1、焊接质量检测技术任务三任务三 焊缝的超声波探伤焊缝的超声波探伤1超声波的产生和接收2超声波的类型3超声波的特点一一、超声波探伤的概述、超声波探伤的概述 任务三任务三 焊缝的超声波探伤焊缝的超声波探伤1超声波探头2.超声波探伤仪 3超声波试块4超声波仪器和探头的性能及其测试二二、超声波探伤的设备、超声波探伤的设备 任务三任务三 焊缝的超声波探伤焊缝的超声波探伤1焊缝中的常见缺陷 2探伤方法3探伤条件的选择4.探伤仪的调节5扫查方式 6缺陷位置的测定 7缺陷大小的测定8.缺陷评定 9焊缝质量的评定三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术1超声波的产生和接收超声波的产生和接收（1
2、）超声波的概念频率高于20000Hz的机械波叫做超声波。（2）超声波的产生产生超声波探伤用的高频超声波，用的是压电换能器。压电换能器的主要部分是压电晶片，压电晶片由压电材料制成。压电材料具有压电效应，如图3-1所示。(a)正压电效应 （b）逆压电效应 图3-1 压电效应一、超声波探伤的概述一、超声波探伤的概述 超声波探头中的压电晶片具有压电效应，超声波的产生和接收是超声波探头中的压电晶片具有压电效应，超声波的产生和接收是利用超声波探头中压电晶片的压电效应来实现的利用超声波探头中压电晶片的压电效应来实现的,如图如图3-2所示。所示。图3-2 超声波的产生1 压电晶片 2 电极 3 电压一、超声波
3、探伤的概述一、超声波探伤的概述2超声波的类型超声波的类型（1 1）纵波（）纵波（L L）介质质点的振动方向与波的传播方向相互平行的波，称为纵波，如空介质质点的振动方向与波的传播方向相互平行的波，称为纵波，如空气中传播的声波等。纵波用符号气中传播的声波等。纵波用符号L L表示，如图表示，如图3-33-3所示。所示。图图3-3 3-3 纵波纵波一、超声波探伤的概述一、超声波探伤的概述（2）横波（）横波（S）声波在介质中传播时，介质质点的振动方向和波的传播方向相互垂声波在介质中传播时，介质质点的振动方向和波的传播方向相互垂直的波，称之为横波。横波用符号直的波，称之为横波。横波用符号S表示，如图表示，
4、如图3-4所示。所示。图图3-4 横波横波一、超声波探伤的概述一、超声波探伤的概述(3)表面波（表面波（R）仅在固体表面传播且介质表面质点做椭圆运动的声波，称为表面波。仅在固体表面传播且介质表面质点做椭圆运动的声波，称为表面波。表面波用表面波用R表示，如图表示，如图3-5所示。所示。图3-5 表面波 一、超声波探伤的概述一、超声波探伤的概述 (1)超声场的特征值超声场的特征值 充满超声波的空间叫超声场。描述超声场的物理量主要有声压充满超声波的空间叫超声场。描述超声场的物理量主要有声压(p)、声强声强(I)及声阻抗（及声阻抗（Z）。）。a.声压（声压（p）超声场中某一点在某一时刻所具有的压强与没
5、有超声波存在时的静态超声场中某一点在某一时刻所具有的压强与没有超声波存在时的静态压强之差，称为该点的声压，用压强之差，称为该点的声压，用P表示，单位为帕斯卡（表示，单位为帕斯卡（Pa）。）。b.声强（声强（I）单位时间内垂直通过单位面积的声波强度称为声强，常用单位时间内垂直通过单位面积的声波强度称为声强，常用I表示，单表示，单位为瓦位为瓦/厘米厘米2（W/cm2）。）。3超声波的特点超声波的特点一、超声波探伤的概述一、超声波探伤的概述3超声波的特点超声波的特点一、超声波探伤的概述一、超声波探伤的概述声波强弱的级别用符号声波强弱的级别用符号表示，通常规定引起听觉的最弱声强为表示，通常规定引起听觉
6、的最弱声强为I0=10-16 W/cm2为声强的标准，另一声强为声强的标准，另一声强I与标准声强与标准声强I0之比的常用对之比的常用对数称为声强级，单位为分贝（数称为声强级，单位为分贝（dB），），=10lg(I/I0)（dB）（3-1）在超声波探伤中，仪器示波屏上的波高与声压成正比，则声压级可用在超声波探伤中，仪器示波屏上的波高与声压成正比，则声压级可用式（式（3-3）表示：）表示：=20lgP2/P1=20lgH2/H1 （3-3）【例【例1】示波屏上一波高为示波屏上一波高为80mm，另一波高为，另一波高为20mm，前者比后者，前者比后者高多少高多少dB?解：解：=20lgH2/H1=20
7、lg80/20=12dB答：前者比后者高答：前者比后者高12dB。c.声阻抗（声阻抗（Z）超声场中任一点的声压与该处质点振动速度之比为声阻抗，常用超声场中任一点的声压与该处质点振动速度之比为声阻抗，常用Z表示，表示，单位为克单位为克/厘米厘米2秒（秒（g/cm2s）。）。一、超声波探伤的概述一、超声波探伤的概述(2)(2)超声波入射到界面时的反射和折射超声波入射到界面时的反射和折射 垂直入射异质界面时的透射、反射和绕射垂直入射异质界面时的透射、反射和绕射当超声波从一种介质垂直入射到第二种介质上时，将在第一种介当超声波从一种介质垂直入射到第二种介质上时，将在第一种介质中产生一个与入射波方向相反的
