1、任务四 斜探头性能测试项目三：焊接接头超声检测知识要点：知识要点：仪器和探头的性能仪器和探头的性能K值的选择值的选择能力要点：能力要点：斜探头声速设定，斜探头声速设定，零点调节零点调节前沿长度测定前沿长度测定K值测定值测定 超声波探伤仪的使用超声波探伤仪的使用钢板测厚钢板测厚锻件探伤锻件探伤距离距离-波幅曲线波幅曲线DAC的绘制的绘制 超声检测平板对接焊缝的平板对接焊缝的UT检测检测斜探头性能测试斜探头性能测试学习任务安排学习任务安排1.斜探头的声速设定。2.斜探头前沿长度测定。3.斜探头K值测定。学习任务目标学习任务目标将超声波探伤仪调节好为进行下一步学习任务DAC曲线制作做好准备资讯资料建
2、议资讯资料建议1.学生手里资料：教学方案实施，学生工作页，学生课业，评分标准2.书3、网站中国工业检测网http:/ American Society for Nondestructive Testing(NDT)美国无损检测学会http:/www.asnt.org/British Institute of Non-Destructive Testing 英国无损检测学会http:/www.bindt.org/European Federation for Non-Destructive Testing无损检测欧洲联盟http:/www.efndt.org/教材：许利民无损检测及技能训练长沙：
3、中南大学出版社，2010参考书籍：1 马世辉，李小棒无损检测北京：机械工业出版社，2013 2 李家伟，陈积懋无损检测手册北京：机械工业出版社，2002 3 赵熹华，焊接检验，北京：机械工业出版社，2003 4 闻立言，焊接生产检测，北京：机械工业出版社,1997 5 王自明无损检测综合知识北京：机械工业出版社，2004 6 中国机械工程学会焊接分会焊接词典（第三版）北京：机械工业出版社，2008 7 中国标准出版社无损检测常用标准汇编北京：中国标准出版社，2006 8 国防科技工业无损检测人员资格鉴定与认证培训教材编审委员会无损检测综合知识.北京：机械工业出版社，2005 9 夏纪真无损检测
4、导论广州：中山大学出版社，2010 10 邵泽波，刘兴德无损检测北京：化学工业出版社，2011 11 王仲生无损检测诊断现场实用技术北京：机械工业出版社，2002 6 本任务重点：本任务重点：了解仪器的性能、探头的性能及仪器与探头的综合性能，斜探头前沿长度和K值测定。本任务难点：本任务难点：K值测定的准确性。学习方法建议：学习方法建议：通过阅读数字式超声波探伤仪的使用说明书进行操作；教师指导前沿长度及K值测定，多做练习。焊接方法与设备第1部分仪器和探头的性能及其测试2023-1-30导入：超声检测仪器、探头和试块构成超声检测仪器、探头和试块构成了整个超声检测系统，该系统的性能了整个超声检测系统
5、，该系统的性能如何将直接超声检测结果的准确性。如何将直接超声检测结果的准确性。1.1.超声波探伤仪和探头的主要性能指标超声波探伤仪和探头的主要性能指标 仪器和探头的性能包括仪器和探头的性能包括仪器的性能仪器的性能、探头的性能探头的性能及及仪器与探头的综合性能仪器与探头的综合性能。仪器的性能：仅与仪器有关的性能，如仪器的垂直线形仪器的性能：仅与仪器有关的性能，如仪器的垂直线形、水平线形和动态范围等。、水平线形和动态范围等。探头的性能：仅与探头有关的性能，如探头的入射点、探头的性能：仅与探头有关的性能，如探头的入射点、k k值或折射角、主声束偏离和双峰情况等。值或折射角、主声束偏离和双峰情况等。仪
6、器与探头的综合性能：仪器与探头的综合性能：是指不仅与仪器有关而且与探是指不仅与仪器有关而且与探头有关的性能，如分辨力、盲区、灵敏度余量等。头有关的性能，如分辨力、盲区、灵敏度余量等。2.2.仪器和探头性能及测试仪器和探头性能及测试1)1)垂直线性垂直线性仪器的垂直线性是指仪器屏幕上的仪器的垂直线性是指仪器屏幕上的波高波高与探头与探头接收的接收的信号之间成正比的程度信号之间成正比的程度。垂直线性的好坏垂直线性的好坏影响缺陷定量精度影响缺陷定量精度。垂直线性误差垂直线性误差5%5%（NB/T 47013.3-2015 NB/T 47013.3-2015）（1 1）仪器的性能）仪器的性能2)2)水平
