缺陷回波高度与缺陷大小及距离有关。大小相同的缺陷由于距离不同。回波高度也不相同。描述某一确定反射体回波高度随着距离变化的关系曲线称为距离-波幅曲线。它是AVG曲线的特例。距离-波幅曲线由定量线、判废线和评定线组成。评定线和定量线之间(包括评定线)称为Ⅰ区,定量线与判废线之间(包括定量线)称为Ⅱ区,判废线及其以上区域称为Ⅲ区。
焊缝检测常用试块为CSK—ⅠA、CSK—ⅡA、CSK—ⅢA、CSK—ⅣA试块。CSK—ⅠA试块是标准试块,是在ⅡW试块基础上改进后得到的。其结构及主要尺寸见图8-12。CSK—ⅠA试块有三点改进:首先,将直孔ϕ50mm改为ϕ50mm、ϕ44mm、ϕ40mm台阶孔,以便于测定横波斜探头的分辨力;其次,将R100mm改为R100mm、R50mm阶梯圆弧,以便于调整横波扫描速度和检测范围;最后,将试块上标定的折射角改为K值(K=tanβ),从而可直接测出横波斜探头的K值。
图8-12 CSK—ⅠA试块的结构及主要尺寸
表8-2 CSK—ⅣA标准试块尺寸 (单位:mm)
CSK—ⅡA试块(见图8-13)、CSK—ⅢA试块(见图8-14)、CSK—ⅣA试块(见图8-15)是JB/T 4730.3—2005标准中规定的焊缝超声波检测用的横孔标准试块,主要用于测定横波距离-波幅曲线、斜探头的K值和调整横波扫描速度和灵敏度等。CSK—ⅡAm试块(见图8-16)适用于壁厚为6~8mm的焊缝。CSK—ⅣA标准试块尺寸见表8-2。
图8-13 CSK—ⅡA试块
图8-14 CSK—ⅢA试块
图8-15 CSK—ⅣA试块
图8-16 CSK—ⅡAm试块
距离-波幅曲线有两种形式:一种是波幅用dB值表示作为纵坐标,距离为横坐标,称为距离-dB曲线;另一种是波幅以毫米(或%)表示作为纵坐标,距离为横坐标,在实际检测中将其绘在显示屏面板上,称为面板曲线。距离-波幅曲线的灵敏度见表8-3。
表8-3 距离-波幅曲线的灵敏度(JB/T 4730.3—2005)
距离-波幅曲线与实用AVG曲线一样可以实测得到,也可由理论公式或通过AVG曲线得到,但在三倍近场区内只能实测得到。由于距离-波幅曲线是在实际检测中经常利用试块实测得到的,因此这里仅以CSK—ⅢA试块为例介绍距离-dB曲线的绘制方法及其应用。
(1)距离-dB曲线的绘制(设板厚为30mm)
1)测定探头的入射点和K值,并根据板厚按水平或深度调节扫描速度,一般为1∶1,这里按深度1∶1调节。
2)将探头置于CSK—ⅢA试块上,衰减48dB(假定),调增益旋钮,使深度为10mm的ϕ1×6孔的最高回波高度达基准高的60%,记下这时的衰减器读数和孔深,然后分别检测不同深度的ϕ1×6孔,使增益旋钮保持不动,用衰减器将各孔的最高回波高度调至基准高的60%,记下相应的dB值和孔深,填入表8-4,并将板厚为30mm对应的定量线、判废线和评定线的dB值填入表8-4中(在实际检测中,只要测到60mm孔深即可)。
表8-4 部分孔深与波幅的对应数值
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3)利用表8-4中所列数据,以孔深为横坐标,以dB值为纵坐标,在坐标纸上描点绘出定量线、判废线和评定线,标出Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区,并注明所用探头的频率、晶片尺寸和K值,如图8-17所示。
图8-17 距离-波幅曲线
图8-18 DAC曲线的制作方法
1—斜探头 2—参考试块 3—参考反射体 4—距离幅度校正曲线(DAC) 5—50%DAC X、Y、Z—探头位置
4)用深度不同的两孔校验距离-dB曲线,若不相符,则应重测。
5)直接绘在探伤仪显示屏上的DAC曲线的制作步骤为:将时基线校正到所要使用的全检测范围,选择制作DAC曲线所要使用的横孔,调整探头位置,从具有最高反射的孔获得最大回波高度,然后调整增益,将该孔回波调到显示屏满刻度的80%,将回波峰值位置标在显示屏上,不改变仪器增益,将探头依次放在其他孔产生最大波幅的位置,并将回波峰值标在显示屏上,将显示屏或坐标纸上标出的各点连起来,即可得到专用探头的DAC曲线,如图8-18所示。
6)衰减和传输损失的修正。在调整最小扫查灵敏度或测试与横孔DAC曲线有关的回波高度时,若焊缝母材区和制作DAC曲线用试块之间的衰减或耦合差超过2dB,则应进行修正。衰减和传输损失的测定方法如图8-19所示。
图8-19 衰减和传输损失的测定方块
a)波高V b)波高W
衰减的测定方法:使用一对相同的横波探头,其声束角度在40°~50°之间,频率与随后焊缝检测用的探头相同,测试探头的晶片尺寸,应使声束呈V字形传播的声程X约为近场区长度的3倍以上,然后用单晶斜探头按常规方法校正时基线,将两探头置于被检材料上,使声束呈V字形传播,移动探头使回波高度最大,并记下波高V(单位为dB)及回波声程X(单位为mm),再将探头重新布置,使声束呈W形传播,记下波高W(单位为dB)及回波声程Y(单位为mm)。则衰减系数A(单位为dB/mm)为
传输损失的测定方法:校正时基线,测出图8-19中试块和被探材料V形直通信号之间的波高差E(单位为dB),记下试块声程R1(单位为mm)和被检材料声程R2(单位为mm),按衰减系数A和修正回波高度差E,计算修正的波高Ec为
Ec=E+2R2A (8-5)
计算声程为R1和R2时的底面回波高度差F(单位为dB),则传输损失B(单位为dB)为
B=Ec-F (8-6)
(2)距离-dB曲线的应用
1)了解反射体波高与距离之间的对应关系。
2)调整检测灵敏度。标准要求焊缝检测灵敏度不低于评定线。这里板厚为30mm,评定线为ϕ1×6-9dB,二次波检测最大深度为60mm,由距离-波幅曲线可知测长灵敏度为29dB,因此将衰减器调到29dB时灵敏度就调好了。若考虑耦合补偿3dB,则灵敏度为26dB。在实际检测过程中还应定期利用某一深度的孔来校正检测灵敏度。
3)比较缺陷大小。例如,在检测中发现两缺陷。缺陷1:df1=30mm,波高为45dB。缺陷2:df2=50mm,波高为40dB。试比较两者的大小。由距离-波幅曲线可知:d=30mm,ϕ1×6孔的波高为47dB,所以缺陷1当量为ϕ1×6+45dB-47dB=ϕ1×6-2dB;d=50mm,ϕ1×6孔的波高为41dB,所以缺陷2当量为ϕ1×6+40dB-41dB=ϕ1×6-1dB。不难看出缺陷1小于缺陷2。
4)确定缺陷所处区域。例如,在检测中发现一缺陷,df1=20mm,波高为45dB,另一缺陷,df2=60mm,波高为40dB。由距离-波幅曲线可知:d=20mm,定量线为46dB,缺陷1的波高为45dB(<46dB),在定量线以下,即Ⅰ区,故不必测长;d=60mm,定量线为35dB,缺陷2的波高为40dB(>35dB),在定量线以上,即Ⅱ区,应测定缺陷长度。
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