8、反射波，在第二种介质中产生与入质中产生一个与入射波方向相反的反射波，在第二种介质中产生与入射波方向相同的透射波，如图射波方向相同的透射波，如图3-63-6所示。所示。图图3-6 3-6 超声波垂直入射到异质界面超声波垂直入射到异质界面一、超声波探伤的概述一、超声波探伤的概述21212ZZZZR221214ZZZZT 界面上反射波和透射波的分配比例由声强反射率（界面上反射波和透射波的分配比例由声强反射率（R R）和声强透射率）和声强透射率（T T）来表示，见式（）来表示，见式（3-43-4）和（）和（3-53-5）。）。（3-4）（3-5）一、超声波探伤的概述一、超声波探伤的概述15.40000
9、4.05.400004.0221212ZZZZR05.400004.05.400004.044222121ZZZZT【例【例2 2】当当Z Z1 1 Z Z2 2时，如钢时，如钢/空气界面，空气界面，Z Z1 1=4.5=4.510106 6克克/厘米厘米秒，秒，Z Z2 2=0.00004=0.0000410106 6克克/厘米厘米秒秒,则则:一、超声波探伤的概述一、超声波探伤的概述0199.0199.0221212ZZZZR1199.099.044222121ZZZZT【例【例3】当当Z1Z2时，即界面两侧介质的声阻抗近似相等时，如普通时，即界面两侧介质的声阻抗近似相等时，如普通碳钢焊缝的
10、母材与填充金属之间的声阻抗相差很小，碳钢焊缝的母材与填充金属之间的声阻抗相差很小，Z1=1克克/厘米厘米秒，秒，Z2=0.99克克/厘米厘米秒秒,则：则：一、超声波探伤的概述一、超声波探伤的概述当界面尺寸很小时，超声波将绕过其边缘继续前进，即产生波的绕射，当界面尺寸很小时，超声波将绕过其边缘继续前进，即产生波的绕射，如图如图3-7所示。所示。图图3-7 超声波的绕射超声波的绕射一、超声波探伤的概述一、超声波探伤的概述 倾斜入射异质界面时的反射、折射及波型转换倾斜入射异质界面时的反射、折射及波型转换若超声波由一种固体介质倾斜入射到另一种固体介质时，在界面上若超声波由一种固体介质倾斜入射到另一种固
11、体介质时，在界面上除产生同种类型的反射波和折射波外，还将产生不同类型的反射波和折除产生同种类型的反射波和折射波外，还将产生不同类型的反射波和折射波，这种现象称为波型转换。射波，这种现象称为波型转换。（a）（b）=（c）=图图3-8 纵波倾斜入射纵波倾斜入射一、超声波探伤的概述一、超声波探伤的概述（3）超声场的特点）超声场的特点 纵波超声场纵波超声场纵波发射的超声场，如图纵波发射的超声场，如图3-9所示。超声波能量集中在所示。超声波能量集中在2以内的锥形以内的锥形区域内。区域内。称为半扩散角，可用（称为半扩散角，可用（3-6）式表示：）式表示：图图3-9 纵波发射的超声场纵波发射的超声场一、超声
12、波探伤的概述一、超声波探伤的概述SD12.1arcsin（3-6）SFN （3-7）超声场分为两部分，即近场区和远场区。近场区长度超声场分为两部分，即近场区和远场区。近场区长度N可用（可用（3-7）式表示：）式表示：一、超声波探伤的概述一、超声波探伤的概述 在近场区中，超声波的声压起伏很大，如图在近场区中，超声波的声压起伏很大，如图3-10所示。远场区轴线所示。远场区轴线上的声压随距离增加单调减少。当大于上的声压随距离增加单调减少。当大于3N时，声压与距离成反比，不会时，声压与距离成反比，不会出现声压极大极小值，因此一般在远场区进行探伤。出现声压极大极小值，因此一般在远场区进行探伤。图图3-1
13、0 超声场中轴线上的声压分布超声场中轴线上的声压分布一、超声波探伤的概述一、超声波探伤的概述fC7.121236.212.1arcsin12.1arcsin0SD)(3.1536.24122mmFNS【例【例4】用用2.5MHz、12mm纵波直探头探伤钢质工件，钢中纵波直探头探伤钢质工件，钢中CL=5900m/s，求钢中近场区长度和半扩散角。，求钢中近场区长度和半扩散角。解：解：=2.36mm 一、超声波探伤的概述一、超声波探伤的概述 横波超声场横波超声场横波声场同纵波声场一样存在近场区和远场区。横波近场区的长度与横波声场同纵波声场一样存在近场区和远场区。横波近场区的长度与波长成反比，与波源面
