）式通过计算求得：h耦合液体层厚度 n重合次数（即一次重合法n=1、二次重合法n=2） c液
11、耦合液体中的声速 c钢钢中的声速 T钢板厚度例例1：用超声波水浸法检测厚度为：用超声波水浸法检测厚度为32mm的钢板，若采用四次重合法的钢板，若采用四次重合法检测，求水层厚度？检测，求水层厚度？ 应用水浸多次重合法检测不仅可以减小近场区减小近场区的影响，而且可以根据多次底波衰减情况来判断缺陷严重程度判断缺陷严重程度，一般常用四次重合法。7.1.2.2液浸法（充液耦合法）液浸法（充液耦合法）n对充水直探头的要求：对充水直探头的要求：n 为满足多次重合法要求，水层厚度要连续可调。为满足多次重合法要求，水层厚度要连续可调。n 调至不同厚度时，必须保证发射的声束与钢板表面垂直调至不同厚度时，必须保证发
12、射的声束与钢板表面垂直n 充水探头内水套管内径必须大于最大水层厚度时声束直径充水探头内水套管内径必须大于最大水层厚度时声束直径n 进出水口位置应大于最大水层可调厚度，且出水口应小于进出水口位置应大于最大水层可调厚度，且出水口应小于进水口，保证水套充满水。进水口，保证水套充满水。n 探伤时应及时注意排除水中气泡。或采用消泡剂去除气泡探伤时应及时注意排除水中气泡。或采用消泡剂去除气泡7.1.2.2液浸法（充液耦合法）液浸法（充液耦合法）7.1.3板材超声波检测过程板材超声波检测过程 7.1.3.1表面要求表面要求 钢板检测时表面为轧制面，当表面比较粗糙或氧化皮较为严重时，应做适当的处理，如用钢丝刷
13、及打磨等。一般选取钢板的任意一个轧制面进行检测，如有需要也可选上下两个轧制面进行检测。 7.1.3.2探头选用探头选用 探头的频率一般为2.5MHz5MHz，这是因为钢板的晶粒比较细，较高的频率可以获得较高的分辨力较高的频率可以获得较高的分辨力。一般探头的直径为10mm30mm，对于较大面积的钢板为提高工作效率可采用较大直径的探头，对于较薄的钢板为减小近场区影响应使用双晶直探头或采用小直径的探头, 探头选用应符合表的要求。 探头的结构形式主要根据板厚来确定。板厚较大时板厚较大时，常选用单晶直探头。板厚较薄时板厚较薄时可选用双晶直探头，因为双晶直探头主要用于检测厚度620mm的钢板。 1、板材检
14、测使用的标准试块CB阶梯试块，适用于板厚小于等于20mm钢板检测；7.1.3.3试块选用原则试块选用原则 图图 1 阶梯平底试块阶梯平底试块五、双晶直探头检测五、双晶直探头检测 2、板材检测使用的标准试块CB平底孔试块，适用于板厚大于20mm的钢板检测。7.1.3.3试块选用原则试块选用原则试块试块编号编号板材厚度板材厚度 t检测面到平底孔的距离检测面到平底孔的距离 S试块厚度试块厚度 T试块宽度试块宽度 b1204010、20、3040302406015、30、45604036010015、30、45、60、8010040410015015、30、45、60、80、110、140150605
15、15020015、30、45、60、80、110、140、18020060620025015、30、45、60、80、110、140、180、23025060注注 1：板材厚度大于：板材厚度大于 40mm 时，试块也可用厚代薄。时，试块也可用厚代薄。注注 2：为减轻单个试块尺寸和重量，声学性能相同或相似的试块上的平底孔可加工在不同厚：为减轻单个试块尺寸和重量，声学性能相同或相似的试块上的平底孔可加工在不同厚度试块上。度试块上。7.1.3.3试块选用原则试块选用原则 3、当板厚不小于三倍近场区时，且板材上下两个表面平行也可取钢板无缺陷完好部位的第一次底波来校准灵敏度，其结果应与平底孔试块校准灵敏
