1、超声检测第七章第七章 板材和管材超声检测板材和管材超声检测7.1钢板超声检测钢板超声检测钢板的加工及分类钢板的加工及分类:普通钢板由板坯轧制而成的,板坯可由浇铸法或由坯料轧制或锻造而成.按材质分：板材分为碳素钢、低合金钢、奥氏体、镍及镍合金、双相不锈钢从超声检测角度，按厚度分：薄板、中板、厚板薄板40mm转炉 Converter 热连轧设备冷连轧设备轧机 rolling 中厚板垂直入射法（垂直板面入射的纵波直探头检测法）7.1.1钢板中常见缺陷钢板中常见缺陷分层、折叠、白点、裂纹分层、折叠、白点、裂纹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。存在于内部存在于内部,分层破坏
2、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垂直板面的拉应力作用的强度强度。折叠折叠：钢板表面局部形成相互折合的双层金属白点白点：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，白点的断面呈白色，多出现在厚度大于40mm的钢板中 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。分层是以上缺陷轧制而成，大多与钢平行，且具有固定走向。为平面状缺陷平面状缺陷，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。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，基本
3、平行于表面。存在于表面.裂纹裂纹轧制工艺和温度不合适时造成。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。裂纹偏析7.1.2 检测方法检测方法 中厚板一般采用脉冲反射式垂直入射法检测。（纵波直探头，因为缺陷大都平行于板面）。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。采用单晶直探头检测，在调节检测仪扫描线时，一般采用多次底波多次底波反射法反射法，即在示波屏上显示多次反射底波。这样不仅可以根据根据缺陷波缺陷波来判定缺陷情况，而且可根据底波底波衰减衰减情况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
4、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。采用底波多次反射法检测应满足下面三条件：1.工件的检测面与底面互相平行平行，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，以利检测观察。一般碳钢、不锈钢均能满足这些条件。无缺陷7.1.2.1直接接触法直接接触法 探头通过薄层耦合剂与工件接触探头通过薄层耦合剂与工件接触进行检测。进行检测。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。小缺陷当探头位于缺陷较小的区域（缺
5、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。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。与液浸法区别是耦合层较薄，耦合剂与液浸法区别是耦合层较薄，耦合剂/钢板的界面反射波在始脉冲宽度以钢板的界面反射波在始脉冲宽度以内在显示屏上看不到。内在显示屏上看不到。在钢板检测中值得注意的是：当板厚较薄且板中缺陷较小时，各次底波之前的缺陷波开始几次逐渐升高，然后再逐渐降低。这种现象是由于不同反射路径声波互相叠加造成的，因此称为叠加效应叠加效应，如图所示。叠加现象产生的原因：图中F1只有1条路径，F2比F1多三条路径，F3比F1
6、多五条路径。路径多，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，因此缺陷波升高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F1来评价缺陷。只有当板厚20mm时，才以F2来评价缺陷，这主要是为了减小近场区的影响，用F2和B2评价时，基准灵敏度应以第二次反射波校准。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。7.1.2.2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
