超声波探伤操作工艺规程

第一篇：超声波探伤操作工艺规程

超声波探伤操作工艺规程 1.主题内容与适用范围

1.1本规程规定了检测人员资格、仪器探头试块、检测范围、方法和质量分级等。

1.2 本规程采用A型脉冲反射型超声探伤仪器对钢板、锻件和焊缝进行检测。

1.3 本规程按JB4730.3-2005编制，符合《容规》和GB150-1998的要求。

1.4 检测工艺卡是本规程的补充，必要时由III级人员按合同要求编制，其检测参数规定的更具体。引用标准

JB4730-2005《承压设备无损检测》

JB/T 7913-1995 《超声波检测用钢制对比试块的制作与校验方法》

JB/T 9214-1999《A型脉冲反射式超声波探伤系统工作性能 测试方法》

JB/T 10061-1999 《A 型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件》

JB/T 10062-1999《超声探伤用探头性能测试方法》

JB/T 10063-1999《超声探伤用1号标准试块技术条件》 GB150-1998《刚制压力容器》检测人员

3.1 从事承压设备的原材料、零部件和焊接接 头无损检测的人员，应按照 特种设备无 损检测人员考核与监督管理规则 的要求 取得相应无损检测资格。

3.2 无损检测人员资格级别分为 Ⅲ（高）级、Ⅱ（中）级和 Ⅰ（初）级。取得不同无损 检测方法各资格级别的人员，只能从事与 该方法和该资格级别相应的无损检测工作，并负相应的技术责任。

1.4 仪器、探头和试块

1.4.1 仪器和探头

现使用仪器为汕头超声仪器厂生产的CTS-22和CTS-26型仪器以及CTS-2000数字超声探伤仪和武汉科声超声仪器厂生产KS-1030数字超声探伤仪及探头。

a 仪器和探头的组合灵敏度：在达到所检工件最大声程时，其灵敏度余量应≥10dB。

b 衰减器精度：80 dB 以上连续可调，步进级每档 不大于2dB 精度为任意相邻 12 dB 误差在±1dB 以内，最大累计误差不大于 1dB。

c 水平线性：水平线性误差不大于1%。

d 垂直线性：在荧光屏满刻度的80%范围内呈线性显示，垂直线性误差不大于5%。

e 探头

（1）晶片面积一般不应大于 5002mm 且任一 边长原则上不大于 25 mm。

（2）单斜探头声束轴线水平偏离角不应大于2。，主声束垂直方向不应有明显的双峰。

f 超声探伤仪和探头的系统性能

（1）在达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10dB（2）仪器和探头的组合频率与公称频率误差 不得大于 ±10%。

（3）仪器和直探头组合的始脉冲宽度（在基 准灵敏度下）对于频率为5MHz的探头，宽度不大于10 mm。对于频率为 2.5MHz的探头，宽度不大于15mm。

（4）直探头的远场分辨力应不小于30dB斜探头的远场分辨力应不小于6dB。

1.4.2 试块

a 试块应采用与被检工件相同或近似声学性能的材料制成，该材料用直探头检测时，不得有大于φ2mm平底孔当量直径的缺陷。

b 标准试块的其他制造要求应符合JB/T10063和JB/T7913-1995 的规定。c 现场检测时，也可采用其他形式的等效试块。

1.5 检测的一般方法

1.5.1 检测复盖率

检测时，探头的每次扫查复盖率应大于探头直径的15%。

1.5.2探头的移动速度

探头的扫查速度不应超过150mm/s。当采用自动报警装置扫查时，不受此限。

1.5.3扫查灵敏度

扫查灵敏度通常不低于基准灵敏度。

1.5.4耦合剂

采用机油、浆糊、甘油和水等透声性好，且不损伤检测表面的耦合剂。

1.5.5检测面

a检测面和检测范围的确定原则上应保证检查到工件被检部分的整个体积。对于钢板和锻件应检查到整个工件；而对熔接焊缝则应检查到整条焊缝。

b检测面应经外观检查合格，所有影响超声检测的锈蚀、飞溅和污物都应予以清除，其表面粗糙度应符合检测要求。

1.6 校准

校准应在基准试块上进行，校准中应使超声主声束垂直对准反射体的轴线，以获得稳定的和最大的反射信号。

1.6.1仪器校准

在仪器开始使用时，应对仪器的水平线进行测定，测定方法按JB/T10061的规定进行。在使用过程中，每隔三个月至少应对仪器的水平线和垂直线性进行一次测定。

1.6.2探头校准

在探头开始使用时，应对探头进行一次全面的校准。测定方法按JB/T10062的有关规定进行。

a斜探头校准

使用前，斜探头至少应进行前沿距离、K值、主声束偏离、灵敏度余量和分和辨力等的校准。使用过程中，每个工作日应校准前沿距离、K值和主声束偏离。

b直探头校准

直探头的灵敏度余量和分辨力应每隔一个月检查一次。

1.6.3仪器和探头系统的复核

a复核时机

每次检测前均应对扫描线，灵敏度进行复核，遇有下述情况应随时对其进行重新核查：

（1）校准后的探头，耦合剂和仪器调节旋纽发生改变时：

（2）开路电压波动或者检测者怀疑灵敏度有变化时；

（3）连续工作４h以上时；

（4）工作结束时；

b 扫描量程的复核

如果距离-波幅曲线上任意一点在扫描线上的偏移超过扫描读数的１０％，则扫描量程应予以修正，并在检测记录中加以说明。

c 距离-波幅曲线的复核

复核时，校核应不少于３点。如曲线上任何一点幅度下降2dB则应对上一次以来所有的检测结果进行复验；如幅度上升2dB,则应对所有的记录信号进行重新评定。

1.7报告存档

按统一表样由Ⅱ级以上人员填写报告，经责任工程师认可。钢板，锻件报告送委托人转技术质量部存档；压力容器焊缝检测报告，与其它检测报告一起交技术质量部存档。资料存档不少于七年。压力容器钢板超声检测

2.1检测范围和一般要求

本条适用于板厚为6～250mm的钢制压力容器用板的超声检测和缺陷等级评定。奥氏体钢板材的超声检测也可以参照本条执行。

2.2探头选用

探头的选用应按JB4730-2005表1的规定执行。

2.3标准试块

2.3.1用双晶直探头检测壁厚小于或等于20mm的钢板时，采用标准试块如JB4730-2005图1所示CBI标准试块。

2.3.2用单直探头检测板厚大与20mm的钢板时，标准试块应符合JB4730-2005图2和表2规定的CBII试块。试块厚度应与被检钢板厚度相近。

2.4检测灵敏度

2.4.1板厚小于或等于20mm时，用CBI试块将工件等厚部位第一次底波高度调整到满刻度的50％，再提高10dB作为检测灵敏度。

2.4.2板厚大于20mm时，应将CBII试块Φ5平底孔第一次反射波高调整到满刻度的50％作为检测灵敏度。

2.4.3板厚不小于探头的3倍近场区时，也可取钢板无缺陷的完好部位的第一次底波来校准灵敏度。其结果应与2.4.2条的要求一致。

2.5检测方法

2.5.1检测面

JB4730-2005表2

试块编号

被检钢板厚度

检测面平底孔的距离 S 试块厚度 T CBII-1 CBII-2 CBII-3 CBII-4 CBII-5

CBII-6 >20-40 >40-60 >60-100 >100-160 >160-200 >200-250 15 30 50 90 140

190 ≥20 ≥40 ≥65 ≥110 ≥170 ≥220 可选钢板的任一扎制平面进行检测。若检测人员认为需要或设计上有要求时，也可对钢板的上下两扎制平面分别进行检测。

2.5.2扫查方式

a探头沿垂直于钢板压延方向，间距为100mm的平行线进行扫查。在钢板坡口预定线两侧各50mm(当板厚超过100mm,以板厚的一半为准)内应作100%扫查，扫查示意图如JB4730-2005图3所示。

b根据合同，技术协议书或图样的要求，也可进行其它形式的扫查。

2.6缺陷记录

2.6.1在检测过程中，发现下列三种情况之一者即作为缺陷：

a 缺陷第一次反射波（F1）波高大于或等于波刻度的50%,即F1≥50%者。

b 当底面第一次反射波（B1）波高未达到满刻度，此时，缺陷第一次反射波（F1）波高与底面第一次反射波（B1）波高之比大于或等于50%,即B1＜100%,而F1/ B1≥50%者。

c 当底面第一次反射波（B1）波高低于满刻度的50%，即B1＜50%者。

2.6.2缺陷的边界或指示长度的测定方法

a检出缺陷后,应在它的周围继续进行检测，以确定缺陷的延伸。

b用双晶直探头确定缺陷的边界或指示长度时，探头的移动方向应与探头的声波分割面相垂直，并使缺陷波下降到检测灵敏度条件下荧光屏满刻度的25%或使缺陷第一次反射波高与底面第一次反射波高之比为50%。此时，探头中心的移动距离即为缺陷的指示长度，探头中心点即为缺陷的边界点。两种方法测得的结果以较严重者为准。

c用单直探头确定缺陷的边界或指示长度，移动探头，使缺陷波第一次反射波高下降到检测灵敏度条件下荧光屏满刻度的25%或使缺陷第一次反射波与底面第一次反射波高之比为50%。此时，探头中心移动距离即为缺陷的指示长度，探头中心即为缺陷的边界点，两种方法测得的结果以较严重者为准。

d确定2.6.1c条缺陷的边界或指示长度时，移动探头，使底面第一次反射波升高到荧光屏满刻度的50%。此时，探头中心移动距离即为缺陷的指示长度，探头中心点即为缺陷的边界点。

e当采用第二次缺陷波和第二次底波来评定缺陷时，检测灵敏度应以相应的第二次反射波来校准。

2.7缺陷的评定方法

2.7.1缺陷指示长度的评定方法

一个缺陷按其指示的最大长度作为该缺陷的指示长度。

2.7.2单个缺陷指示面积的评定规则

a一个缺陷按其指示的最大面积作为该缺陷的单个指示面积，当其小于JB4730-2005表3的规定时，可不作记录。

b多个缺陷其相邻间距小于100mm或间距小于相邻小缺陷的指示长度（取其较大值）时，其各块缺陷面积之和作为单个缺陷指示面积。

2.7.3缺陷面积占有率的评定规则

在任一1m×1m检测面积内，按缺陷面积所占的百分比来确定。

2.8钢板缺陷等级评定

2.8.1钢板缺陷等级划分见JB4730-2005表3。

2.8.2在坡口预定线两侧各50mm（板厚大于100mm时，以板厚的一半为准）内，缺陷的指示长度大于或等于50mm时，则应评为V级。

2.9.3在检测过程中，检测人员如确认钢板中有白点、裂纹等危害性缺陷存在时，应评为V级。

JB4730-2005表3 等级

单个缺陷指示长度 mm 单个缺陷指示面积cm2 在任一1mX1m检测面积内存在的缺陷面积百分比% 以下单个缺陷指示面积不计cm2 I II III

IV <80 <100 <120

<150 <25 <50 <100

<100 ≤3 ≤5 ≤10 ≤10 <9 <15 <25 <25

V 超过 IV级者

3.压力容器锻件超声检测

本条适用于压力容器用碳素钢和低合金钢锻件的超声检测和缺陷等级评定。

本条不适用于奥氏体钢等粗晶材料的超声检测，也不适用于内外半径之比小于80%的环形和筒形锻件的周向横波检测。

3.2 试块

应符合1.4.2.条的规定。

3.2.1 纵横直探头标准试块

试块应采用CS1试块，也可自行加工，其形状和尺寸应按JB4730-2005表4和JB4730-2005图4的规定。

JB4730-2005表4 纵横直探头采用的标准试块尺寸

L 56 100 150 200 D 50 60 80 80

3.2.2纵波双晶直探头标准试块

a.工件检测距离小于45mm时，应采用纵波双晶直探头标准试块。

b.纵波双晶直探头标准试块的形状和尺寸按JB4730-2005图5和表5的规定。

3.2.3检测面是曲面时，应采用CSIII对比试块来测定由于曲率不同而引起的声能损失，其形状和尺寸按JB4730-2005图6所示。

3.3检测时机

原则上应安排在热处理后，槽、孔、台阶加工前进行。若热处理后锻件形状不适合超声检测时，也可在热处理前进行，但在热处理后仍应对锻件进行尽可能完全的检测。检测面的表面粗糙度Ra为6.3μm。

