中 华 人 民(mín) 共 和 國(guó) 机 械 工 业 部 部 标 准
JB 4009─85
接触式超声纵波直射探伤方法
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本标准规定了以超声探头与被检物(wù)直接触的方式进行纵波直射探伤时遵守的一般规则。
1方法概要
以接触式超声脉冲回波法进行纵波直射探伤时,通常采用(yòng)单压電(diàn)晶片的探头发射高频超声波脉冲，通过适当的耦合剂垂直地射入被检验材料。当材料内部有(yǒu)一反射體(tǐ)（包括缺陷及其他(tā)能(néng)反射超声的物(wù)體(tǐ)）时，超声能(néng)量便从该处反射回来，被探头接收，转变為(wèi)電(diàn)脉冲信号，经電(diàn)子仪器放大后在荧光屏上以脉冲波形式显示出来。根据反射回波的有(yǒu)无，回波的幅度及出现回波的范围，可(kě)判断反射體(tǐ)的有(yǒu)无、深度位置和大小(xiǎo)，根据底波减弱的程度，也可(kě)判断缺陷和材质衰减情况。
注：脉冲回波法只能(néng)探测出能(néng)将超声能(néng)量反射至探头的那部份反射體(tǐ)或缺陷的面积，因此，在某些情况下，被检物(wù)内部虽有(yǒu)一较大缺陷，如其主要平面并不与超声波束垂直，反射波幅度就很(hěn)低，因而不能(néng)准确判断其真实尺寸.
2术语
2.1AVG曲線(xiàn)
把垂直于超声波声束的圆形平面缺陷当作反射源，对应反射源各种大小(xiǎo)，在正交座标的横轴上表示晶片到反射源的距离，并在纵轴上显示出相对反射高度,通常以缺陷波高F与无缺陷部位底波高度ＢG之比的分(fēn)贝（dB）数表示。这就称為(wèi)AVG曲線(xiàn)图，亦称DGS曲線(xiàn)图。
2.2"距离─幅度"曲線(xiàn)
在使用(yòng)一定的频率和晶片直径及规定的探伤灵敏度情况下，测得某个反射體(tǐ)在不同距离时产生回波的高度变化所构成的曲線(xiàn)，亦称DAC曲線(xiàn)。
2.3 当量缺陷直径
把垂直于超声波声束的圆形平面缺陷当作反射源。探伤时如缺陷回波高度与此圆形平面缺陷的回波高度和距离都相同，则该圆形平面的直径就是该缺陷的当量直径。
2.46dB法─即*大回波高度降低一半（6dB）的测量方法。
3人员与设备
3.1 人员
从事探伤的技术人员和操作者应具有(yǒu)必要的业務(wù)知识，并有(yǒu)有(yǒu)关部门颁发的相应资格证书。
3.2 设备
超声探伤系统：包括超声探伤仪、高频電(diàn)缆和探头，其各种性能(néng)应按有(yǒu)关标准进行测试，并符合相应标准的要求。由探伤者测试的主要项目有(yǒu):
a. 垂直線(xiàn)性及动态范围;
b. 时基線(xiàn)性(水平線(xiàn)性);
c. 灵敏度余量;
d. 遠(yuǎn)距离分(fēn)辨率;
e. 直探头的声轴偏移;
f. 盲區(qū)。
3.3 试块
3.3.1 标准试块（校准试块）
用(yòng)于探伤系统的性能(néng)测试或灵敏度调整。其材质、形状和尺寸应符合有(yǒu)关标准的规定。
3.3.2 对比试块（参考试块）
用(yòng)于调整探伤系统的灵敏度或比较缺陷的大小(xiǎo)。一般采用(yòng)与被检验材料声學(xué)性能(néng)和表面状态相同或类似的材料制成。
4检验方法
4.1 探伤面的选择
应根据被检物(wù)加工工艺，选择*可(kě)能(néng)发现缺陷的探伤面。但一般应从两个相互垂直的方向进行探伤。
4.2 探伤面