7、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/钢界面的界面波S第2、3、4次反射波分别与钢板的第1、2、3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2、3、4次反射波分别与钢板的第2、4、6次底波重合时，称为二次重合法。依此类推一次重合法二次重合法三次重合法四次重合法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液耦合液体中的声速 c钢钢中的声速 钢板厚度例例1：用超声波水浸法检测厚度为：
8、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。mmccnH3232590014804钢液钢液钢液液液液钢液ccnHcncHcHtt224对充水直探头的要求：对充水直探头的要求：为满足多次重合法要求，水层厚度要连续可调。调至不同厚度时，必须保证发射的声束与钢板表面垂直。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。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
9、充满水。检测时应及时注意排除水中气泡。或采用消泡剂去除气泡。充水直探头火充水直探头火车轮轴检测车轮轴检测7.1.3探头与扫查方式的选择探头与扫查方式的选择 7.1.3.1探头选用探头选用 探头的选择包括频率、晶片尺寸、结构形式等的选择。钢板晶粒比较细，为了获得较高的分辨力，宜选用较高的频率，一般为25MHz 钢板面积大，为提高检测效率，宜选用较大直径的探头；对于板厚较小钢板，考虑近场区长度，探头直径不宜过大。一般探头直径范围为10mm30mm。根据板厚选择探头的结构形式：板厚较大时常选用单晶直探头；板厚在620mm时选用双晶直探头 探头的数量根据需求来决定，钢板生产厂常采用多通 道检测。板厚（
10、mm）采用探头公称频率（MHz）探头晶片尺寸620双晶直探头4-5圆形晶片直径10-30方形晶片边长10-302060双晶或单晶 直探头2-560单晶直探头2-5当采用液浸法检测板厚小于等于20mm的板材时，也可选用单晶直探头。检测板材中非分层类缺陷时，采用斜探头：原则上K1，晶片有效直径13-25mm(也可以选用其他晶片尺寸和K值的探头),标称频率2-5MHz。承压设备用钢板超声检测探头选用表7-17.1.3.2扫查方式的选择 根据钢板用途和要求的不同，扫查方式分为全面扫查、列线扫查、边缘扫查、格子扫查 全面扫查：对钢板作100%的扫查，每相邻两次扫查应有10%的重叠，探头移动方向垂直于钢板
11、压延方向 列线扫查：在钢板上画出等距离的平行列线，探头沿列线扫查，一般列线间距不大于100mm，垂直于压延方向 边缘扫查：在钢板边缘一定范围内做全面扫查，例如某钢板四周50mm范围内做全面扫查 格子扫查：在钢板边缘50mm范围内作全面扫查，其余按100100mm的格子线扫查。NB47013-2015标准规定的板材扫查方式a）在板材周边或剖口预定线两侧范围内应作100%扫查，扫查区域宽度见表5；b）在板材中部区域，探头沿垂直于板材压延方向，间距不大于50mm 的平行线进行扫查，或探头沿垂直和平行板材压延方向且间距不大于100mm 格子线进行扫查。扫查示意图见图3；c）根据合同、技术协议书或图样的
12、要求，也可采用其他形式的扫查；d）双晶直探头扫查时，探头的移动方向应与探头的隔声层相垂直。表5 板材周边或剖口预定线两侧区域宽度 mm7.1.3.3扫查速度的选择 手工检测时的扫查速度应控制在200mm/s以内 另一选择依据是仪器的脉冲重复频率和响应速度.高速扫查时，脉冲重复频率应足够高，至少是超声脉冲在板中传播时间的3倍，以便最小尺寸的缺陷信号能够显示。液晶屏和其他响应速度慢的仪器，应使用较小的扫查速 水浸自动检测系统的最大扫查速度与要求检测的最小缺陷尺寸、所检钢板的厚度和超声仪器限定的脉冲重复频率有关。7.1.4检测范围和灵敏度的调整1.检测范围的调整 一般根据板厚来确定检测范围 接触法检
