中 华 人 民(mín) 共 和 國(guó) 國(guó) 家 标 准
GB 11343-89
接触式超声斜射探伤方法
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1主题内容与适用(yòng)范围
本标准规定了接触式A型显示超声斜射纵波、横波、瑞利波、莱姆波的检验技术及它们的校准,同时对系统设备作了适当的规定。
本标准适用(yòng)于常规超声探伤中超声探头与被检物(wù)直接接触进行的斜射探伤。
2引用(yòng)标准
ZB Y 230-84 A型脉冲反射式超声探伤仪通用(yòng)技术条件
ZB Y 231-84 超声探伤用(yòng)探头性能(néng)测试方法
ZB Y 232-84 超声探伤用(yòng)1号标准试块技术条件
ZB J 04001-87 A型脉冲反射式超声探伤系统工作性能(néng)测试方法
3一般规定
3.1 超声斜射探伤方法应根据材料的几何形状以及缺陷可(kě)能(néng)存在的位置、形状、大小(xiǎo)、方向和反射率来选择波束方向和振动模式。
3.2 操作者需持有(yǒu)國(guó)家有(yǒu)关主管部门颁发的并与其工作相适应的资格证书。
3.3 如需定量进行超声斜射探伤,则仪器适用(yòng)的垂直線(xiàn)性和水平線(xiàn)性都应按ZB Y 230标准校验或检验机构和要求检验单位双方同意的其他(tā)方法校验。
3.4 检验前应按ZBJ04001标准校准探伤系统。
3.5 检验结果按被检产品验收技术条件或规定的标准作出评定。
4检验系统
4.1 仪器
超声探伤仪应符合ZBY230标准,如对探伤仪有(yǒu)特殊要求也可(kě)用(yòng)产品承检单位和送检单位双方同意的其他(tā)方法校验。
4.2 探头
斜射横波检测探头应符合ZB Y 231标准,探头上应附有(yǒu)能(néng)按需要的角度和波型并能(néng)向被检物(wù)传递超声波的斜楔。其他(tā)探头也可(kě)参照ZBY231标准执行。
4.3 耦合剂
4.3.1 探头斜楔和被检物(wù)检查表面间应施加足够的耦合剂,以保证检测时具有(yǒu)良好的声耦合。
4.3.2 耦合剂通常為(wèi)液體(tǐ)或糊状體(tǐ),典型的耦合剂為(wèi)机油、水、甘油、浆糊、水溶性油和油脂等。耦合剂可(kě)添加防锈剂或润湿剂。选择的耦合剂应对产品或工艺无害。
4.3.3 不适于探伤的表面必须用(yòng)适当的方法进行加工。在适于探伤后应根据被检材料的表面粗糙度和探测位置取向选择合适的耦合剂,一般来说检查表面粗糙或倾斜的材料时需用(yòng)较高粘度耦合剂。检验时用(yòng)的耦合剂须与校准时用(yòng)的相同。
4.4 校准用(yòng)试块
4.4.1 具有(yǒu)已知尺寸人工反射體(tǐ)的试块都能(néng)作為(wèi)校准用(yòng)试块。
4.4.2 人工反射體(tǐ)的形状可(kě)以是横孔、刻槽或平底孔。
4.4.3 试块应采用(yòng)与被检物(wù)具有(yǒu)相同声速、衰减、曲率和表面粗糙度的材料。若不能(néng)满足这些条件,则应在产品检查时引起的影响作适当修正,对不同具體(tǐ)产品的修正方法应列入产品验收标准中。
4.4.4 检测时应根据相应的标准和有(yǒu)关规定选用(yòng)校准用(yòng)试块,校准用(yòng)试块不得混杂使用(yòng)。
4.5 检验时和校准时被检物(wù)表面温度差应在±14℃内,以免在斜楔材料内产生较大的衰减和声速差异。
5斜射横波检验技术和校准
5.1 检验技术