3.4检测方法

锻件一般应进行纵波检测。对筒形锻件还应增加横波检测，但扫查部位和验收标准应由供需双方商定。

3.4.1横波检测应按JB4730-2005附录Ⅰ（补充件）的要求进行。3.4.2纵波检测

a.原则上应从两个相互垂直的方向进行检测，尽可能地检测到锻件的全体积。主要检测方向如JB4730-2005图7所示。其它形状的锻件也可参照进行。

b.锻件厚度超过400mm时，应从相对两端面进行100%的扫查。3.5检测灵敏度的确定

3.5.1纵波直探头检测灵敏度的确定

当被检测部位的厚度大于或等于探头的三倍近场区时，原则上可选用底波计算法确定检测灵敏度。对由于几何形状所限，不能获得底波或壁厚小于探头的三倍近场区时，可直接采用CSI标准试块确定基准灵敏度。

3.5.2纵波双晶直探头检测灵敏度的确定

根据需要选择CSII试块，并依次测试一组不同检测距离的Φ3mm平底孔（至少三个）。调节衰减器，使其中最高的回波幅度达到满刻度的80%。不改变仪器的参数，测出其它平底孔回波的最高点，将其标在荧光屏上，连接这些点，即是对应于不同直径平底孔的纵波双晶直探头的距离-波幅曲线，并以此作为检测灵敏度。

3.5.3检测灵敏度一般不得低于最大检测距离处的φ2mm平底孔当量直径.3.6工件材质衰减系数的测定

3.6.1在工件无缺陷完好区域，选取三处检测面与底面平行且有代表性的部位，调节仪器使第一次底面回波幅度（B1）为满刻度的50%，记录此时衰减器的读数，再调节衰减器，使第二次底面回波幅度（B2）为满刻度的50%，两次衰减器读数之差即为（B1-B2）的dB差值。

3.6.2 衰减系数的计算公式为；

（1）衰减系数计算公式（T＜3N，且满足n＞3N/T，m=2n）

α=［（Bn-Bm）-6］/2（m-n）T（2）衰减系数计算公式（T≥3N）

α=［（B1-B2）-6］/2T

式中：α--衰减系数，dB/m（单程）；

（Bn-Bm）、（B1-B2）--两次衰减器的读数之差，dB ；

T--工件检测厚度，mm。

N--单直探头近场区长度，mm m、n--底波反射次数。

3.6.3 工件上三处衰减系数的平均值即作为该工件的衰减系数。

3.7 缺陷当量的确定

3.7.1 采用AVG曲线及计算法确定缺陷当量。对于三倍近场区内的缺陷，可采用单直探头或双晶直探头的距离-波幅曲线来确定缺陷当量。也可采用其它等效方法来确定。

计算缺陷当量时，当材质衰减系数超过4dB /m，应考虑修正。

3.8 缺陷记录

3.8.1 记录当量直径超过φ4mm的单个缺陷的波幅和位置。

3.8.2密集性缺陷：记录密集性缺陷中最大当量缺陷的位置和分布。饼形锻件应记录大于或等于φ4mm当量直径的缺陷密集区，其它锻件应记录大于或等于φ3mm当量直径的缺陷密集区。缺陷密集区面积以50mm×50mm的方块作为最小量度单位，其边界可由6dB法决定。应按JB4730-2005表6要求记录底波降低量。

3.8.3 衰减系数：若供需双方有规定时，应记录衰减系数。

3.9 缺陷等级评定

3.9.1 单个缺陷的等级评定见JB4730-2005表7。

3.9.2 底波降低量的等级评定见JB4730-2005表6。

3.9.3 密集区缺陷等级评定见JB4730-2005表8。3.9.4 JB4730-2008表

6、表7和表8的等级应作为独立的等级分别使用。

3.9.5如果被检测人员判定为危险性缺陷时，锻件质量等级应评定为V级。

3.9.7 锻件修补后，应按本标准的要求进行检测和评定。

4.钢制压力容器焊缝超声检测

4.1 检测范围和一般要求

本条规定了焊缝缺陷的超声检测方法及检验结果的等级评定。

本条适用于母材厚度为8-400mm全焊透熔化焊对接焊缝和管座角焊缝的超声检测。本条不适用于铸钢及奥氏体钢焊缝，外径小于159mm的钢管对接焊缝，内径小于或等于200mm的管座角焊缝，也不适用于外径小于250mm或内外径之比小于80%的纵向焊缝检测。

4.2超声检测技术等级

超声检测技术等级分为A、B、C三个检测级别。根据压力容器产品的重要程度进行选用。

（1）原则上A级检测适用于承压设备有关的支承件和结构件焊缝检测；A级用1种K值探头；A级适用于母材厚度≥8mm～46mm；A级为单面单侧；对横向缺陷的检测，A级一般不需检测横向缺陷；

（2）B级检测适用于一般承压设备对接焊缝检测；B级用1种或2

种K值探头；B级适用于母材厚度≥8mm～400mm；B级为单面双侧或双面双侧；B级应检测横向缺陷。

（3）C级检测适用于重要承压设备对接焊缝检测；C级用2种K值探头；C级适用于母材厚度≥8mm～400mm；C级为单面双侧或双面双侧；C级应检测横向缺陷

（4）对焊接接头余高的要求，A级、B级不要求将焊接接

头的余高磨平，而C级要求磨平。

（5）对扫查区母材的检测，C级要求用直探头对斜探头扫查经过的母材区域进行检测。A级和B级则不需要。

4.3 试块

4.3.1 应符合1.4.2条的规定。

4.3.2采用的标准试块为CSK-ⅠA，CSK-ⅡA、CSK-ⅢA和CSK-IVA。其形状和尺寸应分别符合JB4730-2005图14`图

15、图

16、图17和表17的规定。

4.3.3 CSK-ⅠA，CSK-ⅡA和CSK-ⅢA试块适用壁厚范围为6-120mm的焊缝，CSK-ⅠA和CSK-IVA系列试块适用于壁厚范围大于120-400mm的焊缝。在满足灵敏度要求时，也可采用其它形式的等效试块。

4.3.4检测曲面工件时，如检测面曲率半径R小于等于W2/4（W为探头接触面宽度，环缝检测时为探头宽度，纵缝检测时为探头长度），应采用与检测面曲率相同的对比试块。

4.4 检测准备

4.4.1检测面

a 压力容器检测一般采用K值探头，利用一次反射法在焊缝的单面双侧对整个焊接接头进行检测。当母材厚度大于46mm时，采用双面双侧直射波检测。对于要求比较高的焊缝，根据实际需要也可将焊缝余高磨平，直接在焊缝上进行检测。

b 检测区的宽度应是焊缝本身，再加上焊缝两侧各相当于母材厚度 30% 的一段区域，这个区域最小5mm最大为10 mm，见JB4730-2005图18。

c 探头移动区应清除焊接飞溅、铁屑、油垢及其它杂质。检测表面应平整光滑，便于探头的自由扫查，起表面粗糙度Ra应为6.3цm，一般应进行打磨。

（1）采用一次反射法或串列式扫查检测时，探头移动区应不小于1.25P： P=2TK 或 P=2Ttgβ

式中：P--跨距，mm T--母材厚度，mm K--探头K值

(2)采用直射法检测时，探头移动区应不小于0.75P。

d去除余高的焊缝，应将余高打磨到与邻近母材平齐。保留余高的焊缝，如果焊缝表面有咬边，较大的隆起和凹陷等也应进行适当的修磨，并作圆滑过渡，以免影响检验结果的评定.4.4.2 探头K值（角度）

斜探头的K值（角度）选取可参照JB4730-2005表18的规定。条件允许时，应尽量采用较大K值探头。

4.4.3 母材的效验

a 方法：接触式脉冲反射法，采用频率2-5MHz的直探头，晶片直径10-25mm；

b 灵敏度：将无缺陷处第二次底波调节为荧光屏满刻度的100%。

c 记录：凡缺陷信号幅度超过荧光屏满刻度20%的部位，应在工件表面上作出标记，并予以记录。

4.5 距离-波幅曲线的绘制

4.5.1 距离-波幅曲线按所用探头和仪器在试块上实测的数据绘制而成，该曲线族由评定线、定量线和判废线组成，评定线和定量线之间（包括评定线）为I区，定量线与判废线之间（包括定量线）为II区，判废线及其以上为III区。如JB4730-2005图19所示。

4.5.2距离-波幅曲线的灵敏度选择

a 壁厚为6-120mm的焊缝，其距离-波幅曲线的灵敏度按JB4730-2005表19的规定。

b 壁厚大于120-400mm的焊缝，其距离-波幅曲线灵敏度按JB4730-2005表20的规定。

c检测横向缺陷时，应将各线灵敏度均提高6dB.d检测面曲率半径R小于或等于W2/4时，距离-波幅曲线的绘制应在曲面对比试块上进行。

e 工件的表面耦合损失和材质衰减应与试块相同。

f扫查灵敏度不低于最大声程处的评定线灵敏度。

4.6 检测方法

4.6.1平板对接焊缝的检测

a为检测纵向缺陷，斜探头应垂直于焊缝中心线放置在检测面上，做锯齿型扫查，见JB4730-2005图20。探头前后移动的范围应保证扫查到全部焊缝截面，在保持探头垂直焊缝做前后移动的同时，还应作10°-15°的左右转动。不同检测技术等级对纵向缺陷检测技术的要求见4.2。

b不同检测技术等级对横向缺陷检测技术的要求见4.2。

c对电渣焊缝还应增加与焊缝中心线成45°的斜向扫查。

d为确定缺陷的位置、方向和形状，观察缺陷动态波形和区分缺陷信号或伪缺陷信号，可采用前后、左右、转角、环绕等四种探头基本扫查方式，见JB4730-2005图21。

4.6.2曲面工件对接焊缝的检测

a 检测面为曲面时，可尽量按平板对接焊缝的检测方法进行检测。对于受几何形状限制，无法检测部分应予以记录。

b 纵缝检测时，对比试块的曲率半径与检测面曲率半径之差小于10％。

(1)根据工件的曲率和材料的厚度选择探头K值，并考虑几何临界角的限制，确保声束能扫查到整个焊缝。

(2)探头接触面修磨后，应注意探头入射点和K值的变化，并用曲率试块做实际测定。

(3)当检测面曲率半径R大于W2/4且采用平面对比试块调节仪器时，应注意到荧光屏指示的缺陷深度和水平距离与缺陷实际的径向埋藏深度或水平距离弧长的差异，必要时应进行修正。

c 环缝检测时，对比试块的曲率半径应为检测面曲率半径的0.9-1.5倍。4.6.3管座角焊缝的检测

a 一般原则

在选择检测面和探头时应考虑到各种类型缺陷的可能性，并使声束尽可能垂直于焊缝结构中的主要缺陷。

b 检测方式

根据焊缝结构形式，管座焊缝的检测有如下五种探测方式，可选择其中一种或几种方式组合实施检测。检测方式的选择应由合同双方商定，并考虑主要检测对象和几何条件的限制。（JB4730-2005图