13、测30mm以下的钢板时，应能看到B10，检测范围调到300mm左右 板厚在3080mm时，应能看到B5,检测范围为40mm左右 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2.灵敏度的确定(1)板厚小于等于20mm 时，用阶梯平底试块调节，也可用被检板材无缺陷完好部位调节，此时用与工件等厚部位试块或被检板材的第一次底波调整到满刻度的50%，再提高10dB 作为基准灵敏度(2板厚大于20mm 时，按所用探头和仪器在5mm 平底孔试块上绘制距离-波幅曲线，并以此曲线作为基准灵敏度表4 承压设备用板材超声检测用对比试块 单位为 mm(3).底波法 如果确定板材底面回波
14、与不同深度5mm 平底孔反射波幅度之间的关系，则可采用板材无缺陷完好部位第一次底波来调节基准灵敏度。（一般板厚大于探头的3倍近场区，x3N,减小近场区的影响）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，在测定缺陷当量时应将灵敏度调回基准灵敏度。7.1.5缺陷的判定与定量缺陷的判定与定量 1.缺陷的判定缺陷的判定 在钢板检测中一般根据缺陷波缺陷波和底波底波来判别钢板中的缺陷情况。NB47013-2015规定：在检测基准灵敏度条件下，发现下列二种情况之一即作为缺陷：a）缺陷第一次反射波（F1）波幅高于距离-波幅曲线，或用双晶探头检测板厚小于20mm 板材时，缺陷第一次反
15、射波（F1）波幅大于或等于显示屏满刻度的50%；b）底面第一次反射波（B1）波幅低于显示屏满刻度的50%，即B150%。检测中发现缺陷后，要测定缺陷的位置、大小并估判缺陷的性质：1）缺陷位置包括缺陷深度和平面位置深度可据示波屏上缺陷波所对的刻度来确认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。2.缺陷的定量缺陷的定量2）缺陷定量;检出缺陷后，应在它的周围继续进行检测，以确定缺陷范围。采用测长法测定其指示长度与面积。NB47013规定：（1）双晶直探头检测时缺陷的定量a）使用双晶直探头对缺陷进行定量时，探头的移动方向应与探头的隔声层相垂直；b）板材厚度小
16、于等于20mm时，移动探头使缺陷波下降到基准灵敏度条件下显示屏满刻度的50%。探头中心点即为缺陷的边界点；c）板材厚度大于20mm60mm时，移动探头使缺陷波下降到距离-波幅曲线，探头中心即为缺陷的边界点；d）确定（底面第一次反射波（B1）波幅低于显示屏满刻度的50%，即B150%。）中缺陷的边界范围时，移动探头使底面第一次反射波上升到基准灵敏度条件下显示屏满刻度的50%或上升到距离-波幅曲线，此时探头中心即为缺陷的边界点；e）缺陷边界范围确定后，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，矩形面积则为缺陷的指示面积。(2)单晶直探头检测时缺陷的定量 使用单晶直探头除按上述c
17、)d)e)的方法对缺陷进行定量外，还应记录缺陷的反射波幅或当量平底孔直径。此外在测定缺陷的大小时还应注意叠加效应的识别。所谓叠加效应是指在薄板中当缺陷较小时，缺陷反射波从第一次开始，第二次、第三次反射波逐渐增高，增高到一定程度以后的反射波又逐渐降低的现象。3.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。分层分层：缺陷波形陡直，底波明显下降或完全消失。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。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。7.1.6缺陷的评定与质量分级缺陷的评定与质量分级NB/T 47013.
18、3-2015标准根据缺陷的性质、指示长度、指示面积来进行缺陷的评定与质量分级，规定如下：1、缺陷尺寸的评定方法1）缺陷指示长度的评定规则用平行于板材压延方向矩形框包围缺陷，其长边作为该缺陷的指示长度。2）单个缺陷指示面积的评定规则a）一个缺陷按其指示的矩形面积作为该缺陷的单个指示面积；b）多个缺陷其相邻间距小于相邻较小缺陷的指示长度时，按单个缺陷处理，缺陷指示面积为各缺陷面积之和。2.板材质量分级1）板材质量分级见表6 和表7。在具体进行质量分级时，表6 和表7 应独立使用。2）在检测过程中，检测人员如确认板材中有白点、裂纹等缺陷存在时，应评为V 级。3）在板材中部检测区域，按最大允许单个缺陷