7、线性（时基线性）水平线性（时基线性）仪器水平线性是指仪器屏幕上时基线显示的仪器水平线性是指仪器屏幕上时基线显示的水水平刻度值与实际声程之间成正比的程度，平刻度值与实际声程之间成正比的程度，或者或者说是屏幕上多次底波等距离的程度。说是屏幕上多次底波等距离的程度。仪器水平线性的好坏直接仪器水平线性的好坏直接影响测距精度影响测距精度，进而，进而影响缺陷定位的准确影响缺陷定位的准确。水平线性误差水平线性误差1%1%（NB/T 47013.3-2015 NB/T 47013.3-2015）3)3)动态范围动态范围 动态范围是指仪器屏幕容纳信号大小的能力。动态范围是指仪器屏幕容纳信号大小的能力。动态范围是
8、在增益不变时，示波屏上能分辨动态范围是在增益不变时，示波屏上能分辨的最大反射面积与最小反射面积波高之比。的最大反射面积与最小反射面积波高之比。通常以分贝（通常以分贝（dBdB）表示。）表示。规定仪器的动态范围不小于规定仪器的动态范围不小于26dB26dB。入射点入射点声束轴线与探伤面的交点。声束轴线与探伤面的交点。探头前距离探头前距离斜探头的入射点距底面的距离。斜探头的入射点距底面的距离。斜探头斜探头k k值值斜探头在被探工件中折射角（斜探头在被探工件中折射角（）的正）的正切值，即切值，即k=tg()k=tg()（2 2）探头的性能）探头的性能1)1)斜探头的入射点和前沿距离斜探头的入射点和前
9、沿距离 斜探头的入射点是指其主声束轴线与探测面的交斜探头的入射点是指其主声束轴线与探测面的交点。入射点至探头前沿的距离称为探头的前沿长点。入射点至探头前沿的距离称为探头的前沿长度。度。测定探头的入射点和前沿长度是为了便于对缺陷测定探头的入射点和前沿长度是为了便于对缺陷定位和测定探头的定位和测定探头的K K值。值。2 2）斜探头）斜探头K K值和折射角值和折射角斜探头斜探头K K值是指被探工件中横波折射角的正切值值是指被探工件中横波折射角的正切值。（注意测定斜探头的（注意测定斜探头的K K值或折射角也应在近场值或折射角也应在近场区以外进行。）区以外进行。）斜探头的入射角和钢中折射角关系斜探头的入
10、射角和钢中折射角关系(1)(1)使声束能扫查到整个焊缝截面。使声束能扫查到整个焊缝截面。(2)(2)使声束中心线尽量与主要危害性缺陷垂直，在使声束中心线尽量与主要危害性缺陷垂直，在条件许可时，尽量用条件许可时，尽量用K K大些的探头。薄工件大些的探头。薄工件K K大些大些，厚工件，厚工件K K可小些。可小些。(3)(3)保证有足够的探伤灵敏度。保证有足够的探伤灵敏度。(4)(4)根据检测对象选根据检测对象选K K：如单面焊根部未焊透，选：如单面焊根部未焊透，选K=0.7-1.5K=0.7-1.5，即在，即在K=0.84-1K=0.84-1时检测灵敏度最高。时检测灵敏度最高。探头K值的选择应从以
11、下三个方面考虑:如光从探头考虑：从斜入射往复透过率角度分如光从探头考虑：从斜入射往复透过率角度分析，有机玻璃析，有机玻璃钢折射角钢折射角=40=405050（相当于（相当于K=1K=1左右）往复透过率最高，大于左右）往复透过率最高，大于20%20%30%30%。此。此时检测灵敏度最高。时检测灵敏度最高。=50=506060时，往复透过率时，往复透过率171720%20%。（相当。（相当K=1.5K=1.5）=60=607070时，往复透过率时，往复透过率141417%17%。（相当。（相当K=2K=2）=70=708080时，往复透过率时，往复透过率101014%14%。（相当。（相当K=2.