22、图23）

(1)在接管内壁采用直探头检测，见JB4730-2005图22位置1。

(2)在容器内壁采用直探头检测，见JB4730-2005图23位置1。在容器内壁采用斜探头检测，见JB4730-2005图22位置4。

(3)在接管外壁采用斜探头检测，见JB4730-2005图23位置2。

(4)在接管内壁采用斜探头检测，见JB4730-2005图22位置3和JB4730-2005图23位置3。

(5)在容器外壁采用斜探头检测，JB4730-2005图22位置2。

c 管座角焊缝以直探头检测为主，探头频率、尺寸及扫查方法应按3.3.3条的规定执行。对直探头扫查不到的区域，可采用斜探头检测。

4.7 缺陷定量检测

4.7.1 灵敏度应调到定量线灵敏度。

4.7.2 对所有反射波幅超过定量线的缺陷，均应确定其位置、最大反射波幅和缺陷当量。

4.7.3 缺陷定量

应根据缺陷最大反射波幅确定缺陷当量直径φ或缺陷指示长度△L。

a 缺陷当量直径φ，用当量平底孔直径表示，主要用于直探头检测，可采用公式计算，距离-波幅曲线和试块对比来确定缺陷当量尺寸。

b 缺陷指示长度△L的测定采用以下方法：

(1)当缺陷反射波只有一个高点，且位于II区时，用6dB法测其指示长度

(2)当缺陷反射波峰值起伏变化，有多个高点，且位于II区或II区以上时，使波幅降到荧光屏满刻度的80%后，应以端点6dB法测其指示长度。

(3)当缺陷反射波峰位于I区，如认为有必要记录时，将探头左右移动，使波幅降到评定线，以此测定缺陷指示长度。

4.8 缺陷评定

4.8.1 超过评定线的信号应注意其是否具有裂纹等危害性缺陷特征，如有怀疑时，应采取改变探头K值、增加检测面、观察动态波型并结合结构工艺特征作判断。

4.8.2 缺陷指示长度小于10mm时按5mm计。

4.8.3 相邻两缺陷在一直线上，其间距小于其中较小的缺陷长度时，应作为一条缺陷处理，以两缺陷长度之和作为其指示长度（不考虑间距）

4.8缺陷等级评定

焊接接头质量分级应根据JB4730-2005表23的规定予以评定。.记录和报告

5．1检测过程记录的格式由技术质量部负责编制，经技术负责人审核批准后执行。

5．2检测过程记录由检测工程部检测人员参照工艺卡或者按照报告内容按统一要求填写，技术负责人审核。

5．3检测过程记录应包括足够的信息，必要时试验复现，应做到准确、全面、清晰、及时。

5.4检测过程记录不允许重抄，记录要“原始”，不能追记，不应直接记录计算的结果。

5．5超声波检测纪录及报告的内容和格式必须符合有关规程和标准的规定要求，填写必须正确、完整、齐全。

5．6检测报告由检测人员按统一格式填发并编号，无损检测责任师审核。

5．7 检测结果必须准确、清晰、完整、客观地在报告中表述。

5．8检测报告应包括为说明检测结果所必须的各种信息以及检测方法所要求的全部信息。

5．9 检测资料和底片由检查科存查,至少保存七年.

第二篇：超声波探伤作业指导书

超声波探伤作业指导书 适用范围

本作业指导书适用于母材厚度不小于8mm的铁素体类钢全焊透熔化焊对接焊缝脉冲反射法手工超声波检验。不适用于铸钢及奥氏体不锈钢焊接，外径小于159mm钢管对接焊缝，内径小于等于200mm的管座角焊缝及外径小于250mm和内径小于80％的纵向焊缝。2 引用标准

JB4730-94《压力容器无损检测》

GBll345-89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法》 GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》 3 试验项目及质量要求

3.1 试验项目：内部缺陷超声波探伤。3.2 质量要求 3.2.1 检验等级的分级

根据质量要求检验等级分A、B、C三级，检验的完善程度A级最低，B级一般，C级最高。检验工作的难度系数按A、B、C顺序逐级增高，应按照工种2的材质、结构、焊接方法，使用条件及承受荷载的不同，合理的选用检验级别。检验等级应按产品的技术条件和有关规定选择或经合同双方协商选定。3.2.2 焊缝质量等级及缺陷分级 表3.2.2 焊缝质量等级

一级

评定等级 检验等级 探伤比例

II B级 100%

二级 III B级 20% 内部缺陷 超声波探伤

3.2.3 探伤比例的计数方法

探伤比例的计数方法应按以下原则确定：①对工厂制作焊缝，应按每条焊缝计算百分比，且探伤长度不应小于200mm，当焊缝长度不足200mm时，应对整条焊缝进行探伤；②对现场安装焊缝，应按同一类型，同一施焊条件的焊缝条数计算百分比，探伤长度应不小于200mm，并应不少于l条焊缝。3.2.4 检验区域的选择

3.2.4.1 超声波检测应在焊缝及探伤表面经外观检查合格后方可进行，应划好检验区域，标出检验区段编号。

3.2.4.2 检验区域的宽度应是焊缝本身再加上焊缝两侧各相当于母材厚度30％的一般区哉，这区域最小10mm，最大20m。3.2.4.3 接头移动区应清除焊接飞溅、铁屑、油垢及其它外部杂质。探伤区域表面应平整光滑，便于探头的自由扫查，其表面粗糙度不应超过6.3um，必要时进行打磨。a、采用一次反射法或串列式扫查探伤时，探头移动区应大于2.5δk，(其中，δ为板厚，k为探头值)；b、采用直射法探伤时，探头移动区域应大于1.5δk。

3.2.4.4 去除余高的焊接，应将余高打磨到与临邻近母材平齐。保留余高焊缝，如焊缝表面有咬边，较大的隆起和凹陷等也应进行适当修磨，并做圆滑过渡以免影响检验结果的评定。3.2.5 检验频率

检验频率f一般在2-5MHZ的范围内选择，推荐选用2—2.5MHZ区称频率检验，特殊情况下，可选用低于2MHZ区或高于2.5MHZ的检验频率，但必须保证系统灵敏度的要求。3.2.6 检验等级，探伤面及使用k值(折射角)见表3.2.6 表3.2.6

板厚mm 探伤面 A 单面单 侧

B

C

探伤法

使用折射角或k值

直射法及一 次性反射法 直射法

70°(k2.5、k2.o)70°或60°(k2.5、k2.o、k1.5)45°或60°;45°和60°，≤25 >25—50

单面双侧或 双面单侧

45°和70°并用(k1.o或k1.5，>50—100 >100 ／

(k1.o和k1..5，k1．0和k2．O并用)

／

双面双侧

45°和60°并用(k1．0和k1．5或k2．O)仪器、试块、耦合剂、探头

4.1 仪器CTS-2000笔记本式数据超声波探伤仪 4.2 试块 CSK-IA 试块 CSK-ⅡA 试块 4.3 耦合剂

应选用适当的液体或模糊状物作耦合剂。耦合剂应具备有良好透声性和适宜流动性，不应对材料和人体有损伤作用。同时应便于检验后清理。典型耦合剂为水、机油、甘油和浆糊。在试块上调节仪器和产品检验应采用相同的耦合剂。4.4 探头：斜探头、直探头 5 仪器的调整的校验 5.1 基线扫描的调节

荧光屏时基线刻度可按比例调节为代表缺陷的水平距离ι，深度h或声程S。

5.1.1 探伤面为平面时，可在对比试块上进行时基线扫描调节，扫描比例依据工作厚度和选用的探头角度来确定，最大检验范围应调到时基线满刻度的2／3以上。

5.1.2 探伤面曲率半径R大于W2／4时，可在平面对比试块上或探伤面曲率相近的曲面对比试块上，进行时基线扫描调节。5.1.3 探伤面曲面半径R小于等于W2／4时，探头楔块应磨成与工件曲面相吻合，按GBll345-89第6.2.3条在对比试块上作时基线扫描调节。

5.2 距离一波幅(DAC)曲线的绘制

5.2.1 距离一波幅曲线由选用的仪器、探头系统在对比试块上实测数据绘制，曲线由判废线、定量线、评定线组成，不同验收级别各线灵敏度见表5.2.1 表中DAC是以上φ2mm标准反射体绘制的距离一波副曲线，即DAC基准线。评定线以上定量线以下为I区，定量线至判废线以下的Ⅱ区，判废线及以上区域为Ⅲ区(判废区)距离——波幅曲线的灵敏度 表5.2.1

级别 板厚mm DAC 判废线 定量线 评定线

DAC-4dB DAC-12dB DAC-18dB

DAC+2dB DAC-8dB DAC-14dB

DAC DAC-6dB DAC-12dB

A

B

C

8—46 >46-120 >46-120

5.2.2 探测横向缺陷时，应将各线灵敏度均提高6dB。

5.2.3 探伤面曲率半径R小于等于W2／4时，距离一波幅曲线的绘制应在曲线面对比试块上进行。

5.2.4 受检工件的表面耦合损失及材质衰减应与试块相同，否则应进行传输损失修整，在1跨距声程内最大传输损差在2dB以内可不进行修整。

5.2.5 距离一波幅曲线可绘制在坐标纸上，也可直接绘制在荧光屏刻板上。5.3 仪器调整的校验

5.3.1 每次检验前应在对比试块上，对时基线扫描比例和距离一波幅曲线<灵敏度>进行调整或校验。校验点不少于两点。5.3.2 在检验过程中每4h之内检验工作结束后应对时基线扫描和灵敏度进行校验，校验可在对比试块或其他等效试块上进行。

5.3.3 扫描调节校验时，如发现校验点反射波在扫描线上偏移超过原校验点刻度读数的10％或满刻度5％(两者取较小值)，则扫描比例应重新调整，前次校验后已经记录的缺点，位置参数应重新测定，并予以更正。

5.3.4 灵敏度校验时，如校验点的反射波幅比距离一波幅曲线降低20％或2dB以上，则仪器灵敏度应重新调整，而前次校验后，已经记录的缺陷，应对缺陷尺寸参数重新测定并予以评定。6 初始检验 6.1 一般要求

6.1.1 超声检验应在焊缝及探伤表面经外观检查合格并满足GBll345-89第8.1.3条的要求后方可进行。

6.1.2 检验前，探伤人员应了解受检工件的材质、结构、曲率、厚度、焊接方法、焊缝种类、坡口形式、焊缝余高及背面衬垫、沟槽等情况。

6.1.3 探伤灵敏度应不低于评定线灵敏度。

6.1.4 扫查速度不应大于150mm／S，相邻两次探头移动间隔保证至少有探头宽度10％的重叠。

6.1.5 对波幅超过评定线的反射波，应根据探头位置、方向、反射波的位置及6.1.2条了解焊缝情况，判断其是否为缺陷。判断缺陷的部位在焊缝表面作出标记。6.2平板对接焊缝的检验

6.2.1 为探测纵向缺陷，斜探头垂直于焊缝中心线放置在探伤面上，作锯齿型扫查。探头前后移动的范围应保证扫查到全部焊缝截面及热影响区。在保持垂直焊缝作前后移动的同时，还应作10°～15°左右移动。

6.2.2 为探测焊缝及热影响区的横向缺陷应进行平行和斜平行扫查。B级检验时，可在焊缝两侧边缘使探头与焊缝中心线成10°～20°斜平行扫查。C级检验时，可将探头放在焊缝及热影响区上作两方向的平行扫查，焊缝母材厚度超过lOOmm时，应在焊缝的两面作平行扫查或者采用两种角度探头(45°和60°或45°和70°并用)作单位两个方向平行扫查，亦可用两个45°探头作串列式平行扫查。对电渣焊缝还应增加与焊缝中心线45°的斜想向扫查。

6.2.3 为确定缺陷的位置、方向、形状、观察缺陷动态波形或区分缺陷讯号与伪讯号，可采用前后、左右、转角、环绕等四种探头基本扫查方式。6.3 曲面工作对接焊缝的检验

6.3.1 探伤面为曲面时，按规定选用对比试块，并采用6.2条的方法进行检验。C级检验时，受工件几何形状限制，横向缺陷探测无法实施时，应在检验记录中予以注明。

6.3.2 环缝检验时，对比试块的曲率半径为探伤面曲率0.9-1.5倍的对比试块，均可采用，对比试块的采用。探测横向缺陷时按6.3.3条的方法进行。

6.3.3 纵缝检验时，对比试块的曲率半径与探伤面曲率半径之差应小于10％。

6.3.3.1 根据工件的曲率和材料厚度选择探头角度，并考虑几何临界角的限制，确保声束能扫查到整个焊缝厚度；条件允许时，声束在曲底面的入射角度不应超过70°。

6.3.3.2 探头接触面修磨后，应注意探头入射点和折射点角或K值的变化，并用曲面试块作实际测定。

6.3.3.3 当R大于W2／4采用平面对比试块调节仪器，检验中应注意到荧光屏指示的缺陷深度或水平距离与缺陷实际的径向埋藏深度或水平距离弧长的差异，必要时应进行修正。6.4 其它结构焊缝的检验

尽可能采用平板焊缝检验中已经行之有效的各种方法。在选择探伤面和探头时应考虑到检测各种类型缺陷的可能性，并使声束尽可能垂直于该结构焊缝中的主要缺陷。7 规定检验 7.1 一般要求