19、指示面积和任一1m1m 检测面积内缺陷最大允许个数确定质量等级。如整张板材中部检测面积小于1m1m，缺陷最大允许个数可按比例折算。4）在板材边缘检测区域，按最大允许单个缺陷指示长度、最大允许单个缺陷指示面积和任一1m 检测长度内最大允许缺陷个数确定质量等级。如整张板材边缘检测长度小于1m，缺陷最大允许个数可按比例折算。表表6承压设备用承压设备用 板材中部检测区质量分级板材中部检测区质量分级 例题1：检测1m2甲钢板，有以下缺陷:90mm22个，60mm22个，20mm23个，各缺陷间距均大于相邻较小缺陷的指示长度。试根据NB/T 47013-2015标准评定级别。解：1）按最大允许单个缺陷指示
20、面积评级：最大单个缺陷面积为90cm2 评为评为 级级 2）1X1m内缺陷最大允许个数：2+3=5个，评为级3）综合评级为 级例题2：检测1m2乙钢板，有以下缺陷：40mm22个，30mm28个，间距均大于相邻较小缺陷的指示长度。试根据NB/T 47013-2015标准评定级别。解：1）按最大允许单个缺陷指示面积评级：最大单个缺陷指示面积为40mm2，评为 级 2）1X1m内缺陷最大允许个数：2+8=10 评为 级3）综合评级为 级钢板超声波检测中，钢板超声波检测中，引起底波消失引起底波消失的几种可能情况？的几种可能情况？1、表面氧化皮与钢板结合不好；2、近表面有大面积的缺陷；3、钢板中有吸收
21、性缺陷（如疏松或密集小夹层）；4、钢板中有倾斜的大缺陷。NB47013.3-2015承压设备用板材超声斜探头检测方法 1、范围：规定了用斜探头检测 板材中非分层类缺陷的超声检测方法和验收标准，并将其作为直探头检测的补充。2探头：原则上选用折射角为45度（K1）的斜探头，晶片有效直径一般在之间。也可选用其他晶片尺寸和折射角（K值）的探头。探头的频率：2-5MHz.3、对比试块：人工反射体为V形槽，角度60o 槽深为板厚的3%（最大为3.0mm），槽的长度至少为25mm.对于板厚超过50mm的板材，要在板材的另一面加工第2个槽。4、距离波幅曲线的确定：（1）厚度小于或等于50mm的板材 把探头置于
22、试块有槽的一面，使声束对准槽的宽边，找出第一个全跨距反射的最大波幅，调整仪器，使反射波的最大波幅为满刻度的80%，在显示屏上记录下该信号的位置。不改变仪器的调整状态，移动探头，得到第二个全跨距信号，并找出信号最大反射波幅，在显示屏上记录下该信号的位置。将上述两个确定的点连成一直线，即为距离-波幅曲线。（2）厚度大于50mm-250mm的板材 将探头声束对准试块背面的槽，并找出第一个1/2跨距反射的最大波幅，调节仪器，使反射波幅为满刻度的80%，在显示屏上记录下该信号的位置。不改变仪器的调整状态，移动探头，以全跨距对准切槽并获得最大反射波幅，在显示屏上记下这个幅值点。将上述两个确定的点连成一直线
23、，即为距离-波幅曲线。扫查方式 1）在板材的轧制面上以垂直和平行于板材主要压延方向的格子线进行扫查，格子线中心距为200mm 2）当发现缺陷信号时，移动探头使之能在显示屏上得到最大反射波幅。3）对于波幅等于或超过距离-波幅曲线的缺陷显示，应记录其位置，并移动探头用-6dB法来测量其指示长度。对于波幅低于距离-波幅曲线的缺陷，当期指示长度较长时，也应作记录。4）在每一个记录缺陷位置上，应以记录缺陷中心起，至少在200mmX200mm的区域进行100%斜探头和直探头检测。验收：等于或超过距离-波幅曲线的任何缺陷信号均认为是不合格的。7.2铝及铝合金、钛及钛合金板材超声检测（了铝及铝合金、钛及钛合金
24、板材超声检测（了解）解）7.2.1铝及铝合金板加工及常见缺陷 铝及铝合金由板坯轧制而成的，板坯是由铝锭轧制而成的。板中常见缺陷有气孔、夹杂、细微裂纹。铝锭铸冶期间形成的小孔和空腔，经轧制后常常会消失。但在厚板和中厚板中热轧有时不能清除这些小孔和空腔。在铝合金铸件或板坯锻件中，夹杂物是非铝颗粒，这些颗粒经轧制后以夹杂物的形式留在铝板材中。NB/T47013-2015 铝及铝合金板材、钛及钛合金板材和镍及镍合金板材的超声检测方法和质量分级应参照（5.3承压设备用板材超声检测方法和质量分级）。对比试块要采用与被检件材质相同。7.3复合钢板超声波检测复合钢板超声波检测7.3.1复合钢板的加工及主要缺陷