14、积成正比。横波声场中，波束轴线上大于波长成反比，与波源面积成正比。横波声场中，波束轴线上大于3N时，声时，声压与波源面积成正比，与至波源的距离成反比。横波声束具有良好的指向压与波源面积成正比，与至波源的距离成反比。横波声束具有良好的指向性，比纵波好。其半扩散角与波长成正比，与波源面积成反比。性，比纵波好。其半扩散角与波长成正比，与波源面积成反比。（4）超声波的衰减）超声波的衰减 超声波在介质传播过程中，其能量随着传播距离的增加而逐渐减弱的超声波在介质传播过程中，其能量随着传播距离的增加而逐渐减弱的现象称为超声波的衰减。引起超声波衰减的原因主要有散射、介质吸收、现象称为超声波的衰减。引起超声波衰
15、减的原因主要有散射、介质吸收、声束扩散三个方面。在金属材料的超声波探伤中，主要考虑散射引起的衰声束扩散三个方面。在金属材料的超声波探伤中，主要考虑散射引起的衰减，其规律见式（减，其规律见式（3-8）:xxePP0 （3-8）一、超声波探伤的概述一、超声波探伤的概述1超声波探头超声波探头（1）超声波探头的种类）超声波探头的种类 直探头的结构直探头的结构 直探头（纵波探头）直探头（纵波探头）声束垂直于被探工件表面入射的探头声束垂直于被探工件表面入射的探头称为直探头，如图。它可发射和接收纵波，称为直探头，如图。它可发射和接收纵波，故又称为纵波探头。故又称为纵波探头。二、超声波探伤的设备二、超声波探伤
16、的设备 a.压电晶片压电晶片 压电晶片的作用是产生和接收超声波，实现电声换能。由压电材料压电晶片的作用是产生和接收超声波，实现电声换能。由压电材料切割成薄片制成切割成薄片制成.b.吸收块吸收块 主要由环氧树脂和钨粉制成。又称阻尼块。作用：使脉冲宽度变小，主要由环氧树脂和钨粉制成。又称阻尼块。作用：使脉冲宽度变小，分辨力提高；吸收压电晶片背面的杂波，提高信噪比。分辨力提高；吸收压电晶片背面的杂波，提高信噪比。c.保护膜保护膜 作用：使压电晶片免于和工件直接接触受磨损或损坏。软保护膜作用：使压电晶片免于和工件直接接触受磨损或损坏。软保护膜（耐磨橡胶、塑料等）用于粗糙表面的工件探伤；硬膜（不锈钢片、
17、刚（耐磨橡胶、塑料等）用于粗糙表面的工件探伤；硬膜（不锈钢片、刚玉片、环氧树脂等）用于表面光洁度较高的工件探伤。硬膜声能损失小，玉片、环氧树脂等）用于表面光洁度较高的工件探伤。硬膜声能损失小，比软膜应用广。比软膜应用广。d.外壳外壳 由金属或塑料制成。作用：由金属或塑料制成。作用：组合和保护。组合和保护。二、超声波探伤的设备二、超声波探伤的设备 斜探头（横波探头）斜探头（横波探头）利用透声斜楔块使声束倾斜于工件表面射入工件的探头称为斜探头。利用透声斜楔块使声束倾斜于工件表面射入工件的探头称为斜探头。它可发射和接收横波。主要用于探测与探测面垂直或成一定角度的缺陷，它可发射和接收横波。主要用于探测
18、与探测面垂直或成一定角度的缺陷，如焊缝、钢管中的缺陷。典型的斜探头结构如图如焊缝、钢管中的缺陷。典型的斜探头结构如图3-17所示。所示。图图3-17 斜探头结构斜探头结构二、超声波探伤的设备二、超声波探伤的设备 双晶探头双晶探头 为了弥补普通探头探测近表面缺陷时存在着盲区大、分辨力低的缺点为了弥补普通探头探测近表面缺陷时存在着盲区大、分辨力低的缺点而设计的。其结构如图而设计的。其结构如图3-19所示。所示。图图3-19 双晶探头结构双晶探头结构二、超声波探伤的设备二、超声波探伤的设备 （2）超声波探头的型号）超声波探头的型号 探头型号由五部分组成，用一组数字和字母表示，其排列顺序如下：探头型号
19、由五部分组成，用一组数字和字母表示，其排列顺序如下：探头特征探头种类晶片尺寸晶片材料基本频率一二三四五二、超声波探伤的设备二、超声波探伤的设备 2.5 B 20 Z 直探头圆晶片直径20mm钛酸钡陶瓷频率2.5MHz5 P 66 K 3 斜探头K=3.0以K值表示的斜探头方形晶片尺寸mm6mm晶片用锆钛酸铅陶瓷制成基本频率为5MHz【例【例6】具体超声波探头型号表示方法具体超声波探头型号表示方法二、超声波探伤的设备二、超声波探伤的设备 2超声波探伤仪超声波探伤仪（1）超声波探伤仪的作用）超声波探伤仪的作用a激励探头发射超声波；激励探头发射超声波；b显示工件内部有无缺陷及缺陷位置和大小的信息。显
20、示工件内部有无缺陷及缺陷位置和大小的信息。（2）超声波探伤仪的分类）超声波探伤仪的分类aA型显示超声波探伤仪型显示超声波探伤仪二、超声波探伤的设备二、超声波探伤的设备 图图3-21 A型显示原理型显示原理3超声波试块超声波试块(1)试块的作用试块的作用a确定探伤灵敏度；确定探伤灵敏度；b测试仪器和探头的性能；测试仪器和探头的性能；c调整扫描速度；调整扫描速度；d评判缺陷的大小评判缺陷的大小（2）试块的分类）试块的分类 按试块的来历分按试块的来历分a标准试块：钢板用标准试块标准试块：钢板用标准试块CB和和CB；锻件用标准试块；锻件用标准试块CS、CS和和CS；焊接接头用标准试块；焊接接头用标准试