7.1.1 规定检验只对初始检验中被标记的部位进行检验。

7.1.2 对所有反射波幅超过定量线的缺陷，均应确定其位置，最大反射波幅所在区域和缺陷指示长度。表7.1.2mm

检验等级

A

灵敏度 评定灵敏度 定量灵敏度 判废灵敏度

7.2 最大反射波幅的测定

7.2.1 对判定的缺陷的部位，采取6.2.3条的探头扫查方式，增加探伤面、改变探头折射角度进行探测，测出最大反射波幅并与距离一波幅曲线作比较，确定波幅所在区域，波幅测定的允许误差为2dB。

Φ3 Φ4 Φ6

Φ2 Φ3 Φ6

Φ2 Φ3 Φ4

B

C

7.1.3 探伤灵敏度应调节到评定灵敏度，见表7.1.2直探头检验等级评定。7.2.2 最大反射波幅A与定量线SL的dB差值记为SL±——dB 7.3 位置参数的测定

7.3.1 缺陷位置以获得缺陷最大反射波的位置来表示，根据相应的探头位置和反射波在荧光屏上的位置来确定如下全部或部分参数。

a、纵坐标L代表缺陷沿焊缝方向的位置。以检验区段编号为标证基准点(即原点)建立坐标。坐标正方向距离上表示缺陷到原点的距离。

b、深度坐标h代表缺陷位置到探伤面的垂直距离(mm)，以缺陷最大反射波位置的深度值表示。

c、横坐标q代表缺陷位置离开焊缝中心线的垂直距离，可由缺陷最大反射波位置的水平距离或简化水平距离求得。7.3.2 缺陷的深度和水平距离(或简化水平距离)两数值中的一个可由缺陷最大反射波在荧光屏上的位置直接读出，另一个数值可采用计算法、曲线法、作图法或缺陷定位尺求出。

第三篇：大型养路机械及轨道车辆车轴超声波探伤工艺规程(试行)

附件17：

大型养路机械、轨道车辆车轴 超声波探伤工艺规程（试行）总则

1.1 车轴是各种大型养路机械、轨道车辆的重要部件。对大型养路机械、轨道车辆车轴的轴颈、轮座、防尘板座及齿轮座等应力集中部位实行超声波探伤是发现各种车轴内部缺陷及疲劳裂纹，防止断裂事故、确保行车安全的可靠措施。为了规范车轴的探伤工作，保证探伤质量，特制定本规程。

1.2 本规程适用于大型养路机械（包括D08-32型自动抄平起拨道捣固车、SRM80型全断面道碴清筛机、WD-320型动力稳定车和SPZ-200型双向道床配碴整形车）、轨道平车及160HP以上轨道车等走行轴的超声波探伤。其它车辆车轴的超声波探伤可参照本规程。

1.3 大型养路机械、轨道车辆的车轴探伤应贯彻预防为主、质量第一的工作方针。

1.4 对大型养路机械、轨道车辆车轴实施探伤的过程中，探伤人员应根据具体的车轴型号，结合本规程中的相关参数及规定进行。1.5 本规程未做规定者，按国家和铁道部有关规定执行。1.6 本规程由北京铁路局起草，由铁道部运输局基础部提出并归 —3— 口。2 探伤范围

2.1 凡大型养路机械、轨道车辆车轴属于下列情况之一者，均需按本规程实行超声波探伤检查。2.1.1 大型养路机械每年进行一次。

2.1.2 轨道车、轨道平车走行3000km～5000km或行驶满一年。2.1.3 车辆颠覆或脱线。2.1.4 车辆大修。

2.1.5 单独更换车轴或轮对。

2.2 判为轻伤的车轴，下次探伤时间缩短为正常周期的一半，并由司乘人员加强检查。3 探伤人员

3.1 大型养路机械、轨道车辆车轴超声波探伤人员，必须取得铁道部门无损检测资格鉴定考核委员会颁发的超声Ⅱ级或以上级别资格证书方可独立工作。

3.2 探伤人员应熟悉被探车轴的材质、制造工艺，以及易于产生缺陷的部位、性质、形状及分布情况和车轴几何尺寸。3.3 探伤人员应熟知有关被探车轴的内部质量标准和有关技术条件。

3.4 探伤人员应了解大型养路机械和轨道车辆在运行中车轴应力集中的部位及范围。4 主要设备及性能

—3— 4.1 超声波探伤仪

4.1.1 六通道超声波探伤仪应有六个通道同时显示和每通道单独显示功能，并有足够的显示亮度。

4.1.2 每个通道灵敏度余量均应≥46dB；K1斜探头探测压装部深度为 1mm 的人工伤余量应≥26dB。4.1.3 水平线性误差≤2%。4.1.4 垂直线性误差≤6%。4.1.5 每道衰减器总量≥80dB。4.1.6 动态范围≥26dB。

4.1.7 分辨力（纵波纵向）≥26dB。4.1.8 探测深度（纵波）≥3m。4.1.9 适用于交流、直流两种电源。4.2 试块

4.2.1 车轴超声波探伤TZS-R型专用标准试块一套，见图1。4.2.2 各种轴型半轴实物试块各一件，如图

2、图

3、图

4、图5所示。按各种轴型加工的半轴实物试块的人工伤部位见附录三规定，人工伤深度应符合TB/T2494.1—94和TB/T2494.2—94要求，并在1/2轴长度的端面上钻Φ10mm、深60mm的平底孔。

4.2.3 GDC型专用试块一套，如图

6、图

7、图

8、图9所示。4.3 ZHT-1型组合探头

4.3.1 探头频率为2.5MHz-5MHz。4.3.2 回波频率为f ±15%。

—3— 4.3.3 直探头声轴偏角≤1.5°。4.3.4 斜探头折射角误差Δβ： 4.3.4.1 β≤45°时，Δβ≤1.5°。4.3.4.2 β＞45°时，Δβ≤2°。

4.3.5 超声波小角度纵波探头探伤参数，见附录二。4.3.6 超声波纵波探伤参数，见附录三。

4.3.7 以超声横波检查轮座、齿轮座镶入部疲劳裂纹使用K0.7～K1.6横波斜探头，如图

10、图

11、图12所示，超声波横波探伤参数见附录四。5 探伤前准备

5.1 专用组合探头由6个不同角度的单个特殊探头组成，探伤前应按被探轴型组配每个单探头的角度。6个单探头按逆时针方向，依次全轴、齿轴座内侧、齿轮座外侧、轮座内侧、轮座外侧、轴颈顺序排列（对应于六通道探伤仪1～6道）。

5.2 检查横波斜探头的入射点和K值，按TZS-R型车轴标准试块使用说明规定方法进行。

5.3 了解被探车轴的型号、几何尺寸、走行公里数、组装年限。5.4 擦试探测面。为了保证探伤过程中有良好的声耦合，拆除轴箱盖和销钉后，还必须除去轴端面的锈污和毛刺。5.5 测距的标定

5.5.1 纵波探伤测距的标定：

5.5.1.1 使用专用组合探头检查各种车轴时，应按探测长度进行标 —3— 定（相关参数见附录三），具体调整方法是把 0 度探头置于TZS-R型标准试块C面上，将第五次底波前沿用仪器粗调和微调旋钮调至荧光屏刻度第4大格，如图7所示，此时屏幕上刻度每大格（1cm）代表车轴实际长度250mm（详见TZS-R型车轴超声波探伤标准试块使用说明书）。

5.5.1.2 用半轴实物试块直接标定。以轴承脂做耦合剂，将第一次底面回波用深度粗调和微调旋钮调至荧光屏刻度相对应的格数（半轴实物试块长度÷250 = 格数），屏幕上每一大格代表车轴实际长度250mm。

5.5.1.3 用GDC型试块标定。用仪器调节旋钮，将第一至第四次底波前沿调至示波管显示屏机械刻度第2、4、6、8大格，此时，每大格代表试块（或车轴）实际尺寸250mm。5.5.2 横波斜探头测距的标定：

5.5.2.1 将K值探头置于TZS-R标准试块R面上，调节仪器微调和水平旋钮，使A面下棱角最高反射波前沿和A面上棱角最高反射波的前沿分别对准荧光屏水平刻度的第2与第4大格上，见图8。此时，仪器刻度每大格代表探测深度H为40mm，其水平距离L和声程S可用式1和式2计算。

L＝K H

（1）

S＝H√K2 ＋1

（2）

5.5.2.2 斜探头置于半轴实物试块轴身上，将半轴实物试块轮座（或齿轮座）内侧（或外侧）人工伤反射波前沿用水平（或延迟）—3— 和微调旋钮调至荧光屏刻度适当位置（例第五大格，见图9），根据公式3～5计算出屏幕上每大格代表的实际探测深度H、水平距离L及声程S值（详见TZS-R型车轴超声波标准试块技术说明）。

Φ1 ＋ Φ2

H ＝ ─────

（3）

Φ1 ＋ Φ2

L ＝ K（─────）＝ K H

（4）

Φ1 ＋ Φ2 2

______

_______

S ＝ ───── √K2 ＋1 ＝ H √K2 ＋1

（5）

式中：K＝Tgβ；

β＝探头折射角；

L＝从探头入射点至人工伤的垂直距离（mm）;

S＝横波声程（mm）;

Φ1＝轮座（或齿轮座）直径；

Φ2＝探头所在位置的直径。

水平（L）／格数——每格代表的水平距离 ；

深度（H）／格数——每格代表的深度；

声程（S）／格数——每格代表的声程。探测程序 6.1 纵波探伤

6.1.1 纵波探伤灵敏度的确定：

6.1.1.1 使用GDC型专用试块调整探伤灵敏度。将与被探测车轴相 —3— 对应的专用组合探头置于涂有耦合剂的GDC型专用试块端面上，如图10所示，依次调整穿透（一通道）、齿轮座内侧（二通道）、齿轮座外侧（三通道）、轮座内侧（四通道）、轮座外侧（五通道）、轴颈（六通道）等部位探测灵敏度。

6.1.1.2 全轴穿透探测灵敏度的调整。使用GDC型专用试块调整全轴穿透探伤灵敏度，仪器“增益”最大、“抑制”关，调整探伤仪第一通道衰减器控制键（详见CZT-1型超声波车轴探伤仪使用说明书），使GDC型试块端面直径φ5mm平底孔反射波高度为荧光屏满刻度的80%，再增益16dB～20dB（轴端直径＜φ120mm，增益20dB；轴端直径≥φ120mm，增益16dB）作为车轴超声波穿透检查的探伤灵敏度。

6.1.1.3 齿轮座内侧探伤灵敏度的调整。仪器“增益”最大、“抑制”关，调整仪器第二通道衰减器控制键，使人工伤反射波高度为荧光屏满刻度的80%，然后增益18dB～22dB，作为判伤灵敏度，再增益4dB作为扫查灵敏度。

6.1.1.4 齿轮座外侧探伤灵敏度的调整方法与6.1.1.3相同，先增益16dB～20dB作为判伤灵敏度，再增益4dB作为扫查灵敏度。6.1.1.5 轮座内侧探伤灵敏度的调整。调整仪器第四通道衰减器控制键，使人工伤反射波高度为荧光屏满刻度的80%，然后增益14dB～18dB作为轮座内侧判伤灵敏度，再增益4dB作为扫查灵敏度。

6.1.1.6 轮座外侧探伤灵敏度的确定。调整方法与6.1.1.5相同，先 —3— 增益12dB～16dB作为轮座外侧判伤灵敏度，再增益4dB作为扫查灵敏度。

6.1.1.7 轴颈探伤灵敏度的确定。仪器“增益”最大、“抑制”关，调整仪器第六通道衰减器控制键，使人工伤反射波高度为荧光屏满刻度的80%，然后增益8dB～12dB作为轴颈判伤灵敏度，再增益4dB作为扫查灵敏度。

6.1.1.8 使用半轴实物试块调整全轴穿透探伤灵敏度。仪器“增益”最大、“抑制”关，调整探伤仪第一通道衰减器控制键（详见CZT-1型超声波车轴探伤仪使用说明书），使半轴实物试块端面直径10mm平底孔反射波高度为荧光屏满刻度的80%，再增益16dB作为车轴超声波穿透检查的探伤灵敏度。