25、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板组成的。基板通常采用碳钢、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、爆炸和堆焊法轧制法、爆炸和堆焊法等。7.3复合钢板超声波检测复合钢板超声波检测7.3.1复合钢板的加工及主要缺陷复合钢板的加工及主要缺陷 复合材料是由母材与复合层粘合而成，常见的复合材料是在碳钢或低合金母材上，粘接不锈钢，钛，铝，铜等复合层，以提高钢的耐腐蚀性。一般用轧制、爆破、和堆焊等方法制造。复合板中的缺陷缺陷主要是
26、复合层板和基板结合层界面上的未结合未结合，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）复合复合不良。不良。7.3.2检测方法 与钢板的检测方法基本相同 探头：纵波单晶直探头或双晶直探头，频率为2-5MHz，探头直径一般10mm-25mm范围内。灵敏度：将探头置于复合板完全结合部位，调节第一次底面回波高度为显示屏满刻度的80%。以此作为基准灵敏度。扫查灵敏度一般比基准灵敏度提高6dB.检测面：可从基材侧检测，也可从覆材侧检测。耦合方式：可采用直接接触法或液浸法 扫查方式：a）在复合板边缘或剖口预定线两侧范围内应作100%扫查，
27、扫查区域宽度见表5；b）在复合板中部区域，探头沿垂直于基板压延方向，间距不大于50mm 的平行线进行扫查，或探头沿垂直和平行基板压延方向且间距不大于100mm 格子线进行扫查。扫查示意图见图3；c）根据合同、技术协议书或图样的要求，也可采用其他形式的扫查；d）双晶直探头扫查时，探头的移动方向应与探头的隔声层相垂直。7.3.3缺陷的判别1 两种复合材料声阻抗相近时 如不锈钢/碳钢复合板：复合良好区基本无界面回波，若存在脱接缺陷，则在示波屏上出现缺陷波F0035.011993.0Z121221mmZZZZrZm两种复合材料声阻抗相近两种复合材料声阻抗相近,当从母材侧检测时：当从母材侧检测时：若无脱
28、接，则无缺陷波F，只有底波B，如图7-8a所示 若存在不完全脱接，则在B1前不远处F波出现多次彼连，底波B1降低，如图7-8b所示 若完全脱接，则F波较强，底波消失，如图7-8c所示两种复合材料声阻抗相近时,当从复合材料侧检测时：若无脱接，则无缺陷波F，只有底波B，如图7-9a所示 若存在不完全脱接，底波B1降低，F波多次彼连，并紧随始波T与底波B1之后，如图7-9b所示 若完全脱接，则F波多次彼连，宽度增加，底波消失，如图7-9c所示2.两种复合材料声阻抗相差较大时 如钛/碳钢复合板：即使复合良好也会出现界面回波，这时缺陷波判别困难25.011596.0Z121221mmZZZZrZm 两种
29、复合材料声阻抗相差较大时 常用如左图所示的试块比较 根据界面反射波宽度、高度和底波变化情况来判别1）从复合材料侧检测时 根据界面反射波宽度L与底波B1高度来判别复合是否良好 若工件复合界面反射波L工宽度小于试块上的反射波L试宽度，且工件底波高于试块底波，则工件复合良好 如图7-11所示2）当从母材侧检测时 根据界面反射波S与底波B1高度来判别复合是否良好 若工件复合界面反射波S低于试块中的S波，工件中底波B1高于试块中的B1,复合良好 如图7-11所示 反之复合不好3未结合区的测定 NB/T 47013-2015规定：第一次底面回波高度低于显示屏满刻度的5%，且明显有未结合缺陷回波存在时（回波
30、高度5%），该部位则为未结合缺陷区。移动探头，使第一次底面回波升高到显示屏满刻度的40%，以此时探头中心即作为未结合缺陷区边界点。对于重要的复合材料可结合底波与复合界面反射波高度的dB差判别复合情况，底波与复合界面反射波（复合良好）的dB差可以由理论计算得到。不考虑介质衰减和扩散衰减，且底面全反射时，底波B1与复合界面发射波S（符合良好时）的dB差值为：r：复合界面声压反射率，T：复合界面声压往复透射率，T=1r2rr-1lg20rTlg20lg20lg2020r0a1PPPPSBBS1212ZZZZr 若底面不是全反射，其反射率为r，则这时底波B1与复合界面发射波S（符合良好时）的dB差值为
31、：rr-1lg20lg20lg2021rrTSBrBS式中r为底面声压反射率，2323ZZZZr例如：超声检测钢/铝复合材料，钢中Z1=45106kgm2s，铝中Z2=17.3106kgm2s，不计介质衰减和扩散衰减，且底面全反射。则复合界面声压反射率为 底波B1与复合界面回波S的dB差为BrrTSBrBSd1.50.445-0.445-1r-1lg20lg20lg20221445.0453.17453.171212ZZZZr工件的底波与复合界面回波S的dB差可由实测得到 当实测值明显大于理论值时，说明该复合材料存在脱接 当实测值与理论值相差甚小时，说明符合良好7.3.4未结合的评定和质量分级