21、块 CSK-A、CSK-A、CSK-A和和CSK-A。b对比试块：是由各部门按某些具体探伤对象制定的试块。对比试块：是由各部门按某些具体探伤对象制定的试块。二、超声波探伤的设备二、超声波探伤的设备 3超声波试块超声波试块 按试块上人工反射体分按试块上人工反射体分a平底孔试块：一般平底孔试块上加工有底面为平面的平底孔，如：平底孔试块：一般平底孔试块上加工有底面为平面的平底孔，如：CB、CS、CS试块。试块。b横孔试块：横孔试块上加工有与探测面平行的长横孔或短横孔，横孔试块：横孔试块上加工有与探测面平行的长横孔或短横孔，如焊缝探伤中如焊缝探伤中CSK-A（长横孔）、（长横孔）、CSK-A、CSK-
22、A（短横孔）（短横孔）试块。试块。二、超声波探伤的设备二、超声波探伤的设备 1焊缝中的常见缺陷焊缝中的常见缺陷 焊接接头中常见内部缺陷有气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等。焊接接头中常见内部缺陷有气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等。2探伤方法探伤方法（1）斜探头探伤法）斜探头探伤法斜探头探伤法是采用斜探头将声束倾斜入射工件检测面进行检测。由斜探头探伤法是采用斜探头将声束倾斜入射工件检测面进行检测。由于它是利用横波进行检测，故又称横波法，如图于它是利用横波进行检测，故又称横波法，如图3-32所示。所示。三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术（a）无缺陷）无缺陷 （b）有缺陷
23、）有缺陷 （c）接近板端）接近板端 图图3-32 斜探头探伤波形斜探头探伤波形三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术（2）斜探头探伤法的分类）斜探头探伤法的分类直射法为超声波不经底面反射而直接对准缺陷的探伤方法，如图直射法为超声波不经底面反射而直接对准缺陷的探伤方法，如图3-333-33（a a）。一次波反射法为声波只在底面反射一次而对准缺陷的探伤方法，如图一次波反射法为声波只在底面反射一次而对准缺陷的探伤方法，如图3-333-33（b b）。（a）直射法 （b）一次波反射法图图3-33 斜探头探伤法斜探头探伤法三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术
24、3探伤条件的选择探伤条件的选择（1）超声波探伤技术等级的选择）超声波探伤技术等级的选择 技术等级的分级技术等级的分级超声波探伤划分为超声波探伤划分为A、B、C三个级别。三个级别。A级检验的完善程度最低，适用于普通钢结构检测；级检验的完善程度最低，适用于普通钢结构检测；B级检验的完善程度一般，适用于压力容器检测；级检验的完善程度一般，适用于压力容器检测；C级检验的完善程度最高，适用于核容器与管道等的检测。级检验的完善程度最高，适用于核容器与管道等的检测。三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术 技术等级的划分依据技术等级的划分依据检验等级的划分依据是根据检测时探头在焊缝上所处
25、的位置及所用探检验等级的划分依据是根据检测时探头在焊缝上所处的位置及所用探头。探头在焊缝上所处的位置分为单面单侧，单面双侧、双面双侧，如图头。探头在焊缝上所处的位置分为单面单侧，单面双侧、双面双侧，如图3-34所示。所示。图图3-34 3-34 检测面和侧检测面和侧三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术3探伤条件的选择探伤条件的选择 不同检测技术等级的要求不同检测技术等级的要求aA级检测级检测A级仅适用于母材厚度为级仅适用于母材厚度为8mm46mm的对接接头。一种的对接接头。一种K值探头，值探头，直射波法和一次发射波法单面单侧进行检测。一般不要求作横向缺陷的检直射波法和一
26、次发射波法单面单侧进行检测。一般不要求作横向缺陷的检测。测。bB级检测级检测母材厚度为母材厚度为8mm46mm时，一种时，一种K值探头、直射波法和一次发射值探头、直射波法和一次发射波法、单面双侧进行检测。波法、单面双侧进行检测。母材厚度大于母材厚度大于46mm 120mm时，一时，一种种K值探头、直射波法、双面双侧进行检测。值探头、直射波法、双面双侧进行检测。母材厚度大于母材厚度大于120mm 400mm时，两种时，两种K值探头、直射波法、值探头、直射波法、双面双侧进行检测，两种双面双侧进行检测，两种K值探头的折射角相差不小于值探头的折射角相差不小于10。B级检测时级检测时应进行横向检测。应进