5.1.1 *常用(yòng)的斜射横波折射角应在40°-75°范围内,折射角在80°-85°时易在材料表面同时产生瑞利波,这种角度范围内的斜射波应受到限制。
5.1.2 斜射横波检验通常采用(yòng)单探头型式。也可(kě)采用(yòng)双探头型式。探伤时应充分(fēn)估计可(kě)能(néng)产生的缺陷类型及缺陷产生的方向,以便使超声束射向缺陷而产生*理(lǐ)想的反射。如果缺陷的方向是任意的,则常需要用(yòng)多(duō)个声束方向检查或将声束转动。
5.2 校准
5.2.1 斜射横波探伤由于探测对象不同,因此使用(yòng)的频率和探头型式以及他(tā)们使用(yòng)的试块也各不相同。如被检物(wù)有(yǒu)适当的几何形状,则被检物(wù)本身就能(néng)提供更為(wèi)可(kě)靠的校准。
5.2.2 在具體(tǐ)产品的探伤规程中应写明使用(yòng)频率、探头和试块型式等。需要时应作出距离─幅度校准線(xiàn)。
5.2.3 在常用(yòng)的声程范围内,斜探头的距离特性曲線(xiàn)往往各不相同,因此在制作校准曲線(xiàn)时必须用(yòng)实际探伤用(yòng)的探头。
6斜射纵波检验技术和校准
6.1 检验技术
6.1.1 斜射纵波的折射角為(wèi)1°-40°(此时同时存在很(hěn)弱的斜射横波)。
6.1.2 斜射纵波探伤时总是同时存在横波,因此校准测距标度时应予注意,不要错误引用(yòng)行程时间较大的横波信号进行校准。
6.1.3 在斜射纵波范围内一般应用(yòng)的探头可(kě)分(fēn)三组即:单晶探头、平行声束的双晶探头和交叉声束的双晶探头。
6.1.3.1 单晶探头
a. 斜射纵波范围的单晶探头应用(yòng)不多(duō),一般单晶探头可(kě)在轴类的端头利用(yòng)直接反射或角反射探测缺陷。
当预期缺陷的主要反射面角度為(wèi)已知时,则检验用(yòng)声束的角度应与此反射面垂直。在缺陷可(kě)能(néng)存在的區(qū)域,应在声束与缺陷主要平面相互垂直的条件下对材料进行扫查。
b. 在特殊情况下奥氏體(tǐ)不锈钢焊缝可(kě)采用(yòng)斜射纵波探伤。
6.1.3.2 平行声束双晶探头
当反射體(tǐ)的声程较近时, 為(wèi)避免斜楔中的杂波,可(kě)采用(yòng)分(fēn)开的发射和接收探头或双晶探头。在双晶探头中,发射晶片及其斜楔与接收晶片及其斜楔用(yòng)隔声材料分(fēn)开,以防止串音。发射声束和接收声束基本上是平行的。
6.1.3.3 交叉声束斜射纵波双晶探头
此种探头使声束直接在被检表面下方交叉,虽能(néng)改善近表面分(fēn)辩力,但检测的深度受晶片尺寸和声束角度的限制。该种探头主要用(yòng)于测厚或检查平行于探测面的反射體(tǐ),如夹层等缺陷。对探测的深度校准以及对仪器以一收一发方式工作时均需特别小(xiǎo)心。
6.2 校准
6.2.1 斜射纵波探伤应根据不同的探测对象、使用(yòng)频率和探头型式采用(yòng)不同的试块。如被检物(wù)有(yǒu)适当的几何形状,则被检物(wù)本身就能(néng)提供更為(wèi)可(kě)靠的校准。
6.2.2 在具體(tǐ)产品的探伤规程中,应写明使用(yòng)频率、探头和试块型式等。需要时应作出距离─幅度校准線(xiàn)。
6.2.3 在常用(yòng)的声程范围内,斜探头的距离特性曲線(xiàn)往往各不相同,因此在制作校准曲線(xiàn)时必须用(yòng)实际探伤的探头。
7瑞利波检验技术和校准
7.1 检验技术