32、 按照NB/T47013-2015标准的有关规定执行 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小于25mm时，可不做记录。单个未结合面积的评定规则：a）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；b）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和。未结合率：任一1m1m 检测面积内，按未结合区面积所占百分比来确定复合板质量分级复合板质量分级 复合钢板的质量分级见表8 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，
33、定级为IV 级。表8复合板超声检测质量分级等级单个未结合指示长度（mm）单个未结合面积（cm2）未结合率%00050 202 75 455大于级者7.5 管材超声波检测管材超声波检测7.5.1 管材加工及常见缺陷管材加工及常见缺陷管材种类：按加工方法分无缝钢管和焊接管；按材料分金属管和非金属管；按管径分小径管和大径管等。无缝钢管无缝钢管 用穿孔法和高速挤压法制成。穿孔法穿孔法 是将园钢在轧辊滚轧的同时用穿孔机穿孔。穿孔后的管子形状不规整，表面毛糙，再通过心棒轧管机，定径机等工艺压延，平整成型。高速挤压法高速挤压法 是在挤压机中直接挤压成型，加工精度较高。焊接管焊接管 先将原材料卷成管形再焊接，
34、大口径管多用此焊接管。电阻焊焊接管 由经热轧成型的管型卷材送到电阻焊接管成型机中自动卷成管材，在焊口上通以高频电流，产生电阻热，利用这种热量焊接，这种焊口都是直的，又称直焊管。埋弧自动焊接管 钢板卷成螺旋形或加工成纵向接缝形式。用埋弧自动焊进行焊接，这种管主要用于大口径管子，如天然气输气管的加工。大口径管：也有用钢锭经锻造、轧制等加工成。管材中的缺陷管材中的缺陷无缝钢管中的主要缺陷有裂纹、折叠、分层和夹杂，内壁拉裂等，大多与管轴方向平行，也有重皮缺陷，但形状不定，对它检验也较困难。大口径管管材中及直接由锻压方式制成的大口径管中缺陷与锻件类似。有裂纹、白点、重皮、非金属夹杂等。钢管中的上述缺陷由
35、下列原因产生：纵裂纹是由加热不良、热处理加工不当引起。横向裂纹是由轧制过于剧烈，加热过度或者冷态加工过多而引起。表面划伤是由加工时的导管和拉模的形状不良以及烧伤等引起，翘皮、折迭是由园钢表面夹入杂质或有偏析或有非金属夹渣物。裂纹缺陷，在穿孔时产生。夹杂和分层是由园钢内部非金属夹杂物和片状缺陷在穿孔轧制时产生。焊接管的焊缝中缺陷与焊缝类似，有裂纹、未焊透、气孔、夹渣等管材的划分管材的划分从超声波检测角度可以划分为从超声波检测角度可以划分为小直径管小直径管、大直径管大直径管、薄壁管薄壁管、厚壁管厚壁管小径管小径管 D 100mm大直径管大直径管 D 100mm薄壁管薄壁管 t/D 0.2（壁厚与管
36、外径之比）厚壁管厚壁管 t/D 0.2薄壁管和厚壁管的区分是以薄壁管和厚壁管的区分是以折射横波折射横波是否可以是否可以到达管到达管材内壁材内壁来区分的。来区分的。管材检测基本方法管材检测基本方法管材中的缺陷大多与管材轴线平行，因此管材的检测以沿管材外圆做周向扫查的横波检测为主，在无缝管中也可能存在与管材轴线垂直的缺陷，因此必要时应沿轴线方向进行斜入射检测横向缺陷。7.5.2.1 管材横波检测技术基础管材横波检测技术基础 管材检测最重要的目的是检测内、外壁的纵向管材检测最重要的目的是检测内、外壁的纵向裂纹。沿外圆作周向扫查的横波检测是管材检测裂纹。沿外圆作周向扫查的横波检测是管材检测的主要方式。
37、在实际检测时，通常希望管材中存的主要方式。在实际检测时，通常希望管材中存在的波形单一，形成的在的波形单一，形成的A显示波形清晰简单，以显示波形清晰简单，以便于缺陷信号的正确判断。因此常将管材检测的便于缺陷信号的正确判断。因此常将管材检测的声束入射角选择在第一临界和第二临界角之间，声束入射角选择在第一临界和第二临界角之间，选择管材中只存在纯横波进行检测。且声束能够选择管材中只存在纯横波进行检测。且声束能够检测到内壁缺陷。检测到内壁缺陷。1.实现纯横波检测条件实现纯横波检测条件 L1L2sinCC2sin(1)rtRDL1L1L1L2S2S22sinsin(1)CCCtCCCDS2L21(1)2C