27、行横向检测。三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术cC级检测级检测采用采用C级检测时应将焊接接头的余高磨平。级检测时应将焊接接头的余高磨平。母材厚度为母材厚度为8mm46mm时，两种时，两种K值探头、直射波法和一次发值探头、直射波法和一次发射波法、单面双侧进行检测。两种射波法、单面双侧进行检测。两种K值探头的折射角相差不小于值探头的折射角相差不小于10，其中一个折射角应为其中一个折射角应为45。母材厚度大于母材厚度大于46mm 400mm时，两种时，两种K值探头、直射波法、值探头、直射波法、双面单侧进行检测，两种双面单侧进行检测，两种K值探头的折射角相差不小于值探头的折射
28、角相差不小于10。C级检测时级检测时应进行横向缺陷的检测。应进行横向缺陷的检测。三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术（2）试块的准备）试块的准备 试块的形状和尺寸试块的形状和尺寸焊缝探伤采用的标准试块为焊缝探伤采用的标准试块为CSK-A、CSK-A和和CSK-A，其形，其形状和尺寸见图状和尺寸见图3-35、图、图3-36和图和图3-37。CSK-A、CSK-A和和CSK-A试块适用母材厚度为试块适用母材厚度为6mm6mm120mm120mm的焊接接头。的焊接接头。图图3-35 CSK-A试块试块三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术图图3-36 C
29、SK-A试块试块三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术 图图3-37 CSK-A试块试块三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术 试块的用途试块的用途CSK-A试块的主要用途如下：试块的主要用途如下：a利用试块厚利用试块厚25mm可测定探伤仪的垂直线性、水平线性及调整可测定探伤仪的垂直线性、水平线性及调整纵波探测范围。纵波探测范围。b利用利用R100圆弧面测定斜探头入射点和盲区，并可校正时间轴比圆弧面测定斜探头入射点和盲区，并可校正时间轴比例和零点。例和零点。c利用试块的直角棱边测定斜探头声束偏斜角。利用试块的直角棱边测定斜探头声束偏斜角。d利用利用5
30、0、44、40台阶孔，测定横波斜探头的分辨力；台阶孔，测定横波斜探头的分辨力；e利用利用R100、R50阶梯圆弧，调整横波扫描速度和探测范围；阶梯圆弧，调整横波扫描速度和探测范围；f利用试块上规定的利用试块上规定的K值，直接测出横波斜探头的值，直接测出横波斜探头的K值。值。三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术CSK-A、CSK-A试块的主要用途如下：试块的主要用途如下：a用端角或小孔测试仪器的水平线性、调整扫描速度、校正斜探头用端角或小孔测试仪器的水平线性、调整扫描速度、校正斜探头的入射点和折射角；的入射点和折射角；b用不同深度的横孔校验仪器的放大线性、探头的声束指向性
31、；用不同深度的横孔校验仪器的放大线性、探头的声束指向性；c用于测绘距离用于测绘距离-波幅曲线、调整探伤范围和探伤灵敏度。波幅曲线、调整探伤范围和探伤灵敏度。三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术（3）检测面的准备）检测面的准备选择检测面选择检测面按不同检验等级要求选择检测面和按不同检验等级要求选择检测面和侧，具体规定见上文侧，具体规定见上文3（1）。检验区域的宽度检验区域的宽度检验区域的宽度是焊缝本身再加上检验区域的宽度是焊缝本身再加上焊缝两侧各相当于母材厚度焊缝两侧各相当于母材厚度3030的一段的一段区域，这个区域宽度最小为区域，这个区域宽度最小为10mm10mm，最大
32、，最大为为20mm20mm，如图，如图3-383-38所示。所示。图图3-38 检验区和探头移动区检验区和探头移动区 三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术 检测面的修整宽度检测面的修整宽度焊缝侧检测面的修整宽度就是探头移动的长度。焊缝侧检测面的修整宽度就是探头移动的长度。a 采用一次波反射法检测时，探头移动的长度采用一次波反射法检测时，探头移动的长度见式见式(3-18)：2.5K (3-18)b 采用直射法检测时，探头移动的长度采用直射法检测时，探头移动的长度见式见式(3-19)：1.5K （3-19）三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术【例【例