16、度的要求相一致。 7.1.3.3试块选用原则试块选用原则7.1.3.4仪器系统的校准仪器系统的校准n1、检测范围的调整n一般根据板厚来确定检测范围n接触法检测30mm以下的钢板时，应能看到B10，检测范围调到300mm左右n板厚在3080mm时，应能看到B5,检测范围为40mm左右n板厚大于80mm时，可适当减少底波的次数，但检测范围仍要保证在400mm左右n2、灵敏度的调节、灵敏度的调节 在钢板检测中一般用阶梯试块、平底孔试块、钢板底在钢板检测中一般用阶梯试块、平底孔试块、钢板底波法来进行灵敏度的调节。波法来进行灵敏度的调节。na、 CB标准试块法标准试块法 板厚板厚20mm时，利用时，利用
17、CB阶梯试块调节检测灵敏度时，探头对准试块与工件阶梯试块调节检测灵敏度时，探头对准试块与工件等厚（或不小于钢板板厚的近似厚度）处将第一次等厚（或不小于钢板板厚的近似厚度）处将第一次底波高度调整到满刻度的底波高度调整到满刻度的50%，再提高，再提高10dB作为作为基准灵敏度。基准灵敏度。7.1.3.4仪器系统的校准仪器系统的校准灵敏度调节B14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 15nb、板厚大于、板厚大于20mm时，利用时，利用5平底孔试块绘制距离波幅曲线，按此平底孔试块绘制距离波幅曲线，按此曲线作为基准灵敏度。曲线作为基准灵敏度。扫查时扫查灵敏度一般在基准灵敏度的基础上提高扫查时扫查灵
18、敏度一般在基准灵敏度的基础上提高6dB，在测定缺陷，在测定缺陷当量时应将灵敏度调回基准灵敏度。当量时应将灵敏度调回基准灵敏度。7.1.3.4仪器系统的校准仪器系统的校准 c、底波法底波法 还可利用多次底波来调节灵敏度，例如要求示波屏上出现五次底波，那么B5达到50%即可。板厚不小于探头的3倍近场区时，也可取钢板无缺陷完好区域的第一次底波达基准波高（一般为显示屏满刻度的50%），但底波法调节的灵底波法调节的灵敏度应与表敏度应与表7.2要求的灵敏度相一致要求的灵敏度相一致。7.1.3.4仪器系统的校准仪器系统的校准扫查灵敏度扫查灵敏度扫查时扫查灵敏度一般在基准灵敏度的基础上提高6dB，在测定缺陷当
19、量时应将灵敏度调回基准灵敏度。 扫查方式：常用的扫查方式有全面扫查、列线扫查、边缘扫查、格子扫查。 1、全面扫查、全面扫查探头移动方向沿垂直于钢板压延方向对钢板做100%的全面积扫查，相邻两次扫查的覆盖面积一般不小于探头直径的15%，见图a）。对于要求较高的钢板常采用这种扫查方式。 7.1.3.5扫查扫查压延方向2、列线扫查、列线扫查在钢板上划出垂直于钢板压延方向的等间距的平行线（在钢板上划出垂直于钢板压延方向的等间距的平行线（如有需要也可沿平行于钢板的压延方向进行），一般列线间如有需要也可沿平行于钢板的压延方向进行），一般列线间距不大于距不大于50mm，见图，见图b）。探头沿这些平行线进行扫
20、查，）。探头沿这些平行线进行扫查，在发现缺陷时再在缺陷周围扩大扫查范围在发现缺陷时再在缺陷周围扩大扫查范围。7.1.3.5扫查扫查3、边缘扫查、边缘扫查在钢板边缘的一定范围内做全面积扫查，见图c）。这个范围一般由相关的标准、规范给出。 7.1.3.5扫查扫查NB/T47013.3规定规定4、格子划线扫查、格子划线扫查在钢板周边内做全面积扫查，其余部分画成方格子线，一般取100mm100mm，探头沿格子线扫查，在发现缺陷时再在缺陷周围扩大扫查范围。见图 7.1.3.5扫查扫查n1.缺陷判别缺陷判别 在钢板检测中一般根据缺陷波和底波来判别钢板中的缺陷情况，满足下列条件之一的均作为缺陷予以标识和记录