6.1.1.9 使用TZS-R型标准试块调整全轴穿透探伤灵敏度。将探头置于试块C面，调整第一通道衰减器控制键，使第一次底波为荧光屏满刻度的80%，在此基础上检查平轴端车轴时，提高增益45dB，作为车轴超声穿透检查的探伤灵敏度；检查轴端带螺纹或轴径直径＜120mm的车轴，提高增益50dB，作为车轴超声穿透检查的探伤灵敏度。

6.1.2 纵波探伤操作程序：

6.1.2.1 用仪器控制键输入车型、轴号、探头角度等有关参数（参见附录三）。

6.1.2.2 将与被探轴相对应的组合探头置于涂好耦合剂（油脂）的轴端面上，使6个单探头均有良好的声接触。仪器置于六通道同时 —3— 显示状态下，向探头体施以均匀压力，观察第一通道扫描线上应出现底波的位置是否有轴端面反射波出现，如有幅度足够高的反射波，表示组合探头接触良好，否则应重新检查组合探头的弹簧是否正常。然后匀速顺时针旋转组合探头360°，观察六条扫描线是否有异常反射波出现，如有异常反射波出现，则应使用单通道显示键依次显示第一通道和出现异常波的相应通道，判断该轴是否有伤和伤的大小。判伤时除周向旋转探头判断伤的周向长度外，还要单独上、下移动有异常波的探头，以提高判伤的准确性和判断伤的尺寸及位置。

6.1.2.3 车轴全轴探伤必须从两端进行，严禁仅从单端探测。6.1.2.4 判伤

6.1.2.4.1 0 度探头穿透探测全轴超声波的衰减情况时，如果轴端面反射波高＜50%，则认为该轴透声不良。如果发现始波与底面回波间有伤波出现、且波高≥80%，应根据伤波在荧光屏上所处的格数，计算出伤在车轴上的位置，再将探头放到轴另一端面上探测，如果亦有伤波出现，而且伤在轴上所处位置与前者相对应，则判该轴有超过标准的伤，应予落轮检查。

6.1.2.4.2 车轴各应力区疲劳裂纹判断。当在显示六条扫描线时发现某部位有可疑反射波出现，则应将仪器转换成单道显示状态，根据反射波的位置和特点进行判断。车轴疲劳裂纹反射波的特点是波峰尖锐、反射干脆、猛烈，当探头周向旋转时，有一定的周向长度，裂纹反射波幅度由低变高再由高变低，有规律地逐渐变化，无突变 —3— 现象，反射波没有明显的位置变化。当探头在轴端面上作上、下扫查时，裂纹反射波的位置随着探头上、下扫查，在扫描线上左右移动，其幅度由低──高──低有规律逐渐变化，无突变现象，并且探头向上扫查比向下扫查时波幅下降速度快。6.2 横波探伤

6.2.1 在探测落轮的车轴探伤时，可采用横波探伤方法探测各应力区疲劳裂纹。

6.2.2 横波探伤灵敏度的确定：

6.2.1.1 将带弧形的K值（0.7～1.6）探头置于涂有耦合剂的半轴实物试块的轴身上，调整仪器衰减器控制键，使轮座（或齿轮座）人工伤反射波高度达荧光屏满刻度80%，再提高增益10dB～18dB作为轮座内、外侧（或齿轮座内外侧）的横波探伤灵敏度。6.2.1.2 将带弧形K值（0.7～1.6）探头置于TZS-R标准试块R面上，按图

7、图8所示方法，探测TZS-R试块上1毫米深的人工伤，调整仪器衰减器控制键，使人工伤反射波高度为荧光屏满刻度的80%，然后再提高增益12dB～18dB作为轮座内、外侧或齿轮座内外侧的横波探伤灵敏度。6.2.2 横波探伤操作程序：

6.2.2.1 用仪器控制键输入车型、轴号、探头K值等有关参数（参 见附录四）。

6.2.2.2 探头扫查区域。以横波探测不退轴承和齿轮的车轴轮座内、外侧和齿轮座内、外侧时，均在轴身上进行（探头K值的大小 —3— 视几何尺寸而定）。探头的扫查区域必须保证轮座（或齿轮座）内、外侧探测区域之和大于轮座全长，即必须保证探头主声束扫查整个轮座（或齿轮座）全长，如图9所示。

6.2.2.3 斜探头移动方法。使用横波斜探头探伤时，使探头均匀受力（0.2kg～0.5kg），以20mm/s～50mm/s的速度在轴身上沿轴向往复移动。6.2.2.4 判伤

车轴疲劳裂纹是一种金属表面断裂，内部含有气体，多出现在轮座和齿轮座的压合线上或卸荷槽的底部，呈线性分布，有一定的周向长度和深度，其反射波的特点是干脆、波峰尖锐、猛烈、根部粗些。又因为裂纹有一定深度，当探头前后移动时，反射波在扫描线上左右移动，而且波幅有从低到高再到低的逐渐变化规律，没有突变现象。在车轴几何尺寸和探头K值一定时，其声程为常数，故疲劳裂纹反射波波幅最大时的前沿所对应的刻度不变。探头周向扫查时，裂纹反射纹仅有幅度的逐渐连续高低变化，没有位置变化。车轴探伤中除根据裂纹反射波特点判断外，还应注意观察轮心反射波或台阶反射波的变化，当出现裂纹反射波时，周向移动探头，由于疲劳裂纹的存在，轮心或台阶反射波会随着裂纹反射波的升高而降低。如果裂纹较深时，轮心或台阶波消失。7 车轴超声波探伤中常见杂波及其特点

7.1 在大型养路机械、轨道车辆车轴超声波探伤中，常见的杂波主要是由压装部的腐蚀坑、腐蚀沟、刀痕、透油透锈、台阶和卸荷 —3— 槽底部等引起的反射波。

7.2 腐蚀沟的反射波。腐蚀沟是多个腐蚀坑连成的，多出现在使用年限较长的车轴表面的疲劳裂纹区域内，有时与裂纹重合，长度不等。一般在横波探伤时有较明显的反射波形，其特点是较宽，多峰前后移动探头时反射波在扫描线上左右移动，其移动距离较裂纹波小，且有交替起伏现象。

7.3 刀痕反射波。超声束在车轴压装部表面遇到粗糙刀痕时，在荧光屏上会出现数条反射波，且彼此间距相等，波峰尖锐，探头周向移动时，一周均有这种波形；前后移动探头，刀痕反射波有此起彼落现象。

7.4 轮毂孔内表面缺陷反射波。由于车轮制造过程中在其内部存在缺陷，如果缺陷恰好存在于车轮内孔表面，在紧箍力足够大的条件下，则会出现很强的缺陷反射波，其在荧光屏上出现的位置比车轴表面裂纹反射波略靠右，移动探头时，这种内孔缺陷波很快消失。7.5 透油透锈反射波。轮对经过长期运用后，压装部有时会发生透油透锈现象。轮座处的透油透锈实际上是一种表面夹杂物，一般在间隙较大时，会造成油泥锈垢固化后紧贴在车轴表面，这些紧贴在轴表面的油锈混合物，在探伤时会引起较强的反射波。透油透锈反射波前后沿不规则，比疲劳裂纹反射波宽的多，波峰不尖锐，幅度低，严重者会形成所谓的“空心波”。探头前后扫查时，有起伏变化，但无左右移动现象。因为透油透锈的存在，一般轮心波或台阶波波幅很小，甚至消失。

—3— 7.6 轮心反射波。车轴探伤时，超声束穿透轴与轮心的压装面到达轮心上表面棱角处所反射回来的反射波，称为“轮心波”。其特点是反射比较强，根部较裂纹波宽，探头前后扫查一定距离后很快消失。如果降低探测频率，轮心波波幅增大，提高探测频率波幅减小或消失。轮心反射波出现在裂纹反射波之后，探头周向扫查时，只有幅度变化而无位置变化，且一周都存在。

7.7 台阶波。轮对在不落轮条件下轴探伤时，在超声传播路径上，遇到车轴几何尺寸突变的台阶时，会出现台阶（轮座、齿轮座前后肩和卸荷槽等部位）反射波。其特点是波幅高、反射强、猛烈，波的前后沿干净无杂波。探头前后扫查时，反射波在扫描线上左右移动；探头周向扫查时，一周都存在。8 探伤记录及管理

8.1 车轴探伤结束后，如果发现车轴有伤，且伤波高度≥80%，超过TB/T24—94标准的疲劳裂纹或透声不良时，判为重伤；凡伤波高度＞40%、＜80%者判为轻伤。判为有伤的车轴，必须用白铅油在轴身上注明缺陷部位和长度。

8.2 探伤结束后，探伤人员应认真填写车轴探伤记录表（详见附录一）。探伤记录的填写，应做到字迹清晰、整齐、不涂不改。8.3 探伤前认真输入有关车轴探伤参数；探测后，用探伤仪所带打印机打印每根轴的探伤结果。

二、附录一：轨道车、轨道平车、大型养路机械车轴超声波探伤 —3— 记录表（表1）

三、附录二：超声波小角度纵波探头探伤参数（表2）

四、附录三：轨道车、轨道平车、大型养路机械车轴超声纵波探伤参数（表3-1～6）

五、附录四：轨道车、轨道平车、大型养路机械车轴超声横波探

伤参数（表4-1～7）

六、附录五：GDC型试块示意图

七、附录六：轨道车、轨道平车、大型养路机械车轴示意图

—3—

第四篇：超声波探伤技术工作总结

小径管超声波探伤技术

开封空分集团有限公司--姜海

小径管指管径较小（DN100以内），管壁较薄（一般为3.5mm～8mm）的小径管。过去对这些小径管焊缝多采用射线检测，但射线探伤方法有其自身的局限性；如裂纹、未熔合等,特别是当其与射线束方向夹角较大时，不易发现，容易漏检。而超声波探伤由于不受场地、环境限制，并且对那些面状缺陷检出率高、且价格低廉并可与其他工种进行交叉作业，可以大大提高效率而在管道探伤中得到了较好的应用，下面我结合自己的工作实践，主要对小径管探伤存在问题、探伤方法、要点及缺陷波识别等，谈谈自己的一些认识：

一 小径管对接焊缝超声波探伤存在以下问题： 1）小径管壁薄，壁厚较薄时超声波声束在管壁中产生的声程较短，易受声压不规则的近场区干扰，给缺陷定性，定量带来困难。2）管壁曲率较大，管内外表面声能损失较大，声束传输路径更复杂，经过多次发散，聚集声压反射异于常规，使声能有一定量损失，降低了探伤灵敏度。3）焊缝焊波高度、焊瘤尺寸与管壁厚度为同一数量级，在较高灵敏度探伤时杂波多，这给缺陷的识别增加了难度。4）同一截面管子在壁厚上有时存在较大的公差，因而给缺陷定位带来了一定的困难。

二

小径管对接焊缝超声波探伤方法及要点： 小径管对接焊缝进行超声波探伤时，探头应使用高阻尼、短前沿、大K值的单晶横波探头；晶片尺寸一般不大于6mm×6mm，前沿距离≤5mm，偏差＜0.5mm，工作频率为5 MHZ。探伤中要注意如下几点：（1）探头耦合问题：

为保证探头与工件表面充分耦合，探头耦合面应修磨成圆弧，使其曲率半径与小径管外表面尽量一致，不同管径的小径管焊缝探伤，应配备专用的探头，避免混用。如果探伤前不认真修磨探头耦合面，而是不同外径的管子混用一个探头，其结果不但使探伤工作受到油面波、变形表面波的干扰，更重要的是随着探头的磨损，使超声场特性发生较大变化，使探伤结果变的不可信；另外，打磨准备工作也是保证探伤顺利进行的重要环节，如飞溅物消除不彻底，会使探头与管壁耦合不好，在检查过程中出现“不起波”或“起杂波‘，必须认真去打磨探头移动区，消除飞溅物、锈斑、油垢等，以便于探头扫查。（2）关于探头参数的测定及复核

准确测定探头的重要参数，是超声波探伤的重要基础，如果探头参数测量不准，就会造成缺陷定位、定性的困难，甚至造成误判或漏判，在小径管探伤检验中，由于工件尺寸小，对缺陷定位更要求准确，对探头主要参数的 测定，准确性尤为重要，在探伤前，探伤人员必须认真测定探头参数，在探伤过程中，对探头主要参数和探伤灵敏度必须复核。（3）关于探伤灵敏度