33、7】用用K2探头探伤板厚为探头探伤板厚为30mm的对接接头，其探头的移动长的对接接头，其探头的移动长度为多少？度为多少？解：采用直射法检测时，探头移动的长度解：采用直射法检测时，探头移动的长度 =1.5K=1.5302=90mm采用一次波反射法检测时，探头移动的长度采用一次波反射法检测时，探头移动的长度 =2.5K=2.5302=150mm三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术（3 3）探头的选择）探头的选择 频率的选择频率的选择一般为一般为2.55.0MHz。探头探头K值的选择值的选择原则上应根据工件厚度和缺陷方向选择。焊缝检测中，薄工件宜采用原则上应根据工件厚度和缺陷
34、方向选择。焊缝检测中，薄工件宜采用大大K值探头。大厚度工件宜采用小值探头。大厚度工件宜采用小K值探头。实际检测时，可按表值探头。实际检测时，可按表3-4选取选取探头探头K值。条件允许时，应尽量采用较大值。条件允许时，应尽量采用较大K值探头。值探头。表表3-4 推荐采用的斜探头推荐采用的斜探头K值值三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术 晶片尺寸的选择晶片尺寸的选择探伤大厚度工件或探伤面积大的工件，为发现远距离的缺陷及提高探伤大厚度工件或探伤面积大的工件，为发现远距离的缺陷及提高探伤效率，常采用大晶片探头；而对于薄工件或表面曲率较大的工件探伤，探伤效率，常采用大晶片探头；而
35、对于薄工件或表面曲率较大的工件探伤，宜选用小晶片探头。宜选用小晶片探头。（4）耦合剂的选择）耦合剂的选择在探头与工件表面之间施加的一层透声介质称为耦合剂。在探头与工件表面之间施加的一层透声介质称为耦合剂。耦合剂的作用：排除探头与工件之间的空气，使超声波能有效地进耦合剂的作用：排除探头与工件之间的空气，使超声波能有效地进入工件；减少探头的摩擦，达到检测的目的。入工件；减少探头的摩擦，达到检测的目的。超声波探伤中常用的耦合剂有机油、甘油、水，化学浆糊等。超声波探伤中常用的耦合剂有机油、甘油、水，化学浆糊等。三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术4.探伤仪的调节探伤仪的调节（1
36、）扫描速度的调节）扫描速度的调节仪器示波屏上时基扫描线的水平刻度值仪器示波屏上时基扫描线的水平刻度值与实际声程与实际声程x的比例关系，的比例关系，即即：x=1：n称为扫描速度。称为扫描速度。在焊缝探伤中最常用的是深度调节法。在焊缝探伤中最常用的是深度调节法。该法是使示波屏上的水平刻度值该法是使示波屏上的水平刻度值与缺陷深度与缺陷深度d成比例，即成比例，即：d=1：n，这时示波屏水平刻度值直接显示深度距离。按深度调节扫描速度可在，这时示波屏水平刻度值直接显示深度距离。按深度调节扫描速度可在标准试块标准试块CSK-IA和和CSK-A上进行。上进行。三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声
37、波探伤技术【例8】利用CSKIA试块按深度调节扫描速度为1：1的方法。调节方法：先计算CSKIA试块上R50mm、R100mm圆弧面回波B1、B2对应的深度d1、d2，见式（3-20）：1222121100150dKdkd然后将斜探头对准CSKIA试块上R50mm、R100mm圆弧面，调节检测仪（深度、微调、水平旋钮），使B1、B2前沿分别对准示波屏上水平刻度值d1、d2，注意d2=2d1、此时深度扫描速度1 1即调好。（3-20）三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术【例【例9】利用利用CSKA试块调整深度扫描试块调整深度扫描速度为速度为1：1的方法。的方法。调节方法：
38、调节方法：测出探头的入射点和测出探头的入射点和K值；值；把示波屏上的始脉冲先左移约把示波屏上的始脉冲先左移约10mm；探头对准分别孔探头对准分别孔A，B，如图，如图3-39所示所示反复调节反复调节脉冲移位脉冲移位 和和微调微调 旋钮，使两孔的旋钮，使两孔的最高回波分别对准水平刻度最高回波分别对准水平刻度d1、d2即可。即可。后移探头，找到后移探头，找到B孔最高回波，量出水孔最高回波，量出水平距离平距离l2；图图3-39 CSKA调整调整 三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术【例【例9】利用利用CSKA试块调整深度扫描试块调整深度扫描速度为速度为1：1的方法。的方法。调节