探伤表面上不应有(yǒu)松散的锈皮、焊接飞溅和附着的异物(wù)，不均匀或较厚的涂层。探伤表面也不应是铸造和锻造的不平整表面、粗加工面，热处理(lǐ)后的粗糙表面等，否则应采用(yòng)机械加工或其他(tā)适当的方法进行修整。一般情况下，均匀附着的氧化层，金属或非金属涂覆层等可(kě)不去除。
4.3 耦合
為(wèi)获得稳定的耦合状态，在曲面探伤时，探头上可(kě)加用(yòng)弧形接触块。在平面上探伤时，可(kě)采用(yòng)带有(yǒu)软保护膜的直探头。
直接接触法探伤的耦合剂可(kě)用(yòng)机油，润滑脂、水、化學(xué)浆糊、甘油、水玻璃等介质。在光滑平面上，这些耦合剂的作用(yòng)相似。但在垂直面或曲面探伤时，以采用(yòng)粘度较大的耦合剂為(wèi)宜。
4.4 扫查
应根据被检验工件的几何形状，可(kě)能(néng)存在缺陷的方向，应用(yòng)要求及探伤的经济效果等因素决定采用(yòng)**的连续扫查或分(fēn)區(qū)的间歇扫查，扫查方式有(yǒu)自动扫查和手工扫查。在连续扫查中，探头在探伤面上的扫查轨迹应保证在一定的探伤灵敏度下，达到100%的覆盖率。自动扫查时应采用(yòng)机械化装置使工件移动或探头移动，扫及整个被检验表面。并采用(yòng)電(diàn)子或目视方法监视探头和工件的耦合情况，以确保有(yǒu)均一的探伤灵敏度。在手工扫查时，扫查速度一般不应大于每秒(miǎo)150mm。进行间歇扫查时应根据要发现缺陷的面积和形状，决定间歇扫查的距离。
4.5 探头频率和尺寸的选择
4.5.1 选择频率时应考虑的因素
采用(yòng)较高探伤频率易于得到窄的脉冲波，容易探出近表面缺陷，也能(néng)提高缺陷的检出能(néng)力。高频超声束的指向性较好，能(néng)对缺陷**定位。但当声波波長(cháng)与金属晶粒尺寸可(kě)比拟时，超声在晶粒上产生漫散射，造成草(cǎo)状回波，能(néng)量衰减严重。因此高频超声波不易穿透粗晶粒材料。此外，在较粗糙的探伤面上高频超声也不易射入。一般说来选用(yòng)频率的上限由衰减及草(cǎo)状回波（信噪比）决定。下限由探测灵敏度，脉冲宽度及指向性等决定。通常使用(yòng)的探伤频率為(wèi)1─5ＭＨz。
4.5.2 选择探头尺寸时应考虑的因素
接触式探伤用(yòng)的直探头其晶片通常為(wèi)圆形。探头声束的近场由公式
N=晶片直径（D）平方/4λ
决定。
式中：N ─為(wèi)近场距离，mm；
D ─為(wèi)晶片直径，mm；
λ─為(wèi)波長(cháng)，mm。
近场區(qū)内声束中的声压变化不规则，故一般不能(néng)在近场區(qū)进行定量探伤。在近场區(qū)声束有(yǒu)一焦点，焦点的直径约為(wèi)1/4D（以6dB法测定）。焦点上的声压*大，缺陷的回波也*高。声束在近场區(qū)遠(yuǎn)处以半扩散角θ/2 (以6dB法测定)扩散，而sinθ/2=0.51D/λ 。故当频率不变时，晶片直径大则扩散角小(xiǎo)。一般在近距离（或小(xiǎo)直径工件）时可(kě)采用(yòng)较小(xiǎo)的晶片，距离较大时应采用(yòng)较大晶片。
4.6 探伤灵敏度的调整
4.6.1 试块法
把适当的标准试块或对比试块中的人工缺陷或底面回波高度调整至预定值的方法。通常可(kě)用(yòng)一定规格的探头，探测一组试块，将不同声程时规定的平底孔回波高度画成距离─幅度（DAC）曲線(xiàn)，供现场探伤时使用(yòng)。使用(yòng)试块调整探伤灵敏度时，应对试块和工件表面情况和材质的差异进行补偿。