21、：na） 缺陷第一次反射波F150%；nb）第一次底波B1100%，第一次缺陷反射波F1与第一 次底波B1之比F1/ B150%；nc）第一次底波B150%。7.1.3.6缺陷的判别与测定缺陷的判别与测定 0 5 0 5 10100 5 100 5 100 5 0 5 1010（1） (F150%)（2） (B1100%时时 F1/B150%)（3） ( B150%) B 1 B 1 F 1 F2 F1 F1 B 2 B 2 F2 F2 B 1 7.1.3.6缺陷的判别与测定缺陷的判别与测定 缺陷的判定缺陷的判定1、缺陷的第一次反射波（、缺陷的第一次反射波（F1）波幅高于距离）波幅高于距离-波
22、幅曲线，波幅曲线，或用双晶探头检测板厚小于等于或用双晶探头检测板厚小于等于20mm板材时，缺陷第板材时，缺陷第一次反射波（一次反射波（F1）大于或等于显示屏满刻度的）大于或等于显示屏满刻度的50%2、底面第一次反射波（、底面第一次反射波（B1）波幅低于显示屏满刻度的）波幅低于显示屏满刻度的50%NB/T47013.3规定规定n2.缺陷的测定缺陷的测定 检测中达到要求记录水平的缺陷应测定其位置、大小、并估判缺陷的性质。 n1）缺陷位置测定：n包括缺陷深度和平面位置n深度可据示波屏上缺陷波所对的刻度来确认n平面位置根据发现缺陷的探头位置来确定，并在工件或记录纸上标出缺陷至工件相邻边界的距离 7.1
23、.3.6缺陷的判别与测定缺陷的判别与测定 n2）缺陷的定量）缺陷的定量n（ 1）、双晶直探头检测）、双晶直探头检测na）板材厚度小于等于）板材厚度小于等于20时，移动探头使缺陷波（时，移动探头使缺陷波（F1）下）下降到基准灵敏度条件下显不屏满刻度的降到基准灵敏度条件下显不屏满刻度的50%，探头中心，探头中心为缺陷的边界点。为缺陷的边界点。nb）板材厚度为）板材厚度为20-60mm时，移动探头使缺陷波（时，移动探头使缺陷波（F1）下降到距离波幅曲线，此时探头中心为缺陷的边界点。下降到距离波幅曲线，此时探头中心为缺陷的边界点。nc）底面第一次反射波（）底面第一次反射波（B1）波幅低于显示屏满刻度）
24、波幅低于显示屏满刻度的的50%时，移动探头使缺底波（时，移动探头使缺底波（B1）上升到基准灵敏度）上升到基准灵敏度条件下显不屏满刻度的条件下显不屏满刻度的50%，或上升到距离波幅曲线，或上升到距离波幅曲线，探头中心为缺陷的边界点。探头中心为缺陷的边界点。7.1.3.6缺陷的判别与测定缺陷的判别与测定 50%50%n2）缺陷的定量）缺陷的定量n（ 1）、双晶直探头检测）、双晶直探头检测nd）缺陷边界确定后，用一边平行于板材压延方向矩形框）缺陷边界确定后，用一边平行于板材压延方向矩形框包围缺陷，其长边作为缺陷的长度，矩形面积为缺陷的指包围缺陷，其长边作为缺陷的长度，矩形面积为缺陷的指示面积示面积7
25、.1.3.6缺陷的判别与测定缺陷的判别与测定 n2）缺陷的定量）缺陷的定量n（2）单晶直探头检测）单晶直探头检测na）移动探头使缺陷波（）移动探头使缺陷波（F1）下降到距离波幅曲线，此时）下降到距离波幅曲线，此时探头中心为缺陷的边界点。探头中心为缺陷的边界点。nb）底面第一次反射波（）底面第一次反射波（B1）波幅低于距离波幅曲线）波幅低于距离波幅曲线时，移动探头使缺底波（时，移动探头使缺底波（B1）上升到到距离波幅曲线，）上升到到距离波幅曲线，探头中心为缺陷的边界点。探头中心为缺陷的边界点。n在记录边界的同时记录缺陷的波幅在记录边界的同时记录缺陷的波幅7.1.3.6缺陷的判别与测定缺陷的判别与