39、方法：调节方法：用用脉冲移位脉冲移位旋钮将旋钮将B波调至波调至l2。再前移。再前移探头，找到探头，找到A波，若波，若A波正对波正对l1，这时水平，这时水平1：1就调好了。若就调好了。若A波不是正对波不是正对l1，则应利用，则应利用A、B波反复调至与读数相符。波反复调至与读数相符。图图3-39 CSKA调整调整 三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术 （2）灵敏度的调节）灵敏度的调节 探伤灵敏度是指在确定的探测范围内发现规定大小缺陷的能力。探伤灵敏度是指在确定的探测范围内发现规定大小缺陷的能力。调整探伤灵敏度的目的在于发现工件中规定大小的缺陷，并对缺陷定调整探伤灵敏度的目的
40、在于发现工件中规定大小的缺陷，并对缺陷定量。量。标准对超声波探伤灵标准对超声波探伤灵敏度的规定用敏度的规定用距离距离波幅波幅曲线来表示，如图曲线来表示，如图3-40。图图3-40 3-40 距离波幅曲线示意图距离波幅曲线示意图三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术 描述某一确定反射体回波高度随距离变化的关系曲线称为距离描述某一确定反射体回波高度随距离变化的关系曲线称为距离波波幅曲线。幅曲线。该曲线由评定线、定量线、判废线组成。评定线和定量线之间称该曲线由评定线、定量线、判废线组成。评定线和定量线之间称为为区，定量线与判废线之间称区，定量线与判废线之间称为为区，判废线以上称
41、区，判废线以上称为为区。区。对于母材厚度为对于母材厚度为6 6120mm120mm的焊接接头，其距离的焊接接头，其距离波幅曲线的灵敏度波幅曲线的灵敏度见表见表3-53-5。表表3-5 距离波幅曲线的灵敏度距离波幅曲线的灵敏度三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术检测时，扫查灵敏度不低于最大声程处的评定线灵敏度。检测横向缺检测时，扫查灵敏度不低于最大声程处的评定线灵敏度。检测横向缺陷时，应将各线灵敏度均提高陷时，应将各线灵敏度均提高6dB.【例【例10】：探伤板厚】：探伤板厚=30mm的对接焊缝时，若由距离的对接焊缝时，若由距离波幅曲波幅曲线可知线可知30mm时评定线灵敏度
42、为时评定线灵敏度为46dB，60mm时评定线灵敏度为时评定线灵敏度为22dB，则扫查灵敏度如何调节？，则扫查灵敏度如何调节？解：一次波探伤最大深度为解：一次波探伤最大深度为60mm，由距离，由距离波幅曲线可知波幅曲线可知60mm时评定线灵敏度为时评定线灵敏度为22dB，因此将，因此将衰减器衰减器调到调到22dB时灵敏度就调好了。时灵敏度就调好了。三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术5扫查方式扫查方式（1 1）锯齿形扫查锯齿形扫查 探头以锯齿形轨迹作往复移动扫查，同时探头还应在垂直于焊缝中心探头以锯齿形轨迹作往复移动扫查，同时探头还应在垂直于焊缝中心线位置上作线位置上作1
43、0101515的左右转动，以便使声束尽可能垂直于缺陷，如的左右转动，以便使声束尽可能垂直于缺陷，如图图3-413-41所示。该扫查方法常用于发现焊缝的纵向缺陷。所示。该扫查方法常用于发现焊缝的纵向缺陷。图图3-41 3-41 锯齿形扫查锯齿形扫查 三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术5扫查方式扫查方式 三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术（2）平行扫查）平行扫查 （3）斜平行扫查斜平行扫查 图图3-42 3-42 平行扫查平行扫查 图图3-43 3-43 斜平行扫查斜平行扫查（4）基本扫查方法）基本扫查方法 a)a)前后扫查前后扫查 b b）左右
44、扫查）左右扫查 c)c)环绕扫查环绕扫查 d)d)转角扫查转角扫查图图3-44 3-44 斜探头基本扫查方式斜探头基本扫查方式三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术6缺陷位置的测定缺陷位置的测定 用斜探头探伤时，缺陷在探头前方的下面，其位置可用入射点至缺陷的水平距离 f 和缺陷到探伤面的垂直距离df 两个参数来描述，如图3-45。l（a）直射法 （b）一次波反射法图图3-45 3-45 斜探头探伤缺陷位置的确定斜探头探伤缺陷位置的确定三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术 探伤仪按深度探伤仪按深度nn调节横波扫描速度时，应采用深度定位法来确定缺调节横