12、5K=2.5K=3K=3）=80=809090时，往复透过率时，往复透过率10%010%0。即即越大（越大（K K越大），往复透过率越小，灵敏越大），往复透过率越小，灵敏度越小。度越小。当然灵敏度除了探头当然灵敏度除了探头K K值，还有仪器配合。值，还有仪器配合。为保证声束扫查到整个焊缝，探头为保证声束扫查到整个焊缝，探头K K值必须满足：值必须满足：（a a、b b分别为上、下焊分别为上、下焊缝宽缝宽 ）TKOLba21 探头探头K K值的选择及测定值的选择及测定板厚/mmK8-2525-4646-1203.0-2.02.5-1.52.0-1.0 K K值常因斜楔中的声速、探头的磨损不值常因
13、斜楔中的声速、探头的磨损不同，而产生变化，所以必须在试块上测同，而产生变化，所以必须在试块上测出出K K值。值。斜探头斜探头K K值的选择应考虑到多种因素，值的选择应考虑到多种因素，这里仅考虑板厚对这里仅考虑板厚对K K值的要求。值的要求。探头选择原则：探头选择原则：1 1）由于波的衍射，使超声波检测的理论灵敏度）由于波的衍射，使超声波检测的理论灵敏度为为/2/2，因此提高超声波频率，有利于发现更小，因此提高超声波频率，有利于发现更小的缺陷。但是，随着频率的提高，介质中声波散的缺陷。但是，随着频率的提高，介质中声波散射加剧，使声波能量的衰减增加。射加剧，使声波能量的衰减增加。2 2）超声波的频
14、率高，脉冲宽度小，分辨力高，）超声波的频率高，脉冲宽度小，分辨力高，有利于区分相邻的缺陷。有利于区分相邻的缺陷。3 3）超声波的频率高，波长短，半扩散角小，声）超声波的频率高，波长短，半扩散角小，声束指向性好，能量集中，有利于对缺陷进行准确束指向性好，能量集中，有利于对缺陷进行准确定位。但是，近场区长度加大，对探伤不利。定位。但是，近场区长度加大，对探伤不利。3 3）探头主声束偏离和双峰）探头主声束偏离和双峰探头实际主声束与其理论几何中心轴线的偏离探头实际主声束与其理论几何中心轴线的偏离程度程度称为主声束的偏离称为主声束的偏离。平行移动探头，同一反射体产生两个波峰的现平行移动探头，同一反射体产
15、生两个波峰的现象象称为双峰称为双峰。探头主声束偏离和双峰，将会影响对探头主声束偏离和双峰，将会影响对缺陷的定缺陷的定位和判别位和判别。声束声束 不同的颜色表示不同的声压值（能量的强弱）声束的方向性声束的方向性 直声束 斜声束 探头声束特性探头声束特性 探头声束特性是指探头发射声束的扩散情况，常探头声束特性是指探头发射声束的扩散情况，常用轴线上声压下降用轴线上声压下降6dB6dB时探头移动距离（即某处的时探头移动距离（即某处的声束宽度）来表示。声束宽度）来表示。（3）综合性能1 1）灵敏度余量）灵敏度余量 a)a)灵敏度一般是指整个探伤系统（仪器和探头灵敏度一般是指整个探伤系统（仪器和探头）发现
16、最小缺陷的能力。）发现最小缺陷的能力。发现缺陷愈小，灵敏度发现缺陷愈小，灵敏度就愈高。就愈高。b)b)仪器和探头的灵敏度常用仪器和探头的灵敏度常用灵敏度余量灵敏度余量来衡量来衡量。c)c)灵敏度余量，又叫仪器与探头的综合灵敏度；是灵敏度余量，又叫仪器与探头的综合灵敏度；是指仪器最大输出时（指仪器最大输出时（增益、发射强度最大，衰减增益、发射强度最大，衰减和抑制为和抑制为0 0），使规定反射体回波达基准高所需衰），使规定反射体回波达基准高所需衰减的衰减总量。减的衰减总量。d)d)灵敏度余量大，说明仪器与探头的灵敏度高。灵敏度余量大，说明仪器与探头的灵敏度高。在达到所探工件的最大检测声程时，其在达
17、到所探工件的最大检测声程时，其有效灵敏度余量应不小于有效灵敏度余量应不小于10dB10dB。2 2）始脉冲宽度）始脉冲宽度 始波宽度是指在一定的灵敏度下，屏幕上高度超始波宽度是指在一定的灵敏度下，屏幕上高度超过垂直幅度过垂直幅度2020时的始波延续长度。时的始波延续长度。始波宽度与灵敏度有关，灵敏度高，始波宽度大始波宽度与灵敏度有关，灵敏度高，始波宽度大。始波宽度大，盲区大。始波宽度大，盲区大。对于频率为对于频率为5MHz5MHz的探头，宽度不大于的探头，宽度不大于10mm10mm；对于频率为对于频率为2.5MHz2.5MHz的探头，宽度不大于的探头，宽度不大于15mm15mm。3 3）分辨力
18、和信噪比）分辨力和信噪比 分辨力是指在屏幕上分辨力是指在屏幕上区分相邻两缺陷的能力区分相邻两缺陷的能力。能能区分的相邻两缺陷的距离愈小，分辨力就愈高。区分的相邻两缺陷的距离愈小，分辨力就愈高。直探头的远场分辨力应不小于直探头的远场分辨力应不小于30dB30dB，斜探头的远，斜探头的远场分辨力应不小于场分辨力应不小于6dB6dB。信噪比是指屏幕上信噪比是指屏幕上有用的最小缺陷信号有用的最小缺陷信号幅度与无幅度与无用的噪声用的噪声杂波幅度之比杂波幅度之比。信噪比高，杂波少，对探伤有利。信噪比高，杂波少，对探伤有利。信噪比太低，容易引起漏检或误判，严重时甚至信噪比太低，容易引起漏检或误判，严重时甚至无法进行探伤。无法进行探伤。焊缝超声波探伤焊缝超声波探伤 探测条件选择（探测面、探头、试块、耦合剂选探测条件选择（探测面、探头、试块、耦合剂选择等）择等）声速调节声速调节 测入射点（前沿长度）、测入射点（前沿长度）、K值值 距离距离波幅曲线波幅曲线DAC绘制绘制 焊缝超声波探伤焊缝超声波探伤谢谢！谢谢！