26、测定 n2）缺陷的定量）缺陷的定量n（3）缺陷尺寸的评定方法）缺陷尺寸的评定方法nA）缺陷边界确定后，用一边平行于板材压延方向矩形框）缺陷边界确定后，用一边平行于板材压延方向矩形框包围缺陷，其长边作为缺陷的长度，矩形面积为缺陷的指包围缺陷，其长边作为缺陷的长度，矩形面积为缺陷的指示面积示面积nB）a单个缺陷单个缺陷 按其指示的矩形面积作为该缺陷的指示面按其指示的矩形面积作为该缺陷的指示面积积 b多个缺陷其相邻间距小于相邻较小缺陷的指示长度时多个缺陷其相邻间距小于相邻较小缺陷的指示长度时，按单个缺陷处理，缺陷指示面积为各缺陷指示面积之和，按单个缺陷处理，缺陷指示面积为各缺陷指示面积之和7.1.3
27、.6缺陷的判别与测定缺陷的判别与测定 n3.缺陷性质的识别：缺陷性质的识别：根据缺陷反射波和底波特点来估计缺陷的性质。n分层分层：缺陷波形陡直，底波明显下降或完全消失。n折叠折叠：不一定有缺陷波，但始脉冲加宽，底波明显下降或消失n白点：白点：波形密集尖锐活跃底波明显降低，次数减少，重复性差，移动探头，回波此起彼伏。7.1.3.6缺陷的判别与测定缺陷的判别与测定 n钢板探伤中，引起底波消失的几种可能情况钢板探伤中，引起底波消失的几种可能情况:n1.表面氧化皮与钢板结合不好；n2.近表面有大面积的缺陷；n3.钢板中有吸收性缺陷（如疏松或密集小夹层）；n4.钢板中有倾斜的大缺陷。 7.1.3.7缺陷
28、的评定与质量分级缺陷的评定与质量分级 n一 板材质量分级n1、根据缺陷性质定级 检测人员能确认板材中有白点、裂纹等可定为IV级n2、按单个缺陷指示面积、缺陷密集度、钢板中部、钢板边缘分级n钢板中部检测区域质量分级n评价缺陷密集程度时，如钢板面积不足评价缺陷密集程度时，如钢板面积不足1m1m1m1m时按比例折算允许个数时按比例折算允许个数7.2复合钢板超声波检测复合钢板超声波检测7.2.1复合钢板的加工及主要缺陷复合钢板的加工及主要缺陷 复合板是由基板基板和复合层复合层板组成的。基板通常采用碳钢、碳钢、低合金钢板或不锈钢板低合金钢板或不锈钢板，复合层板通常采用不锈钢、钛及钛合不锈钢、钛及钛合金、
29、铝及铝合金、镍及镍合金、铜及铜合金板金、铝及铝合金、镍及镍合金、铜及铜合金板。复合层板用来提高耐磨、耐腐蚀等性能，基板用来保证复合板的强度。 基板和复合层板的结合采用轧制法、爆炸复合法和堆焊法轧制法、爆炸复合法和堆焊法等。 复合板中的缺陷缺陷主要是复合层板和基板结合层界面上的未结合，未结合部分的缺陷呈完全脱开或不完全脱开状态。超声波检测主要是检测基板和复合层板结合状态的。 脱层（脱接）脱层（脱接） 复合不良复合不良7.2.2复合钢板的超声波检测过程复合钢板的超声波检测过程 7.2.2.1探头选用探头选用探头的选用应按表7.1的规定进行。常用单晶直探头或双晶直探头进行纵波检测 ，检测频率2.55
30、.0MHz，探头直径一般不大于25mm。7.2.2.2耦合方式耦合方式 耦合方式可采用直接接触法或液浸法。7.2.2.3检测面检测面 一般从基板侧表面进行检测，需要时也可以从复合板材侧进行检测。7.2.2.4扫查方式扫查方式 a) 扫查方式可采用100%扫查或沿钢板宽度方向，间隔为50mm的平行线扫查；b) 根据合同、技术协议书或图样的要求，采用其他扫查形式；c) 在坡口预定线两侧各50mm内应作100%扫查。 7.2.2.5基准灵敏度的确定基准灵敏度的确定 将探头置于复合钢板完全结合部位，调节第一次底波高度为显示屏满刻度的80%。以此作为基准灵敏度。7.2.2.6未结合区的测定未结合区的测定