45、波扫描速度时，应采用深度定位法来确定缺陷的位置。陷的位置。用直射法发现缺陷时，如图用直射法发现缺陷时，如图3-453-45（a a）,缺陷的水平距离缺陷的水平距离 f和深度和深度df见见式（式（3-21）：）：lffffndKnllffffndKnl2 用一次波发现缺陷时，如图用一次波发现缺陷时，如图4-454-45（b b），缺陷的水平距离），缺陷的水平距离 f和深度和深度df见见式（式（3-22）：）：（3-223-22）（3-21）三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术【例11】2斜探头探伤厚度=40mm的对接焊缝，仪器按深度1 1调节扫描速度，探伤中在示波屏水平刻
46、度f1=30mm和f2=60mm处各发现一缺陷波，求这两个缺陷的位置。解：由于f1=30mm40mm，可以判定缺陷1#是直射波发现的，因此 lf1=Knf1=2130=60mm df1=nf1=130=30mm 由于40mmf2=60mm80mm，可以判定缺陷2#是一次波发现的，因此 lf2=Knf2=2160=120mm df2=2-nf2=240-160=20mm三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术7缺陷大小的测定缺陷大小的测定 测定工件缺陷的大小和数量称为缺陷定量。缺陷的大小指缺陷的面积测定工件缺陷的大小和数量称为缺陷定量。缺陷的大小指缺陷的面积和长度。和长度。（
47、1）测定方法测定方法 当量法当量法 当缺陷尺寸小于声束截面时，一般采用当量法来确定缺陷的大小。当缺陷尺寸小于声束截面时，一般采用当量法来确定缺陷的大小。测长法测长法 对于尺寸或面积大于声束截面的缺陷，一般采用探头移动法来测定其对于尺寸或面积大于声束截面的缺陷，一般采用探头移动法来测定其指示长度。测长法是根据缺陷波高与探头移动距离来确定缺陷的尺寸。按指示长度。测长法是根据缺陷波高与探头移动距离来确定缺陷的尺寸。按规定的方法测定的缺陷长度称为缺陷的指示长度。测长法有规定的方法测定的缺陷长度称为缺陷的指示长度。测长法有6dB法和端点法和端点6dB法。法。三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝
48、超声波探伤技术a6dB法法如图如图3-463-46所示。所示。图图3-46 6dB3-46 6dB测长法测长法三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术b端点端点6dB法法如图如图3-473-47所示。所示。图图3-47 3-47 端点端点6dB6dB测长法测长法三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术（2）具体缺陷幅度与指示长度的测定方法）具体缺陷幅度与指示长度的测定方法a.灵敏度调到定量线灵敏度。灵敏度调到定量线灵敏度。b.探伤中发现位于定量线或定量线以上的缺陷要测定缺陷波的幅度和探伤中发现位于定量线或定量线以上的缺陷要测定缺陷波的幅度和指示长度。指示
49、长度。c.缺陷最大反射波幅的测定：首先找到缺陷的最高波，测出缺陷波达缺陷最大反射波幅的测定：首先找到缺陷的最高波，测出缺陷波达到基准波高时的到基准波高时的dB值，然后确定它在距离值，然后确定它在距离-波幅曲线中的区域。波幅曲线中的区域。d.缺陷指示长度的测定：当缺陷反射波只有一个高点时，且位于缺陷指示长度的测定：当缺陷反射波只有一个高点时，且位于区区或或区以上时，使波幅降到荧光屏满刻度的区以上时，使波幅降到荧光屏满刻度的80%后，用后，用6dB法测其指示长法测其指示长度；当缺陷反射波有多个高点时，且位于度；当缺陷反射波有多个高点时，且位于区或区或区以上时，使波幅降到区以上时，使波幅降到荧光屏满
50、刻度的荧光屏满刻度的80%后，用端点后，用端点6dB法测其指示长度。法测其指示长度。三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术8 8缺陷评定缺陷评定【例【例12】：用用K2K2探头探测探头探测=40mm=40mm的焊缝，仪器按深度的焊缝，仪器按深度1 1调节，在调节，在CSK-A试块上测得不同深度处试块上测得不同深度处11的的dBdB值如表值如表3-63-6。表表3-6 不同深度处不同深度处1的的的的dB值值三、平板对接焊缝超声波探伤技术三、平板对接焊缝超声波探伤技术（1 1）如何利用）如何利用CSK-A试块调节探伤灵敏度？试块调节探伤灵敏度？（2 2）探伤时在）探伤时在f