38、tDC222212rRtRtDttRRRDD()0.23tD临界S2L21()(1)2CtDC临界L1L2sinCCL1L1S2S2sinsinCCrCCRL1L1L2S22sin(1)CCtCCD 对于钢管，纵波声速为5850m/s,横波声速为3200m/s，sin=0.55,(t/D)临界=0.23。粗略地估计钢管能否用横波检测时，通常用厚度与外径比是否小于0.23作为判据。换句话说内外径之比大于0.54才能用横波检测。标准NB47013规定：承压设备用无缝钢管超声检测不适用于内外径之比小于65%的钢管周向直接接触法斜探头检测和内外径之比小于60%的钢管周向液侵法横波检测 例题：用单斜探头
39、直接接触法检测32540mm无缝钢管，求探头的最大K值？已知：D0=325mm T=40mm 求：?Max20DR 5.1622325RTRr5.122405.162rRrsin满足检测钢管内壁的最大折射角满足检测钢管内壁的最大折射角92.4875.0arcsin5.1625.122arcsinarcsinRr答答:探头的最大探头的最大K值为值为1.15。2.周向检测缺陷定位与修正ACAGAEAHm ACcostADtanmt2ACEcostAE2tanmt 3探头入试下射点与折射角 在管材检测中，为了实现 良好的耦合，常将探头修磨 为管材曲率半径相同的曲面，如图所示，但这时探头的入射点和折射
40、角发生了变化。因此需要重新测定入射点和折射角。由于这时探头表面为曲面，因此常规测定入射点和折射角的方法就不能用了，而要用特殊的方法和试块来测定。arccosbDSSarccos(1)WttWDDSWba222S2cosSrWRW RrRt2DR SSarccos(1)WttWDD7.5.3 小直径薄壁管小直径薄壁管检测检测 一般指外径100mm的管材，大多为无缝钢管，对平行于管轴的径向缺陷，即管内纵向缺陷：可用横波进行周向扫查检测。对垂直于管轴的径向缺陷，即管内横向缺陷。用横波进行轴向扫查检测。按耦合方式不同，可分为：接触法检测和水浸法检测。检测检测前准备前准备 清理被探管材表面的氧化皮，锈蚀
41、、油污。考虑管材与探头相对运动的轨迹，相邻探头轨迹间距离考虑声束复盖范围。为避免由于缺陷取向等原因产生声波反射呈现定向性而发生漏检，应从两个相反方向各探一次。一、一、接触法接触法检测检测适于手工检测，特点：管径小，波束扩散，耦合不好,灵敏度低。要采取措施：有机玻璃斜楔磨成与管子外径曲率相近。（斜楔磨损大，会引起入射角的变化，降低灵敏度，所以增加检测校准次数）为提高灵敏度，采用接触式聚焦探头。试块试块选择、人工反射体形状选择、人工反射体形状检测管子纵向或横向缺陷的对比试块应选取与被检钢管的规格相同，材质、热处理工艺和表面状况相同或相似的钢管制备，对比试块上不得有影响人工缺陷正常指示的自然缺陷。检
42、测纵向缺陷和横向缺陷所用的人工反射体应分别为平行于管轴的纵向槽和垂直于管轴的横向槽，对比试块上人工缺陷断面形状均可为矩形或V 形。矩形槽的两个侧面应相互平行且垂直于槽的底面。当采用电蚀法加工时，允许槽的底面和底面角部略呈圆形。V 形槽的夹角应为60。检测时人工反射体形状的选用由供需双方商定。试块上人工反射体位置 纵向槽应在对比试块的中部外表面和端部区域内、外表面处各加工一个，3 个槽的公称尺寸相同，当钢管内径小于25mm 时可不加工内壁纵向槽。横向槽应在试样的中部外表面和端部区域内、外表面处各加工一个，3 个槽的名义尺寸相同，当内径小于50mm 时可不加工内壁横向槽。人工反射体的尺寸按表18
43、分为三级。具体级别按有关的钢管产品标准规定执行。如产品标准未作规定应由供需双方商定。表表18 人工反射体尺寸人工反射体尺寸 mm探头选择探头选择：斜探头晶片一般用810，1012，1214，最长不大于25mm。频率：2.55MHZ。可使用线聚焦或点聚焦探头。灵敏度灵敏度的确定的确定直接接触法检测时，可直接在对比试块上将内壁人工反射体的回波幅度调到显示屏满刻度的80%，再移动探头，找出外壁人工反射体的最大回波，在显示屏上标出，连接两点即为距离-波幅曲线，作为检测时的基准灵敏度。由于管径的原因，对比试块上无内壁人工反射体时，可用外壁人工反射体的一次回波和二次回波制作距离-波幅曲线。扫查灵敏度：在基