31、 第一次底波高度低于显示屏满刻度的5%，且明显有未结合缺陷反射波存在时（5%），该部位称为未结合区。移动探头，使第一次底波升高到显示屏满刻度的40%，以此时探头中心作为未结合区边界点。：7.2.2复合钢板的超声波检测过程复合钢板的超声波检测过程 n7.2.2.7未结合缺陷的评定和质量分级未结合缺陷的评定和质量分级不同的标准对未结合缺陷的评定与质量分级有不同要求，NB/T 47013.3-2015标准对未结合缺陷的评定和质量分级的规定如下n1.缺陷指示长度的评定n未结合指示长度的评定规则 未结合边界范围确定后，用一边平行于板材压延方向矩形框包围该未结合，长边作为其指示长度。若单个未结合的指示长度
32、小于25mm时，可不做记录7.2.2复合钢板的超声波检测过程复合钢板的超声波检测过程 n 2、单个未结合面积的评定规则：na） 一个未结合按其指示的矩形面积作为其该单个未结合面积；nb） 多个未结合其相邻间距小于 20mm 时，按单个未结合处理，其面积为各个未结合面积之n和。n3、未结合率的评定n任一 1m1m 检测面积内，按未结合区面积所占百分比来确定。7.2.2复合钢板的超声波检测过程复合钢板的超声波检测过程 n4、质量分级、质量分级n1）在复合板边缘或剖口预定线两侧作 100%扫查的区域内，未结合的指示长度大于或等于25mm 时，定级为 IV 级。 表表 8 复合板超声检测质量分级复合板
33、超声检测质量分级等级等级单个未结合指示单个未结合指示长度长度/mm单个未结合面积单个未结合面积/cm2未结合率未结合率/%I000II50202III75455IV大于大于 III 级者级者7.2.2复合钢板的超声波检测过程复合钢板的超声波检测过程 7.2.3复合钢板超声波检测的反射波分析复合钢板超声波检测的反射波分析 复合板的基板和复合层板即使完全结合，由于复合层板的声阻抗和基板的声阻抗一般不相同，因此对复合板作纵波垂直检测时，在基板和复合层板的结合界面上会产生反射波，超声波检测仪显示屏上同时收到界面反射波和底面反射波。 复合板纵波垂直检测时超声波的传播路径和检测图形见示意图，图中I、I1为
34、界面反射波， I2为界面多次反射波；B为底面反射波，B1的传播路径较为复杂：一条是I1经复合板表面反射然后在界面处透射，而后经基板底面反射，这个反射波在界面处透射最后回到复合板表面；另一条是B经复合板表面反射后，在界面处再次反射并回到复合板表面。设界面的声压反射率（取决对值）为r,按第二章第六节讲述的理论，即：2121211211ZZZZZZZZr钛复合钢板纵波垂直检测时的超声传播路径和反射波示意图钛复合钢板纵波垂直检测时的超声传播路径和反射波示意图 7.47.2.3复合钢板超声波检测的反射波分析复合钢板超声波检测的反射波分析 从母材侧检测从母材侧检测复合层复合层从复合层侧探测从复合层侧检测从
35、复合层侧检测复合层复合层表7.5表示由计算得出的基板和几种复合层材料组成的界面的声压反射率。这里基材（钢）的声阻抗取46106kg/m2s。 表表7.5 基板（钢）和复合层板的界面声压反射率基板（钢）和复合层板的界面声压反射率复合层板复合层板Z2 /m2sZ1/Z2r镍镍53.50.8600.07518-8不锈钢不锈钢47.71.0070.0035铜铜44.61.0310.152钛钛27.41.6790.253铝铝17.32.6590.453在图7.5中,如以I1/B或I/B作表示界面反射波大小的指标,则其间关系如下: 211rr7.2.3复合钢板超声波检测的反射波分析复合钢板超声波检测的反射