4.6.2 底波法
把被检验材料无缺陷部分(fēn)底波高度调整至规定值的方法。调整后通常再要用(yòng)衰减器，把灵敏度提高一定的量（按具體(tǐ)标准或灵敏度要求确定）进行探伤。这种方法除能(néng)校正由材料探伤面不同而引起的耦合变化外，在厚工件探伤时对深部缺陷还能(néng)进行材质衰减补偿。
4.6.3 灵敏度调整方法的选择
通常应按检验标准或规范调整探伤灵敏度。如无规定，当材料衰减不显著,,且探伤面与试块表面粗糙度相似，底面与探伤面平行时，则上述两种调整灵敏度的方法均可(kě)适用(yòng)。但当材料衰减显著或厚度在50mm以上时，由于材质衰减将影响缺陷回波高度，此时，对于深部缺陷宜采用(yòng)底波法。
4.6.4 曲面探伤
可(kě)根据所用(yòng)探头，选定适用(yòng)的AVG曲線(xiàn)，或按有(yǒu)关标准或探头制造厂提供的曲面探伤灵敏度修正曲線(xiàn)，或用(yòng)与探伤面曲率大致相同(0.7─1.1倍曲率半径)的对比试块进行探伤灵敏度的调整。
5缺陷表示方法
5.1 缺陷回波用(yòng)当量直径来表示，一般可(kě)采用(yòng)下列方法:
5.1.1 根据缺陷回波高度（F）与工件无缺陷部分(fēn)的底波高度（ＢG）之比，即以dB值表示的F/ＢG值，从适用(yòng)的AVG曲線(xiàn)图，查出缺陷的当量大小(xiǎo)。曲面探伤及材料有(yǒu)明显衰减时应进行修正。但**次底波(Ｂ1)与**次底波(Ｂ2)之比在9dB以下时无须作衰减修正。
5.1.2 根据缺陷回波高度与用(yòng)试块法取得的DAC曲線(xiàn)上相应高度之比的dB值，按波高与缺陷面积成比例的关系可(kě)得出缺陷当量。但需进行试块与工件表面光洁度及材质不同而引起的衰减修正。
5.2 缺陷范围的测定
5.2.1 对大于声束直径的缺陷，可(kě)用(yòng)6dB法测定其范围，即探头移动到回波高度降低至*高回波高度的1/2处测定的缺陷面积，此面积应大于该深度处的6dB声束直径。
5.2.2 按有(yǒu)关标准或供需双方协议，在某一探伤灵敏度下将大于指定缺陷波高的探头移动范围作為(wèi)缺陷范围。
5.2.3 底波下降程度及范围的测定应按有(yǒu)关标准或供需双方协议，底波高度下降至某个百分(fēn)数或一定dB值时（耦合和工件几何形状造成的原因除外），虽然没有(yǒu)缺陷回波，也应按缺陷处理(lǐ)，记录其下降幅度及范围。
5.3 其他(tā)表示方法，按有(yǒu)关标准或供需双方协议的规定执行。
6检验报告
检验报告应包括下列内容：
a. 工件名称、图号、材料、热处理(lǐ)状态;
b. 工件编号、炉号、合同号、探伤部位;
c. 采用(yòng)的标准或技术条件;
d. 探伤条件包括探伤仪型号，所用(yòng)探头的类别，晶片尺寸、频率、有(yǒu)否用(yòng)软保护膜，使用(yòng)的标准试块、灵敏度调整方法，扫查方法及耦合剂等。
e. 表示探伤面尺寸的工件草(cǎo)图、缺陷位置、缺陷大小(xiǎo)、其他(tā)有(yǒu)必要说明的情况及底波衰减状态等探伤结果。
f. 探伤者姓名、资格等级、证号及探伤日期等。
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附加说明:
本标准由机械工业部上海材料研究所提出并归口。
本标准由机械工业部上海材料研究所负责起草(cǎo)。
本标准主要起草(cǎo)人：陈祝年