在超声波探伤中，确定探伤灵敏度是一个关键的步骤，它将直接影响到探伤结果，在小径管焊缝探伤中同样显的极为重要。小径管探头由于晶 片尺寸较小，发射功率较低加上探头前沿尺寸小，加工困难相应增大，因而，探头在探伤灵敏度下杂波很多，但有时在探伤时为了便于观察，往往不适当地降低了探伤灵敏度其结果必然造成漏检，因此，做对比试块时，须选用外径、壁厚以及内外粗糙度与被探管子相同或基本相近的材料。（4）小径管焊缝探伤由于探头晶片尺寸较小，容易产生漏检，所以一定要在焊缝两侧探伤。三

缺陷波的识别与判定： 1 缺陷反射波的识别

当采用一次波探伤时主要观察仪器荧光屏上一次波标记点前面出现的反射波，因为波束扫过焊缝下半部，如果有反射波一般为缺陷反射（除盲区杂波外）。其次是位于一次波最大深度标记点上（焊缝根部）的反射波，当焊缝不存在错口时，要确定反射波对应的反射点的位置，如果反射点位于焊缝中心点或探头侧则判为缺陷。当发现焊缝根部出现一定高度的反射波时、应对该处焊缝两侧的壁厚进行准确测定，仪器的扫描速度要准确调整，以准确定位，并根据探头所在的位置对反射波进行认真分析，缺陷位置出现在一次波最大深度标记点处或以前，对应的反射体位于焊缝中心或探头侧。

当采用二次波探伤时，在一次波标记点和二次波标记点之间出现的反射波，可能为缺陷波，也可能是杂波，在这个区域之前或之后出现的反射波则为非缺陷波。缺陷波可用下述方法来判断：

（1）如果二次波声束在内壁上的转折点位于焊缝区外，反射点位于焊缝中，则该反射波可判为缺陷波。（2）二次波声束在内壁上的转折点在焊缝区内则该反射波不能作为判伤的依据应根据位置、波形等其它情况综合判断。

当从焊缝两侧探伤发现反射波，若反射波出现在焊缝的同一位置，反射波高相同或不同则反射波判为缺陷波。2． 杂波的识别

小径管对接焊缝超声波探伤时，除了缺陷反射波外，还会有一些杂波信号，这些信号干扰了缺陷的判定，易产生误判，因此要认真分析。（1）缝根部成形影响：

当焊缝根部成形较好时，一般在在一次波标记点附近无反射波或反射波强度很弱，当焊缝根部成形不良如存在焊瘤、表面不规则时，从焊缝两侧探伤一般均有反射信号，其位置与根部缺陷很相似，其强度随根部成形所构成的反射条件而异，稍不注意易判为缺陷，可 用下述方法区分： a.准确地调整扫描速度以便从声程差上比较，焊瘤反射波深度略大于一次波标记点，有必要再次强调精确测量管子壁厚。

b.用水平定位法识别:如焊瘤反射波在偏离焊缝中心线远离探头的一侧，而根部缺陷水平位置则应在焊缝中心线上或偏离焊缝中心线靠近探头一侧。

c.通过转动探头观察波形变化也可鉴别，移动探头找到最大反射波后慢慢左右转动探头，观察波形变化，缺陷波涨落大，瞬间消失，焊瘤波升降较缓慢、平稳，同时焊瘤处除产生反射波外，多数还会产生变形纵波或变形横波，并传到焊缝加强面产生回波信号，水平位置在一，二次波标记点中间或二次波标记点附近，可用沾油的手指拍打加强面来识别。(1)焊缝错边反射波：

当焊缝有错边出现时，声束和错边方位将产生反射波，其水平定位在焊缝中心，但从另一侧探伤时因无反射条件则无反射信号。(2)扩散声束引起的加强面反射波的识别：

由于小径管壁薄，当一次波主声束后面的扩散声束经底面反射到焊缝加强面时，在加强面处产生反射波，正好出现在一，二次波标记点之间，有时易误判为焊缝中上部缺陷，可根据探头位置和水平定位或用沾油的手指拍打加强面识别，必要时，用其它检测手段做辅助检查，(1)变形波：

当声束扫查到焊缝根部时，在一定条件下将产生变形波，可根据探头位置和水平定位进行区别，一般情况下变形波水平定位点在焊缝之外。四． 试验验证及结论

通过对不同管径，不同壁厚管子经超声波探伤和射线探伤比较，二者结果是基本吻合的，现场实际应用也证明，小径管对接超声波探伤不仅切实可行，而且也具有较强的可靠性。小径管对接超声波探伤可以克服射线探伤的缺点，但在探伤过程中一定要从焊缝两侧探伤，认真分析波形，对探头参数、仪器一定要调准。

第五篇：超声波探伤培训教程

培训教材之理论基础------

渗透检测适用于金属制品及其零部件表面开口缺陷的检测，包括荧光和着色渗透检测。

涡流检测适用于管材检测，如圆形无缝钢管及焊接钢管、铝及铝合金拉薄壁管等。

磁粉、渗透和涡流统称为表面检测。

波长：同一波线上相邻两振动相位相同的质点间的距离称为波长，波源或介质中任意一质点完成一次全振动，波正好前进一个波长的距离，常用单位为米(m)；频率f：波动过程中，任一给定点在1秒钟内所通过的完整波的个数称为频率，常用单位为赫兹(Hz)；波速C：波动中，波在单位时间内所传播的距离称为波速，常用单位为米/秒（m/s）。

由上述定义可得：C= f，即波长与波速成正比，与频率成反比；当频率一定时，波速愈大，波长就愈长；当波速一定时，频率愈低，波长就愈长。

次声波、声波和超声波都是在弹性介质中传播的机械波，在同一介质中的传播速度相同。它们的区别在主要在于频率不同。频率在20~20000Hz之间的能引起人们听觉的机械波称为声波，频率低于20Hz的机械波称为次声波，频率高于20000Hz的机械波称为超声波。次声波、超声波不可闻。

超声探伤所用的频率一般在0.5~10MHz之间，对钢等金属材料的检验，常用的频率为1~5MHz。超声波波长很短，由此决定了超声波具有一些重要特性，使其能广泛用于无损探伤。

1.方向性好：超声波是频率很高、波长很短的机械波，在无损探伤中使用的波长为毫米级；超声波象光波一样具有良好的方向性，可以定向发射，易于在被检材料中发现缺陷。

2.能量高：由于能量（声强）与频率平方成正比，因此超声波的能量远大于一般声波的能量。

3.能在界面上产生反射、折射和波型转换：超声波具有几何声学的上一些特点，如在介质中直线传播，遇界面产生反射、折射和波型转换等。

4.穿透能力强：超声波在大多数介质中传播时，传播能量损失小，传播距离大，穿透能力强，在一些金属材料中其穿透能力可达数米。

互相垂直的波，称为横波，用S或T表示。

当介质质点受到交变的剪切应力作用时，产生剪切形变，从而形成横波；只有固体介质才能承受剪切应力，液体和气体介质不能承受剪切应力，因此横波只能在固体介质中传播，不能在液体和气体介质中传播。钢中横波声速一般为3230m/s。横波一般应用于焊缝、钢管探伤。3.表面波R 当介质表面受到交变应力作用时，产生沿介质表面传播的波，称为表面波，常用R表示。又称瑞利波。

表面波在介质表面传播时，介质表面质点作椭圆运动，椭圆长轴垂直于波的传播方向，短轴平行于波的传播方向；椭圆运动可视为纵向振动与横向振动的合成，即纵波与横波的合成，因此表面波只能在固体介质中传播，不能在液体和气体介质中传播。

表面波的能量随深度增加而迅速减弱，当传播深度超过两倍波长时，质点的振幅就已经很小了，因此，一般认为表面波探伤只能发现距工件表面两倍波长深度内的缺陷。表面波一般应用于钢管探伤。4.板波

在板厚与波长相当的薄板中传播的波，称为板波。根据质点的振动方向不同可将板波分为SH波和兰姆波。板波一般应用于薄板、薄壁钢管探伤。

二．超声波声速测量

对探伤人员来说，用探伤仪测量声速是最简便的，用这种方法测声速，可用单探头反射法或双探头穿透法；可用于测纵波声速和横波声速。

1.反射法测纵波声速 声速按下式计算：

声速 C=2d/(T1-t)； t = 2T1 – T2 式中 d------工件厚度；

t------由探头晶片至工件表面传输时间；

T1------由探头晶片至工件底一次波传输时间；

T2------由探头晶片至工件底二次波传输时间；

2.穿透法测纵波声速 声速按下式计算：

声速 C=d/(T1-t)； t = 2T1 – T2 式中 d------工件厚度；

t------由探头晶片至工件表面传输时间；

T1------由探头晶片至工件底一次波传输时间；

T2------由探头晶片至工件底二次波传输时间；

3.反射法测横波声速

用半圆弧测横波声速，按下式计算： 声速 C=2d/(T1-t)； t = 2T1 – T2 式中 d------半圆半径长度；

t------由探头晶片至半圆弧探测面传输时间；

T1------由探头晶片至圆弧面一次波传输时间；

T2------由探头晶片至圆弧面二

次波传输时间；

动中任何质点都可以看作是新的波源。据此惠更斯提出了著名的惠更斯原理：介质中波动传播到的各点都可以看作是发射子波的波源，在其后任意时刻这些子波的包迹就决定新的波阵面。2.波的衍射（绕射）

波在传播过程中遇到与波长相当的障碍物时，能绕过障碍物边缘改变方向继续前进的现象，称为波的衍射或波的绕射。如右图，超声波（波长为）在介质中传播时，AB（其尺寸为D）遇到缺陷，据惠更斯原理，缺陷边缘可以看作是发射子波的波源，使波的传播改变，从 而使缺陷背后的声影缩小，反射波降低。

当D<<时，波的绕射强，反射弱，缺陷回波很低，容易漏检；当D>>时，反射强，绕射弱，声波几乎全反射。

波的绕射对探伤即有利又不利。由于波的绕射，使超声波产生晶料绕射顺利地在介质中传播，这对探伤有利；但同时由于波的绕射，使一些小缺陷回波显著下降，以致造成漏检，这对探伤不利。一般超声波探伤灵敏度约为/2。

三． 超声场的特征值

充满超声波的空间或超声振动所波及的部分介质，叫超声场；超声场具有一定的空间大小和形状，只有当缺陷位于超声场内时，才有可能被发现。描述超声场的特征植（即物理量）主要有声压、声强和声

阻抗。1.声压P 超声场中某一点在某一时刻所具有的压强P1与没有超声波存在时的静态压强P0之差，称为该点的声压，用P表示（P = P1-P0）。

声压幅值 p = cu = c(2fA)其中 ----介质的密度;c----波速;u----质点的振动速度； A----声压最大幅值； f----频率。

超声场中某一点的声压的幅值与介质的密度、波速和频率成正比。在超声波探伤仪上，屏幕上显示的波高与声压成正比。2.声阻抗Z 超声场中任一点的声压p与该处质点振动速度u之比称为声阻抗，常用Z表示。

Z = p / u = cu / u = c 由上式可知，声阻抗的大小等于介质的密度与波速的乘积。由u = P/Z可知，在

同一声压下，Z增加，质点的振动速度下降。因此声阻抗Z可理解为介质对质点振动的阻碍作用。超声波在两种介质组成的界面上的反射和透射情况与两种介质的声阻抗密切相关。3.声强I 单位时间内垂直通过单位面积的声能称为声强，常用I表示。

22I = Z u/2 = P/(2Z)当超声波传播到介质中某处时，该处原来静止不动的质点开始振动，因而具有动能；同时该处介质产生弹性变形，因而也具有弹性位能；声能为两者之和。

声波的声强与频率平方成正比，而超声波的频率远大于可闻声波。因此超声波的声强也远大于可闻声波的声强。这是超声波能用于探伤的重要原因。

在同一介质中，超声波的声强与声压的平方成正比。

四． 分贝的概念与应用

1.概念

由于在生产和科学实验中，所遇到的声强数量级往往相差悬殊，如引起听觉的声-16 2– 4 强范围为10~ 10瓦/厘米，最大值与最小值相差12个数量级。显然采用绝对量来度量是不方便的，但如果对其比值（相对量）取对数来比较计算则可大简化运算。分贝就是两个同量纲的量之比取对数后的单位。