36、波分析 用表用表7.4中的数值用式（中的数值用式（5-3）计算）计算I/B,结果见表结果见表7.5表表7.5 界面反射波的大小界面反射波的大小复合层板复合层板I/BI/B的分贝值的分贝值镍镍0.0755-22.5dB18-8不锈钢不锈钢0.0035-49.1 dB铜铜0.155-18.2 dB钛钛0.270-11.4 dB铝铝0.570-4.9 dB由此表可知由此表可知, 复合层板是复合层板是18-8不锈钢的复合板不锈钢的复合板,界面反射波极界面反射波极小小,几乎看不到几乎看不到.而复合层板是铝和钛的而复合层板是铝和钛的 复合板复合板,界面反射波就界面反射波就相当大相当大.图图7.4是按复合层
37、板是钛的情况画出来的是按复合层板是钛的情况画出来的7.2.3复合钢板超声波检测的反射波分析复合钢板超声波检测的反射波分析 7.3 无缝钢管超声波检测无缝钢管超声波检测 钢管按其加工方法分为无缝钢管和焊接管，无缝钢管加工有热轧和冷拔两种方法，焊接管加工有螺旋焊缝和直缝电焊钢管两种方法，本节介绍碳钢和低合金钢及奥氏体不锈钢无缝钢管的超声波检测。7.3.1无缝钢管的常见缺陷无缝钢管的常见缺陷 无缝钢管加工方法有热轧（挤压无缝钢管）和冷拔，无缝钢管中缺陷与加工方法有关。无缝钢管中常见缺陷有裂纹、折迭、分层等；折迭属表面缺陷；裂纹存在于无缝钢管的内部和表面；分层属内部缺陷，本节介绍的超声波检测方法不适用
38、于分层缺陷的检测。7.3.2无缝钢管的常用检测方法无缝钢管的常用检测方法 无缝钢管中缺陷按其方向有纵向缺陷和横向缺陷，钢管的检测主要针对纵向缺陷。检测纵向缺陷时超声声束应由钢管外圆横截面中心线一侧倾斜入射，在管壁内沿周向呈锯齿形传播（如图7.6所示）。图7.6 管壁内声束的周向传播7.3.2无缝钢管的常用检测方法无缝钢管的常用检测方法 检测横向缺陷时超声声束应沿轴向倾斜入射呈锯齿形传播（如图7.7所示）。 在实际检测时，通常希望管材中存在的波形单一，形成的A型显示波形清晰简单，以便于缺陷信号的正确判断和解释。因此将管材检测的倾斜入射声束入射角选择在第一临界角和第二临界角之间，使管材中只存在横波
39、进行检测且声束轴线能扫查到内壁。 无缝钢管检测按耦合方式分为接触法和液浸法，下面介绍两种方法的特点。图7.7 管壁内声束的轴向传播7.3.2.1接触法检测接触法检测 接触法检测使用与钢管表面吻合良好的斜探头。管材曲率半径小时，接触法检测耦合不良，声束严重扩散，灵敏度低，一般采用聚焦探头、将有机玻璃斜楔块加工成与管材表面吻合良好的曲面,也可在探头前加装与管材吻合良好的滑块（见图7.8）等方法提高检测灵敏度。接触法检测效率低、探头损耗大适用于单件小批量及规格多的情况。图7.8图7.9管材接触法检测接触法检测斜探头的折射角按下面方法确定：接触法检测斜探头的折射角按下面方法确定：n1.管材内只有横波管
40、材内只有横波 ：n2.横波检测到管材内壁：横波检测到管材内壁： ；n3. 满足管材内只有横波并检测到内壁的条件为：满足管材内只有横波并检测到内壁的条件为： （7.4）钢有钢有SLLLccccsinRrsinRrccSL钢有sinRrccccSLLL钢有钢有sin式中：CL有有机玻璃中的纵波声速 CS钢钢中的横波声速 r检测的管内径 R检测的管外径例题例题1：用单斜探头直接接触法检测：用单斜探头直接接触法检测32540mm无缝无缝钢管，求探头的最大钢管，求探头的最大K值？值？已知：已知：D0=325mm T=40mm求求: 解解: 满足横波检测到管材内壁的最大折射角：满足横波检测到管材内壁的最大