44、准灵敏度基础上一般提高6dB。纵向缺陷纵向缺陷检测检测扫查扫查探头沿径向按螺旋线进行扫查，保证管材100%扫查到。有15%的覆盖。扫查方式有如下四种：一是探头不动，管旋转同时作轴向前进；二是探头轴向前进，管转动；三是管不动，探头作螺旋运动；四是探头旋转，管材作轴向移动。探头沿周向扫查，使声束在管壁内沿周向呈锯齿形传播。横向缺陷检测横向缺陷检测扫查扫查探头沿管轴线按螺旋线前进扫查。使声束在管壁内沿轴向呈锯齿形传播。纵向、横向缺陷的检测均应在钢管的两个相反方向上进行。纵向、横向缺陷的检测均应在钢管的两个相反方向上进行。管壁内声束的周向传播管壁内声束的轴向传播二、水浸检测二、水浸检测 将水浸纵波探头
45、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。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。（1）探头的选择 小径管水浸检测，一般采用聚焦探头。聚焦探头分为线聚焦和点聚焦两种。一般钢管采用线聚焦探头。对于薄壁管，为了提高检测能力，也可用点聚焦探头。探头频率为2.5-5MHz.聚焦探头声透镜的曲率半径r应符合下列条件：C1声透镜中纵波波速 C2水中波速 F水中焦距 mm 1212730 14800.462730CCrFFFC1.偏心距：偏心距：探头声束轴线与管材中心轴线的水平距离。
46、随x增大而增大。控制偏心距x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。声束轴线声束轴线检测内壁检测内壁的条件：的条件：RrccsL钢液arcsin全横波全横波检测的条件：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实际工作总常取实际工作总常取偏心距的平均值偏心距的平均值即即24
47、58.0251.0rRx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小径管内半径小径管内半径X偏心距偏心距2.液体层厚度：液体层厚度：液体层厚度要保证液体/钢界面的第二次反射波位于管子的内壁缺陷的一次波和外壁缺陷的二次波之后。如果用水作为耦合液体的话，由水和钢的声速可知水层厚度大于大于管材中横波声程的一半就能满足上述要求，即：tt钢水S42xHCC钢水SHx22FHRx探头和钢管相对移动的状态下进行检测。自动或手工检测时均应保证声束对钢管全部表面的扫查a）水层距离应根据聚焦探头的焦距来确定；b）调整
48、时，一面用适当的速度转动管子，一面将探头慢慢偏心，使对比试块管内、外表面人工缺陷所产生的回波幅度均达到显示屏满刻度的50%，以此作为基准灵敏度；C）当内、外壁人工反射体信号使用同一个报警闸门时，检测仪的报警灵敏度应按照内、外壁的信号中以及周向不同位置的信号中较低幅度的信号进行设定。当内、外壁人工反射体信号使用两个不同的报警闸门时，检测仪的报警灵敏度应按照内、外壁人工反射体在周向不同位置中较低幅度的信号分别进行设定。同时，两个闸门的宽度应满足管壁内各部位缺陷信号的报警要求。缺陷记录：1）直接接触法检测时，回波幅度大于或等于相应的对比试块人工反射体距离-波幅曲线50%高度的缺陷。2）液浸法检测时，
49、回波幅度大于或等于相应的对比试块内.外表面人工反射所产生的回波幅度50%的缺陷。质量分级 无缝钢管的质量分级按表19的规定。不合格品允许重新处理，处理后仍按本条进行检测和质量等级评定。无缝钢管的等级要求按相应技术文件规定。7.5.4 大直径薄壁管检测大直径薄壁管检测 大直径管一般是指大于大直径管一般是指大于100mm的管材。大口径管曲率半的管材。大口径管曲率半径较大，探头与管壁声耦合较好，通常采用接触法检测，径较大，探头与管壁声耦合较好，通常采用接触法检测，批量较大时也可采用水浸检测。采用接触法检测时，若管批量较大时也可采用水浸检测。采用接触法检测时，若管径不太大，为了实现更好的耦合，也需将探
50、头斜锲磨成与径不太大，为了实现更好的耦合，也需将探头斜锲磨成与管材表面相吻合的曲面，也可在探头前加装与管材吻合良管材表面相吻合的曲面，也可在探头前加装与管材吻合良好的滑块。好的滑块。检测方法的选择检测方法的选择大口径管成型方法较多，如穿孔法、高速挤压法、锻造法和大口径管成型方法较多，如穿孔法、高速挤压法、锻造法和焊接法等。因此大口径管内缺陷比较复杂、既可能有平行焊接法等。因此大口径管内缺陷比较复杂、既可能有平行于轴线的径向和周向缺陷，又可能有垂直于轴线的径向缺于轴线的径向和周向缺陷，又可能有垂直于轴线的径向缺陷。不同类型的缺陷需要采用不同的方法来检测。常用的陷。不同类型的缺陷需要采用不同的方法