通常规定引起听觉的最弱声强为I1 = 10 2–16 瓦/厘米 作为声强的标准，另一声强I2与标准声强I1 之比的常用对数称为声强级，单位是贝尔(BeL)。实际应用时贝尔太大，故常取1/10贝尔即分贝（dB）来作单位。（如取自然对数，则单位为奈培NP）

 = lg(I2/I1)(Bel)=10 lg(I2/I1)= 20 lg(P2/P1)(dB)在超声波探伤中，当超声波探伤仪的垂直线性较好时，仪器屏幕上的波高与声压

成正比。这时有

 = 20 lg(P2/P1)= 20 lg(H2/H1)(dB)这时声压基准P1或波高基准H1可以任意选取。2.应用

分贝用于表示两个相差很大的量之比显得很方便，在声学和电学中都得到广泛的应用，特别是在超声波探伤中应用更为广泛。例如屏上两波高的比较就常常用dB表示。

例如，屏上一波高为80％，另一波高为20％，则前者比后者高

 = 20 lg(H2/H1)= 20 lg(80/20)= 12（dB）

用分贝值表示回波幅度的相互关系，不仅可以简化运算，而且在确定基准波高以后，可直接用仪器的增益值（数字机）或衰减值（模拟机）来表示缺陷波相对波高。

超声波从一种介质传播到另一种介质时，在两种介质的分界面上，一部分能量反射回原介质内，称为反射波；另一部分能量透过界面在另一种介质内传播，称为透射波。在界面上声能（声压、声强）的分配和传播方向的变化都将遵循一定的规律。

一． 单一界面的反射和透射

声能的变化与两种介质的声阻抗密切相关，设波从介质1（声阻抗Z1）入射到介质2（声阻抗Z2），有以下几种情况： 1.Z2 > Z1

声压反射率小于透射率。如水/钢界面。2.Z1> Z2

声压反射率大于透射率。如钢/水界面。声强反射率及透射率只与Z1、Z2的数值有关，与从哪种介质入射无关。3.Z1>> Z2

声压（声强）几乎全反射，透射率趋于0。如钢/空气界面。

4.Z1 Z2

此时几乎全透射，无反射。因此在焊缝探伤中，若母材与填充金属结合面没有任何缺陷，是不会产生界面回波的。

二． 薄层界面的反射和透射

此情况主要对探头保护膜设计具有指导意义。

当超声波依次从三种介质Z1、Z2、Z3(如晶片—保护膜—工件)中穿过，则当薄层厚度等于半波长的整数倍时，通过薄层的声强透射与薄层的性质无关，即好象不存在薄层一样；当薄层厚度等于四分之一波长的奇数倍且薄层声阻抗为其两侧介质

1/2 声阻抗几何平均值（Z2 =（Z2 Z3））时，超声波全透射

三． 波型转换和反射、折射定律 当超声波倾斜入射到界面时，除产生同种类型的反射和折射波外，还会产生不同类型的反射和折射波，这种现象称为波型

转换。

1.纵波斜入射

2.横波入射

四． 超声波的衰减 超声波在介质中传播时，随着距离增加，超声波能量逐渐减弱的现象叫做超声波衰减。引起超声波衰减的主要原因是波束扩散、晶粒散射和介质吸收 1.扩散衰减

超声波在传播过程中，由于波束的扩散，使超声波的能量随距离增加面逐渐减弱的现象叫做扩散衰减。超声波的扩散衰减仅取决于波阵面的形状，与介质的性质无关。

2.散射衰减

超声波在介质中传播时，遇到声阻抗不

同的界面产生散乱反射引起衰减的现象，称为散射衰减。散射衰减与材质的晶粒密切相关，当材质晶粒粗大时，散射衰减严重，被散射的超声波沿着复杂的路径传播到探头，在屏上引起林状回波（又叫草波），使信噪比下降，严重时噪声会湮没缺陷波。

3.吸收衰减

超声波在介质中传播时，由于介质中质点间内磨擦（即粘滞性）和热传导引起超声波的衰减，称为吸收衰减或粘滞衰减 通常所说的介质衰减是指吸收衰减与散射衰减，不包括扩散衰减。

较远处轴线上的声压与距离成反比，与波源面积成正比。1.近场区

波源附件由于波的干涉而出现一系列声压极大极小值的区域，称为超声场的近场区。近场区声压分布不均，是由于波源各点至轴线上某点的距离不同，存在波程差，互相迭加时存在位相差而互相干涉，使某些地方声压互相加强，另一些地方互相减弱，于是就出现声压极大极小值的点。

波源轴线上最后一个声压极大值至波源的距离称为近场区长度，用N表示。22 N =（Ds-）/(4) Ds/(4)2.远场区

波源轴线上至波源的距离x >N的区域称为远场区。远场区轴线上的声压随距离增加单调减少。当 x >3N时，声压与距离成反比，近似球面波的规律。因为距离x足够大时，波源各点至轴线上某一点的波程差很小，引起的相位差也很小，这样干涉

现象可以略去不计，所以远场区不会出现声压极大极小值。

3.近场区在两种介质中分布

实际探伤时，有时近场区分布在两种不同的介质中，如水浸探伤，超声波先进入水，然后再进入钢中，当水层厚度较小时，近场区就会分布在水、钢两种介质中。设水层厚度为L，则钢中剩余近场区长度N为 N = Ds/(4)– Lc1/c2 式中 c1----介质1水中波速；

c2----介质2钢中波速；

----介质2钢中波长。

在近场区内，实际声场与理想声场存在明显区别，实际声场轴线上声压虽也存在极大极小值，但波动幅度小，极值点的数量也明显减少。

二． 横波声场

目前常用的横波探头，是使纵波斜入射到界面上，通过波形转换来实现横波探伤

的，当入射角在

超声波探伤中常用的规则反射体有平底孔、长横孔、短横孔、球孔和大平底面等。回波声压公式（考虑介质衰减因素）：

四． AVG曲线

AVG曲线是描述规则反射体的距离、回波高及当量大小之间关系的曲线；A、V、G是德文距离、增益和大小的字头缩写，英文缩写为DGS。AVG曲线可用于对缺陷定量和灵敏度调整。

以横坐标表示实际声程，纵坐标表示规则反射体相对波高，用来描述距离、波幅、当量大小之间的关系曲线，称为实用AVG曲线。实用AVG曲线可由以下公式得到： 不同距离的大平底回波dB差

Δ=20lgPB1/PB2=20lgX2/X1 不同距离的不同大小平底孔回波dB差

Δ=20lgPf1/Pf2=40lgDf1X2/Df2X1 同距离的大平底与平底孔回波dB差

Δ=20lgPB/Pf=20lg2λX/πDfDf 用以上公式计算绘制实用AVG曲线时，要统一灵敏度基准。

坐标代表反射波的幅度。由反射波的位置可以确定缺陷位置，由反射波的幅度可以估算缺陷大小。B型：B型显示是一种图象显示，屏幕的横坐标代表探头的扫查轨迹，纵坐标代表声波的传播距离，因而可直观地显示出被探工件任一纵截面上缺陷的分布及缺陷的深度。C型：C型显示也是一种图象显示，屏幕的横坐标和纵坐标都代表探头在工件表面的位置，探头接收信号幅度以光点辉度表示，因而当探头在工件表面移动时，屏上显示出被探工件内部缺陷的平面图象，但不能显示缺陷的深度。

目前，探伤中广泛使用的超声波探伤仪都是A型显示脉冲反射式探伤仪。

3.A型脉冲反射式模拟超声波探伤仪的一般原理

二． 探头

超声波的发射和接收是通过探头来实现的。下面介绍探头的工作原理、主要性能及其及结构。1.压电效应

某些晶体材料在交变拉压应作用下，产生交变电场的效应称为正压电效应。反之当晶体材料在交变电场作用下，产生伸缩变形的效应称为逆压电效应。正、逆压电效应统称为压电效应。

超声波探头中的压电晶片具有压电效应，当高频电脉冲激励压电晶片时，发生逆压电效应，将电能转换为声能(机械能)，探头发射超声波。当探头接收超声波时，发生正压电效应，将声能转换为电能。不难看出超声波探头在工作时实现了电能和声能的相互转换，因此常把探头叫做换能器。

2.探头的种类和结构

直探头用于发射和接收纵波，主要用于探测与探测面平行的缺陷，如板材、锻件探伤等。

斜探头可分为纵波斜探头、横波斜探头和表面波斜探头，常用的是横波斜探头。横波斜探头主要用于探测与探测面垂直或成一定角度的缺陷，如焊缝、汽轮机叶轮等。

当斜探头的入射角大于或等于

基本频率-晶片材料-晶片尺寸-探头种类-特征

三． 试块

按一定用途设计制作的具有简单几何形状人工反射体的试样，通常称为试块。试块和仪器、探头一样，是超声波探伤中的重要工具。

1． 试块的作用（1）确定探伤灵敏度

超声波探伤灵敏度太高或太低都不好，太高杂波多，判伤困难，太低会引起漏检。因此在超声波探伤前，常用试块上某一特定的人工反射体来调整探伤灵敏度。（2）测试探头的性能

超声波探伤仪和探头的一些重要性能，如放大线性、水平线性、动态范围、灵敏度余量、分辨力、盲区、探头的入射点、K值等都是利用试块来测试的。（3）调整扫描速度

利用试块可以调整仪器屏幕上水平刻度

值与实际声程之间的比例关系，即扫描速度，以便对缺陷进行定位。（4）评判缺陷的大小

利用某些试块绘出的距离-波幅-当量曲线（即实用AVG）来对缺陷定量是目前常用的定量方法之一。特别是3N以内的缺陷，采用试块比较法仍然是最有效的定量方法。此外还可利用试块来测量材料的声速、衰减性能等。2.试块的分类（1）按试块来历分为：标准试块和参考试块。（2）按试块上人工反射体分：平底孔试块、横孔试块和槽形试块 3.试块的要求和维护

4.常用试块简介（仪器使用时重点讲解）

IIW(CSK-IA)CS-1 CSK-IIIA

3.动态范围

动态范围是指仪器屏幕容纳信号大小的能力。

二． 探头的性能及其测试 1.斜探头入射点

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度。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K值。

注意试块上R应大于钢中近场区长度N，因为近场区同轴线上的声压不一定最高，测试误差大。

2.斜探头K值和折射角

斜探头K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K值或折射角也应在近场区以外进行。

3.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

的偏离程度称为主声束的偏离。

平行移动探头，同一反射体产生两个波峰的现象称为双峰。

探头主声束偏离和双峰，将会影响对缺陷的定位和判别。4.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，常用轴线上声压下降6dB时探头移动距离（即某处的声束宽度）来表示。

三． 仪器和探头的综合性能及其测试 1.灵敏度

超声波探伤中灵敏度一般是指整个探伤系统（仪器和探头）发现最小缺陷的能力。发现缺陷愈小，灵敏度就愈高。

仪器的探头的灵敏度常用灵敏度余量来衡量。灵敏度余量是指仪器最大输出时（增益、发射强度最大，衰减和抑制为0），使规定反射体回波达基准高所需衰减的衰减总量。灵敏度余量大，说明仪器与探头的灵敏度高。灵敏度余量与仪器和探头

的综合性能有关，因此又叫仪器与探头的综合灵敏度。

2.盲区与始脉冲宽度

盲区是指从探测面到能够发现缺陷的最小距离。盲区内的缺陷一概不能发现。始脉冲宽度是指在一定的灵敏度下，屏幕上高度超过垂直幅度20％时的始脉冲延续长度。始脉冲宽度与灵敏度有关，灵敏度高，始脉冲宽度大。3.分辨力

仪器与探头的分辨力是指在屏幕上区分相邻两缺陷的能力。能区分的相邻两缺陷的距离愈小，分辨力就愈高。4.信噪比

信噪比是指屏幕上有用的最小缺陷信号幅度与无用的噪声杂波幅度之比。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，严重时甚至无法进行探伤。

发生变化时，将改变试件的共振频率，依据试件的共振频率特性，来判断缺陷情况和工件厚度变化情况的方法称为共振法。共振法常用于试件测厚。

二． 按波形分类

根据探伤采用的波形，可分为纵波法、横波法、表面波法、板波法、爬波法等。1.纵波法

使用直探头发射纵波进行探伤的方法，称为纵波法。此时波束垂直入射至试件探测面，以不变的波型和方向透入试件，所以又称为垂直入射法，简称垂直法。垂直法分为单晶探头反射法、双晶探头反射法和穿透法。常用单晶探头反射法。垂直法主要用于铸造、锻压、轧材及其制品的探伤，该法对与探测面平行的缺陷检出效果最佳。由于盲区和分辨力的限制，其中反射法只能发现试件内部离探测面一定距离以外的缺陷。