41、折射角：答答:探头的最大探头的最大K值为值为1.15。?Max20DR 5 .1622325RTRr5 .122405 .162r92.4875. 0arcsin5 .1625 .122arcsinarcsinRr15. 192.48tantanMax 探头入射点与折射角的测定探头入射点与折射角的测定 管材探伤为了实现良好的常将探头修磨成与管材曲率相同管材探伤为了实现良好的常将探头修磨成与管材曲率相同的曲面，这时探头的入射点和折射角都发生了变化，需要重的曲面，这时探头的入射点和折射角都发生了变化，需要重新测定入射点。新测定入射点。 BA曲面探头曲面探头圆管试块法测定折射角圆管试块法测定折射角如
42、图：折射角还可以用如图：折射角还可以用管形试块来测定，管形试块来测定，WS=b-aWS=b-a由余弦定理可得探头的折射角由余弦定理可得探头的折射角=arccost/W=arccost/Ws s(1-t/D)+W(1-t/D)+Ws s/D/D如图：移动探头，使如图：移动探头，使孔的回波最高孔的回波最高由由b=ABb=AB* *coscos 得得=arccosb/D=arccosb/D如图移动探头，使反射如图移动探头，使反射回波最高，此时棱角对回波最高，此时棱角对应的点即入射点。应的点即入射点。棱角反射测定入射点棱角反射测定入射点圆柱试块法测定折射角圆柱试块法测定折射角7.3.2.2液浸法液浸法
43、 将液浸纵波探头置于液体中，利用纵波倾斜入射到液体/钢界面，当入射角在第一临界角和第二临界角之间时，在管材内对纵向缺陷进行全横波检测，见图7.10（图中所示反射波表示的是相对位置，实际检测中它们不会同时出现在显示屏上）。 液浸法耦合效果好、检测速度快、灵敏度高、探头损耗小、特别适用于对小径管的全周长自动化检测。这里简单介绍一下液浸法的几个工艺参数的选择：1.偏心距：偏心距：探头声束轴线与管材中心轴线的水平距离。控制偏心距就可以控制入射角。偏心距的范围由两个条件决定，一是保证声束轴线能够检测到管材内壁，二是保证全横波检测。1.偏心距偏心距声束轴线检测内壁的条件：声束轴线检测内壁的条件：Rrccs
44、L钢液arcsin全横波检测的条件：全横波检测的条件：钢液LLccarcsin同时满足上述条件时：同时满足上述条件时：RrccccsLLL钢液钢液arcsinarcsinRxarcsin 偏心距的范围偏心距的范围rccxRccsLLL钢液钢液耦合液体如果用水，将水和钢中的声速代入有耦合液体如果用水，将水和钢中的声速代入有rxR458. 0251. 0实际工作总常取偏心距的平均值即实际工作总常取偏心距的平均值即2458. 0251. 0rRx式中：式中：cL液液液体中纵波声速液体中纵波声速cL钢钢钢中纵波声速钢中纵波声速cS钢钢钢中横波声速钢中横波声速R小径管外半径小径管外半径r小径管内半径小径
45、管内半径X偏心距偏心距1.偏心距偏心距2.液体层厚度液体层厚度22rRh3.焦距焦距f:22xRhf4.聚焦探头声透镜的曲率半径聚焦探头声透镜的曲率半径rfcccrTT液：聚焦探头声透镜的曲率半径聚焦探头声透镜的曲率半径以有机玻璃探头水耦合为例以有机玻璃探头水耦合为例fr455.0式中：式中：Tc声透镜中纵波声速声透镜中纵波声速液c藕合液体中纵波声速藕合液体中纵波声速f藕合液体中焦距藕合液体中焦距7.3.3无缝钢管的超声波检测过程无缝钢管的超声波检测过程 管材的超声波检测以纵向缺陷为主，一般当合同双方有约定管材的超声波检测以纵向缺陷为主，一般当合同双方有约定或技术文件有规定时才进行横向缺陷的检