7.1.1 在检查面上瑞利波与检查面法線(xiàn)成90°方向传播,在厚度大于两个波長(cháng)的材料中,瑞利波的能(néng)量大约穿透一个波長(cháng)的深度。由于能(néng)量以指数形式分(fēn)布,一半能(néng)量集中在四分(fēn)之一的λ(波長(cháng))深度表层内。
7.1.2 当瑞利波传播中碰到棱边时,若棱边曲率半径R大于5倍波長(cháng),瑞利波可(kě)不受阻碍地完全通过,当R逐渐变小(xiǎo)时,部分(fēn)瑞利波能(néng)量被棱边反射,当R≤λ(波長(cháng))时反射能(néng)量*大。因此,在超声波探伤中瑞利波常被用(yòng)来探测工件表面和近表面的缺陷。
7.1.3 由于波長(cháng)改变后透入深度也改变,所以可(kě)用(yòng)改变瑞利波频率的方法来估计开裂面与瑞利波传播方向垂直的裂纹深度。
7.2 校准
7.2.1 瑞利波需用(yòng)表面几何形状的突变(即转角处、方形槽等)作為(wèi)距离校准的参考。荧光屏上的扫描線(xiàn)应按探头至对比试块上反射體(tǐ)的距离加以校准。
7.2.2 在幅度校准中应考虑到瑞利波的透入深度与频率有(yǒu)关,因此在有(yǒu)关要求中,应说明供校准用(yòng)的参考反射體(tǐ)允许缺陷的*大埋藏深度。检验用(yòng)的频率f 按下式计算:
ｆ ≈ＶR４ｄ
式中: ｆ──使用(yòng)频率,Ｈz;
ＶR─ 材料中瑞利波速度,mm/s;
ｄ──参考反射體(tǐ)埋藏深度,mm。
8莱姆波检验技术和校准
8.1 检验技术
8.1.1 莱姆波传播时与检查面法線(xiàn)成90°方向传播,并以椭圆形的质点振动充满薄板。根据材料厚度和检查用(yòng)频率,莱姆波振动存在于不同数目的层中,并以低于瑞利波至接近于纵波的速度传播。
8.1.2 莱姆波对厚度至5个波長(cháng)的材料(根据同样材料的厚试样瑞利波速度)*為(wèi)有(yǒu)效,能(néng)同时发现检查面和其对面上的表面缺陷。被检物(wù)板厚的变化将导致莱姆波振动模式的改变。
8.1.3 莱姆波可(kě)用(yòng)来测量板状被检物(wù)厚度、探测分(fēn)层、裂纹等缺陷和检验复合材料板的粘结质量等。
8.2 校准
8.2.1 莱姆波的相速度与超声波的频率以及被检物(wù)板厚有(yǒu)关,同时又(yòu)与入射纵波的入射角有(yǒu)关,需要的参考反射體(tǐ)可(kě)以是厚度有(yǒu)差别的反射體(tǐ)或是人工反射體(tǐ)。荧光屏上的扫描線(xiàn)应按探头至对比试块上的参考反射體(tǐ)的距离加以校准。
8.2.2 為(wèi)从反射體(tǐ)获得一校准指示应以*大允许缺陷量选择适用(yòng)的莱姆波类型和模式。
9检验数据的记录和报告
9.1 每次检验应按下列内容要求记录
a. 工件名称和检验日期;
b. 操作者姓名和资格等级;
c. 使用(yòng)的仪器名称、制造厂、型号及序号;
d. 耦合剂种类、探头電(diàn)缆長(cháng)度、手工扫查或自动扫查等安置情况;
e. 探头的类型、频率、晶片尺寸、斜楔及声束的振动模式;
f. 為(wèi)重复此检验所需的参考标准及校准数据;
g. 规范要求记录的信号资料或检验结果,包括:缺陷的数量、类型、大小(xiǎo)和位置等。
9.2 按检验物(wù)的具體(tǐ)检测要求或标准的检测要求写出检验报告。
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附加说明:
本标准由中华人民(mín)共和國(guó)机械電(diàn)子工业部提出。
本标准由國(guó)内无损检测标准化技术委员会归口。
本标准由上海材料研究所负责起草(cǎo)。
本标准主要起草(cǎo)人宓中玉、陈祝年、陈金宝。