在同一介质中传播时，纵波速度大于其

它波型的速度，穿透能力强，晶界反射或散射的敏感性较差，所以可探测工件的厚度是所有波型中最大的，而且可用于粗晶材料的探伤。2.横波法

将纵波通过楔块、水等介质倾斜入射至试件探测面，利用波型转换得到横波进行探伤的方法，称为横波法。由于透入试件的横波束与探测面成锐角，所以又称斜射法。

此方法主要用于管材、焊缝的探伤；其它试件探伤时，则作为一种有效的辅助手段，用以发现垂直法不易发现的缺陷。3.表面波法

使用表面波进行探伤的方法，称为表面波法。这种方法主要用于表面光滑的试件。表面波波长很短，衰减很大。同时，它仅沿表面传播，对于表面上的复层、油污、不光洁等，反应敏感，并被大量地衰减。利用此特点可通过手沾油在声束传播方向上进行触摸并观察缺陷回波高度的

变化，对缺陷定位。4.板波法

使用板波进行探伤的方法，称为板波法。主要用于薄板、薄壁管等形状简单的试件探伤。探伤时板波充塞于整个试件，可以发现内部和表面的缺陷。5.爬波法

三． 按探头数目分类 1.单探头法

使用一个探头兼作发射和接收超声波的探伤方法称为单探头法，单探头法最常用。

2.双探头法

使用两个探头（一个发射，一个接收）进行探伤的方法称为双探头法，主要用于发现单探头难以检出的缺陷 3.多探头法

使用两个以上的探头成对地组合在一起进行探伤的方法，称为多探头法。

四． 按探头接触方式分类 1.直接接触法

探头与试件探测面之间，涂有很薄的耦合剂层，因此可以看作为两者直接接触，此法称为直接接触法。

此法操作方便，探伤图形较简单，判断容易，检出缺陷灵敏度高，是实际探伤中用得最多的方法。但对被测试件探测面的粗糙度要求较高。2.液浸法

将探头和工件浸于液体中以液体作耦合剂进行探伤的方法，称为液浸法。耦合剂可以是油，也可以是水。

液浸法适用于表面粗糙的试件，探头也不易磨损，耦合稳定，探测结果重复性好，便于实现自动化探伤。

液浸法分为全浸没式和局部浸没式。

超声波探伤中，超声波的发射和接收都是通过探头来实现的。探头的种类很多，结构型式也不一样。探伤前应根据被检对象的形状、衰减和技术要求来选择探头，探头的选择包括探头型式、频率、晶片尺寸和斜探头K值的选择等。1.探头型式的选择

常用的探头型式有纵波直探头、横波斜探头、表面波探头、双晶探头，聚焦探头等。一般根据工件的形状和可能出现缺陷的部位、方向等条件来选择探头的型式，使声束轴线尽量与缺陷垂直。

纵波直探头波束轴线垂直于探测面，主要用于探测与探测面平行的缺陷，如锻件、钢板中的夹层、折叠等缺陷。

横波斜探头主要用于探测与探测面垂直可成一定角度的缺陷，如焊缝中未焊透、夹渣、未溶合等缺陷。

表面波探头用于探测工件表面缺陷，双晶探头用于探测工件近表面缺陷，聚焦探头用于水浸探测管材或板材。

2.探头频率的选择。

超声波探伤频率0.5~10MHz之间，选择范围大。一般选择频率时应考虑以下因素:(1)由于波的绕射，使超声波探伤灵敏度约为波长的一半，因此提高频率，有利于发现更小的缺陷。

(2)频率高，脉冲宽度小，分辨力高，有利于区分相邻缺陷。

(3)频率高，波长短，则半扩散角小，声束指向性好，能量集中，有利于发现缺陷并对缺陷定位。

(4)频率高，波长短，近场区长度大，对探伤不利。

(5)频率增加，衰减急剧增加。

由以上分析可知，频率的高低对探伤有较大的影响，频率高，灵敏度和分辨力高，指向性好，对探伤有利；但近场区长度大，衰减大，又对探伤不利。实际探伤中要全面分析考虑各方面的因素，合理选择频率。一般在保证探伤灵敏度的前提下尽可

能选用较低的频率。

对于晶粒较细的锻件、轧制件和焊接件等，一般选用较高的频率，常用2.5~5MHz；对晶粒较粗大的铸件、奥氏体钢等宜选用较低的频率，常用0.5~2.5MHz。如果频率过高，就会引起严重衰减，屏幕上出现林状回波，信噪比下降，甚至无法探伤。3.探头晶片尺寸的选择

晶片尺寸对探伤也有一定的影响，选择晶片尺寸进要考虑以下因素：（1）晶片尺寸增加，半扩散角减少，波束指向性变好，超声波能量集中，对探伤有利。（2）晶片尺寸增加，近场区长度迅速增加，对探伤不利。（3）晶片尺寸大，辐射的超声波能量大，探头未扩散区扫查范围大，远距离扫查范围相对变小，发现远距离缺陷能力增强。

以上分析说明晶片大小对声束指向性、近场区长度、近距离扫查范围和远距离缺

陷检出能力有较大的影响。实际探伤中，探伤面积范围大的工件时，为了提高探伤效率宜选用大晶片探头；探伤厚度大的工件时，为了有效地发现远距离的缺陷宜选用大晶片探头；探伤小型工件时，为了提高缺陷定位定量精度宜选用小晶片探头；探伤表面不太平整，曲率较低较大的工件时，为了减少耦合损失宜选用小晶片探头。

4.横波斜头K值的选择

在横波探伤中，探头的K值对探伤灵敏度、声束轴线的方向，一次波的声程（入射点至底面反射点的距离）有较大的影响。K值大，一次波的声程大。因此在实际探伤中，当工件厚度较小时，应选用较大的K值，以便增加一次波的声程，避免近场区探伤；当工件厚度较大时，应选用较小的K值，以减少声程过大引起的衰减，便于发现深度较大处的缺陷。在焊缝探伤中，不要保证主声束能扫查整个焊缝截面；对于单面焊根未焊透，还要考虑端角

反射问题，应使K=0.7~1.5,因为K<0.7或K>1.5，端角反射很低，容易引起漏检。

三． 耦合

超声耦合是指超声波在探测面上的声强透射率。声强透射率高，超声耦合好。为提高耦合效果，在探头与工件表面之间施加的一层透声介质称为而耦合剂。耦合剂的作用在于排除探头与工件表面之间的空气，使超声波能有效地传入工件，达到探伤的目的；耦合剂还有减少磨擦的作用。

影响声耦合的主要因素有：耦合层的厚度，耦合剂的声阻抗，工件表面粗糙度和工件表面形状。

四． 表面耦合损耗的补偿

在实际探伤中，当调节探伤灵敏度用的试块与工件表面粗糙度、曲率半径不同时，往往由于工件耦合损耗大而使探伤灵敏度降低，为了弥补耦合损耗，必须增大仪器的输出来进行补偿。

块来调节，如用CSK-IA试块50或1.5的孔。

三． 定量调节

定量调节一般采用AVG（直探头）或DAC（斜探头）。

四． 缺陷定位

超声波探伤中测定缺陷位置简称缺陷定位。

1.纵波（直探头）定位

纵波定位较简单，如探头波束轴线不偏离，缺陷波在屏幕上位置即是缺陷至探头在垂直方向的距离。2.表面波定位

表面波探伤定位与纵波定位基本类似，只是缺陷位于工件表面，缺陷波在屏幕上位置是缺陷至探头在水平方向的距离（此时要考虑探头前沿）。3.横波定位

横波斜探头探伤定位由缺陷的声程和探

头的折射角或缺陷的水平和垂直方向的投影来确定。

4.横波周向探测圆柱面时缺陷定位 周向探伤时，缺陷定位与平面探伤不同。（1）外圆探伤周向探测（2）内壁周向探测

当量试块比较法是将工件中的自然缺陷回波与试块上的人工缺陷回波进行比较来对缺陷定量的方法。此法的优点是直观易懂，当量概念明确，定量比较稳妥可靠。但成本高，操作也较烦琐，很不方便。所以此法应用不多，仅在x<3N的情况下或特别重要零件的精确定量时应用。2.当量计算法 当x>3N时，规则反射体的回波声压变化规律基本符合理论回波声压公式，当量计算法就是根据探伤中测得的缺陷波高的dB值，利用各种规则反射体的理论回波声压公式进行计算来确定缺陷当量尺寸的定量方法。

3.当量AVG曲线法

当量AVG曲线法是利用AVG曲线来确定工件中缺陷的当量尺寸。

二． 测长法测缺陷大小

当工件中缺陷尺寸大于声束截面时，一

般采用测长法来确定缺陷的长度。

测长法是根据缺陷波高与探头移动距离来确定缺陷的尺寸，按规定的方法测定的缺陷长度称为缺陷的指示长度。由于实际工件中缺陷的取向、性质、表面状态等都会影响缺陷回波高度，因此缺陷的指示长度总是小于或等于缺陷的实际长度。根据测定缺陷长度时的基准不同将测长法分为相对灵敏度法、绝对灵敏度法和端点峰值法。

三． 底波高度法测缺陷大小

底波高度法是利用缺陷波与底波的相对波高来衡量缺陷的相对大小。当工件中存在缺陷时，由于缺陷的反射，使工件底波下降。缺陷愈大，缺陷波愈高，底波就愈低，缺陷波高与底波高之比就愈大。四． 缺陷测高

及其它

目前A型脉冲反射式超声波探伤仪是根据屏幕上缺陷波的位置和高度来评价被检工件中缺陷的位置和大小，了解影响因素，对于提高定位、定量精度是十分有益的。

一．影响缺陷定位的主要因素 1.仪器的影响

仪器的水平线性的好坏对缺陷定位有一定的影响。2.探头的影响

探头的声束偏离、双峰、斜楔磨损、指向性等影响缺陷定位。3.工件的影响

工件的表面粗糙度、材质、表面形状、边界影响、温度及缺陷情况等影响缺陷定位。

4.操作人员的影响

仪器调试时零点、K值等参数存在误差或定位方法不当影响缺陷定位

二．影响缺陷定量的主要因素 1.仪器及探头性能的影响

仪器的垂直线性、精度及探头频率、型式、晶片尺寸、折射角大小等都直接影响缺陷回波高度。

2.耦合与衰减的影响

耦合剂的声阻抗和耦合层厚度对回波高有较大的影响；当探头与调灵敏度用的试块和被探工件表面耦合状态不同时，而又没有进行恰当的补偿，也会使定量误差增加，精度下降。

由于超声波在工件中存在衰减，当衰减系数较大或距离较大时，由此引起的衰减也较大，如不考虑介质衰减补偿，定量精度势必受到影响。因此在探伤晶粒较粗大和大型工件时，应测定材质的衰减系数，并在定量计算时考虑介质衰减的影响，以便减少定量误差。

3.工件几何形状和尺寸的影响

工件底面形状不同，回波高度不一样，凸曲面使反射波发散，回波降低，凹曲面

使反射波聚焦，回波升高；工件底面与探测面的平行度以及底面的光洁度、干净程度也对缺陷定量有较大的影响；由于侧壁干涉的原因，当探测工件侧壁附近的缺陷时，会产生定量不准，误差增加；工件尺寸的大小对定量也有一定的影响。

为减少侧壁的影响，宜选用频率高、晶片尺寸大且指向性好的探头探测或横波探测；必要时不可采用试块比较法来定量。

4.缺陷的影响

不同的缺陷形状对其回波高度有很大的影响，缺陷方位也会影响到回波高度，另外缺陷波的指向性与缺陷大小有关，而且差别较大；另外缺陷回波高度还与缺陷表面粗糙度、缺陷性质、缺陷位置等有影响。

三．缺陷性质分析

超声波探伤还应尽可能判定缺陷的性质，不同性质的缺陷危害程度不同，例如裂纹就比气孔、夹渣大得多。但缺陷定性