46、测。这里主要介绍或技术文件有规定时才进行横向缺陷的检测。这里主要介绍纵向缺陷的检测。纵向缺陷的检测。7.3.3.1探头选用：探头选用：液浸法检测使用线聚焦或点聚焦纵波探头。接触法检测使用液浸法检测使用线聚焦或点聚焦纵波探头。接触法检测使用与钢管表面吻合良好的斜探头或聚焦斜探头。单个探头压电与钢管表面吻合良好的斜探头或聚焦斜探头。单个探头压电晶片长度或直径小于或等于晶片长度或直径小于或等于25mm。探头频率为。探头频率为2.5MHz7.0MHz。7.3.3.2试块选用试块选用n选用与被检管材规格相同，材质、热处理及表面状态选用与被检管材规格相同，材质、热处理及表面状态相同或相似的管材制成，试块上
47、不得有影响人工反射相同或相似的管材制成，试块上不得有影响人工反射体显示的缺陷。对比试块上的人工反射体为尖角槽，体显示的缺陷。对比试块上的人工反射体为尖角槽，尖角槽的位置和尺寸如图尖角槽的位置和尺寸如图3.27和表和表7.7所示。所示。表表7.7 钢管超声波检测纵向缺陷的人工试块上的人工反射体钢管超声波检测纵向缺陷的人工试块上的人工反射体尺寸尺寸级别级别深深 度度宽宽 度度 b长长 度度h/t （%）最小最小允许偏差允许偏差纵纵 向向横横 向向50.2015%不大于深度的不大于深度的两倍，两倍，最大为最大为 1.54040 或周长或周长的的 50%（取小者）（取小者）80.4015%100.40
48、15%注：人工反射体最大深度为注：人工反射体最大深度为 3.0。7.3.3.3基准灵敏度的确定基准灵敏度的确定 1、直接接触法横波基准灵敏度的确定，可直接在对比试样上将内、直接接触法横波基准灵敏度的确定，可直接在对比试样上将内壁人工壁人工V形槽的反射波高度调到显示屏满刻度的形槽的反射波高度调到显示屏满刻度的80%，再移动探头，找出，再移动探头，找出外壁人工外壁人工V形槽的最大反射波，在显示屏上标出，连接两点即为距离形槽的最大反射波，在显示屏上标出，连接两点即为距离-波波幅曲线，作为检测时的基准灵敏度。幅曲线，作为检测时的基准灵敏度。t2t7.3.3.3基准灵敏度的确定基准灵敏度的确定2、液浸法
49、基准灵敏度按下述方法确定：、液浸法基准灵敏度按下述方法确定：1）水层距离应根据横波在钢中的声程和聚焦探头的焦距）水层距离应根据横波在钢中的声程和聚焦探头的焦距（ ）来确定；）来确定；2）调整时，一面用适当的速度转动管子，一面将探头慢慢）调整时，一面用适当的速度转动管子，一面将探头慢慢偏心，使对比试样管内、外表面人工反射体所产生的反射波偏心，使对比试样管内、外表面人工反射体所产生的反射波幅度均达到显示屏满刻度的幅度均达到显示屏满刻度的50%，以此作为基准灵敏度。如，以此作为基准灵敏度。如不能达到此要求，也可在内、外槽设立不同的报警电平。不能达到此要求，也可在内、外槽设立不同的报警电平。2、液浸法
50、基准灵敏度按下述方法确定：、液浸法基准灵敏度按下述方法确定：n7.3.3.4扫查方式扫查方式 探头沿径向按螺旋线进行扫查。探头沿径向按螺旋线进行扫查。n一种是探头作轴向移动，管材作转动；一种是探头作轴向移动，管材作转动；n一种是管材不动，探头沿螺旋线运动。一种是管材不动，探头沿螺旋线运动。n探头相对钢管螺旋进给的螺距应保证超声声束对钢探头相对钢管螺旋进给的螺距应保证超声声束对钢管进行管进行100%扫查时，有不小于扫查时，有不小于15%的覆盖率的覆盖率7.3.3.5灵敏度设定灵敏度设定扫查时在基准灵敏度的基础上提高扫查时在基准灵敏度的基础上提高6dB作为扫查灵敏度。每作为扫查灵敏度。每根管材应从
