理论教育 如何选择和使用耦合剂进行超声波测量?

如何选择和使用耦合剂进行超声波测量?

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:耦合剂应具有良好的透声性和适宜流动性,不应对材料和人体有损伤作用,同时应便于检测后的清理。在试块上调节仪器和产品检测时应采用相同的耦合剂。斜探头的折射角β或K值应依据材料厚度、焊缝坡口形式及预期检测的主要缺陷种类来选择。1)板厚t=8~46mm的焊缝,以一种K值探头,用一、二次波在焊缝单面双侧进行检测。

如何选择和使用耦合剂进行超声波测量?

1.检测前的准备

焊接工件表面应平整、光滑,其表面粗糙度一般不超过Ra6.3μm。当用4MHz以上的频率检测时,表面粗糙度不得大于Ra3.2μm。若焊接工件表面有飞溅物、氧化皮、凹坑及锈蚀等,则应予以清除,以保证良好的耦合。对于去除余高的焊缝,应将余高打磨到与临近母材平齐。对于保留余高的焊缝,若焊缝表面有咬边,则对较大的隆起和凹陷等也应进行适当的修磨,使其圆滑过渡,以免影响检测结果的评定。在对焊缝进行检测前,应划好检测区段,标记出检测区段编号。

焊缝两侧工件表面的修整宽度P一般根据母材厚度确定。厚度为8~46mm的焊缝采用二次波检测,检测面修整宽度为

P2≥2Kt+50 (8-1)

厚度大于46mm的焊缝采用一次波检测,检测面修整宽度为

P1Kt+50 (8-2)

式中 K——探头K值;

t——母材厚度。

焊接接头的检测宽度为焊缝宽度每侧加热影响区宽度,具体数值根据板厚确定。焊接接头坡口形式及焊缝宽度如图8-7所示。

图8-7 焊接接头坡口形式及焊缝宽度

检测区域应是焊缝本身再加上焊缝两侧相当于母材厚度30%的一般区域,这个区域的宽度最小10mm,最大20mm,如图8-8所示。

图8-8 检查区域

2.耦合剂的选择

应选用适合的液体或糊状物作耦合剂。耦合剂应具有良好的透声性和适宜流动性,不应对材料和人体有损伤作用,同时应便于检测后的清理。典型的耦合剂为水、机油、甘油和糨糊。耦合剂中可加入适量的“润滑剂”或活性剂以便改善耦合性能。在试块上调节仪器和产品检测时应采用相同的耦合剂。

3.检测频率的选择

检测频率一般为2.5~5.0MHz。对于板厚较小的焊缝,可采用较高的频率;对于板厚较大且衰减明显的焊缝,应选用较低的频率。

4.探头K值的选择

用一、二次波单面检测双面焊时,为保证能扫查整个焊缝截面,探头K值必须满足的关系为

K≥(a+b+l0/t (8-3)

式中 a——上焊缝宽度的1/2(mm);

b——下焊缝宽度的1/2(mm);

l0——探头的前沿距离(mm);(www.daowen.com)

t——工件厚度(mm);

K——探头K值。

图8-9 探头K值的选择

在图8-9中,d1=(a+l0/Kd2=b/K

为保证能扫查整个焊缝截面,必须满足d1+d2t,从而得到K≥(a+b+l0/t。一般斜探头K值可根据工件厚度来选择。薄工件采用大K值,以便避免近场区检测,提高定位量精度;厚工件采用小K值,以便缩短行程,减少衰减,提高检测灵敏度,同时还可减少打磨宽度。斜探头的折射角βK值应依据材料厚度、焊缝坡口形式及预期检测的主要缺陷种类来选择。在实际检测时,可按表8-1选择K值。在条件允许的情况下,应尽量采用大K值探头。

8-1 斜探头K检测面及折射角

根据质量要求,检测等级分为A、B、C三级,检测的完善程度A级最低,B级一般,C级最高,检测工作的难度系数按A、B、C的顺序逐级增高。在检验前,应按照工件的材质、结构、焊接方法、使用条件及承受载荷的不同,合理地选用检测级别。A级检测,采用一种角度的探头在焊缝的单面单侧进行检测,只对允许扫查到的焊缝截面进行检测,一般不要求做横向缺陷的检测。当母材厚度大于50mm时,不得采用A级检验。B级检测原则上采用一种角度探头在焊缝的单面单侧进行检测,对整个焊缝截面进行检测。当母材厚度大于100mm时,采用双单双侧检测。其他附加要求是:将对接焊缝余高磨平,以便探头在焊缝上做平行扫查;焊缝两侧斜探头扫查经过的母材部分,要用直探头检查;当焊缝母材厚度大于或等于100mm,窄间隙焊缝母材厚度大于或等于40mm时,一般要增加串列式扫查。

检测时要注意,K值常因工件中的波速变化和探头的磨损而产生变化,所以检测前必须在试块上实测K值,并在以后的检测中经常校验。

对于焊缝下部及热影响区的纵向缺陷,可用半跨距法进行检测。对其余部分,当内面做过适当整形,又不能从其他面进行半跨距检查时,可用全跨距法检测。由于靠近焊缝的母材缺陷会干扰焊缝的横波检测,因其对其可用直探头检测。

5.检测面的选择

(1)纵向缺陷 为了发现纵向缺陷,常采用以下三种方式进行检测。

1)板厚t=8~46mm的焊缝,以一种K值探头,用一、二次波在焊缝单面双侧进行检测。

2)板厚46<t≤120mm的焊缝,以一种K值探头用一次波在焊缝两面双侧进行检测,若受几何条件限制,则也可在焊缝两面单侧或焊缝单面双侧采用两种K值探头进行检测。

3)板厚t≥120mm的焊缝,用两种K值探头采用一次波在焊缝两面双侧进行检测。两种探头的折射角相差应不小于10°。

4)不同的超声波检测标准,对焊缝表面修磨要求也有区别,如图8-10所示。

图8-10 焊缝表面修磨要求

a)不修磨 b)部分修磨到轮廓光滑 c)部分修磨到轮廓接近平坦 d)完全磨平

(2)横向缺陷 为发现横向缺陷,常采用以下三种方式检测。

1)在已磨平的焊缝及热影响区表面,以一种(或两种)K值探头,用一次波在焊缝两面做正、反两个方向的全面扫查,如图8-11a所示。

图8-11 横向缺陷的扫查

2)用一种(或两种)K值探头的一次波,在焊缝两面双侧做斜平行检测,声束轴线与焊缝中心线夹角成10°~20°,如图8-11b所示。

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