超声波探伤作业指导书doc.docx

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超声波探伤

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超声波探伤

一适用范围

本作业指导书适用于母材厚度不小于4mm的碳素结构钢和低合金高强度结构钢的全焊透熔化焊对接焊缝超声波检验。

不适用于外径小于159mm的钢管对接焊缝；内径小于等于200mm的管座角焊缝及外径小于250mm和内外径之比小于80%的纵向焊缝。

二超声波工作原理

声源产生超声波，采用一定的方式使超声波进入工件；超声波在工件中传播并与工件材料以及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征被改变，改变后的超声波通过检测设备被接受，并可对其进行处理和分析，根据接受的超声波的特征，评价工件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。

三检测目的

超声波探伤的目的是为了发现材料或制件中影响其使用的缺陷或特性，从而对其应用于特定目的的适用性进行评价。

四检测依据

《钢结构超声探伤及质量分级法》JG/T203-2007；

《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》GB11345-89；

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《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001；

《建筑结构检测技术标准》GB/T50344-2004。

五检测设备

DUD930数字超声波检测仪，探头（直探头和斜探头），耦合剂[]等。

六试块

标准试块：

IIW试块，CSK-ⅠA试块，CSK-IIA试块，CSK-IIIA试块等。

七抽检数量

对设计上要求全焊透的一、二级焊缝和设计上没有要求的钢材等强对焊拼接焊缝的质量采用超声波探伤的方法检测时的检测数量符合下列规定：

1对钢结构工程质量，应按《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205的规定进行检测，即对一级焊缝探伤比例为100%，二级焊缝探伤比例[]为20%。

2对既有钢结构性能采取抽样超声波探伤检测，抽样数量不应少于《建筑结构检测技术标准》GB/T50344-2004中3.3.13规定的样本

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最小容量限定值抽检。

如下表1：

表1建筑结构抽样检测的最小样本容量

检测批的容量

检测类别和样本最小容量

检测批的容量

检测类别和样本最小容量

A

B

C

A

B

C

2～8

2

2

3

501～1200

32

80

125

9～15

2

3

5

1201～3200

50

125

200

16～25

3

5

8

3201～10000

80

200

315

26～50

5

8

13

10001～35000

125

315

500

51～90

5

13

20

35001～150000

200

500

800

91～150

8

20

32

150001～500000

315

800

1250

151～280

13

32

50

>500000

500

1250

2000

281～500

20

50

80

-

-

-

-

八检验等级的分级

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。

一般情况下，检测类别A适用于一般施工质量的检测，检测类别B适用于结构质量或性能的检测，检测类别C适用于结构或性能的严格检测或复检。

九探伤面

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对不同检验等级要求和不同板厚，推荐的探伤面，探头角度和探

头数量见下表2：

表2探伤面及使用折射角

板厚mm

探伤面

探伤法

使用折射角或K值

A

B

C

≤25

单面单侧

单面双侧

直射法及一次反射法

700（K2.5,K2.0）

＞25～50

700或600（K2.5,K2.0，K1.5）

＞50～100

直射法

450或600；450和600，450和700并用（K1或K1.5；K1和K1.5，K1和K2.0并用）

＞100

双面双侧

450和600并用（K1和K1.5或K2.0并用）

十检验区域的选择

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；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%的一段区域，这段区域最小10mm，最大20mm；探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6.3µm，必要时进行打磨。

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。

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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1.25P:

P=2δtgβ或P=2δK

式中:

P为跨距；δ为母材厚度；K为探头K值。

b、采用直射法探伤时，探头移动区应大于0.75P。

十一检验频率

检验频率f一般在2～5MHZ范围内选择，推荐选用2～2.5MHZ公称频率检验，特殊情况下，可选用低于2MHZ或高于2.5MHZ的检验频率，但必须保证系统灵敏度的要求。

十二仪器的调整

工作开始前，需要根据探头和被测工件的情况来校准仪器的声速，声程以及探头零点，以适应探伤条件。

其中，声速和探头零点的校准是因为状态行所显示参数的计算都是与声速和探头零点相关，声程校准是为了使屏幕上显示适当声程范围内的波形，以便更好的判断，评价缺陷。

DUD930数字超声波探伤仪提供自动校准功能，具体操作如下：

1、直探头校准

直探头校准功能位于高级功能菜单中。

以DUD930标配的直探头为例说明具体操作。

DUD930标配的直探头是频率为2.5MHz，直径20mm的单晶探头，校准需要两个与测量物体同材质且厚度已知的试块。

假设以两个厚度分别为50mm和100mm的试块对该探头进行校准，步骤如下：

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Ø先初步设定以大概的声速值如5290m/s,将探头零点值设置为

0.00µs；调节闸门逻辑为单闸门方式，即闸门逻辑为正或负；调节探测范围使得屏幕显示区域能显示100mm以上的回波，如150mm;

Ø将探头耦合到较薄的试块上（50mm），移动闸门A的起点到

回波并与之相交；

Ø选择高级功能组中的直探头校准功能菜单，按<确认键>确认声程值，此时系统自动调整增益值，使一次回波的幅度大约在屏幕高度的80%的位置上，同时探头校准菜单内出现一个数字，调整该数字使之与试块上反射体实际声程相同，即50mm;

Ø将探头耦合到较厚的试块上（100mm），移动闸门A的起点到回波并与之相交；

Ø选择高级功能组中的直探头校准功能菜单，按<确认键>确认声程值，此时系统自动调整增益值，使一次回波的幅度大约在屏幕高度的80%的位置上，同时探头校准菜单内出现一个数字，调整该数字使之与试块上反射体实际声程相同，即100mm;

Ø再按<确认键>完成自动校准，此时仪器的材料声速和探头零点将被自动调整为准确数值。

注：

在单个已知厚度的试块上也可以使用自动校准功能，即利用多次回波而无须将探头分别放在厚度不同的试块上，分别移动闸门A到各个回波，并输入正确的厚度值即可。

2、斜探头校准

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斜探头校准功能同样位于高级功能菜单中。

利用此功能可完成斜探头角度、前沿、零点及材料声速的校准。

以DUD930标配的斜探

头为例说明具体操作。

DUD930标配的斜探头是频率为5MHz，晶片为8mm×9mm,角度为K2的单晶探头，利用CSK-IIIA试块对其进行校准。

假设以深度为20mm和40mm的两个孔对该探头进行校准，步骤

如下：

Ø首先必须将探头零点值设置为0.00µs，探头前沿设置为0mm;

Ø先初步设定一个大概的声速值如3230m/s,探头K值设置为2（或者探头角度设置为63.40）；

Ø调节闸门逻辑为单闸门方式，即闸门逻辑为正或负；

Ø调节探测范围使得屏幕显示区域能显示100mm以上的回波，如150mm;

Ø将探头耦合到试块上找到20mm深度孔的回波，移动探头使得回波幅值最大，移动闸门A的起点到回波并与之相交；

Ø选择高级功能组中的斜探头校准功能菜单，按<确认键>确认深度值，此时系统自动调整增益值，使一次回波的幅度大约在屏幕高度的80%的位置上，同时探头校准菜单内出现一个数字，调整该数字使之与试块上反射体实际声程相同，即20mm;

Ø测量反射体在水平表面投影到探头前端的距离，本例中测量结果约为29mm，再按<确认键>确认水平投影值，此时探头校准菜单内出现一个数字，调整该数字使之与上述测量的数值相同；

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Ø移动探头找到40mm深度孔的回波，并使得波幅值最大，移动闸门A的起点到回波并与之相交；

Ø选择高级功能组中的斜探头校准功能菜单，按<确认键>确认深度值，此时系统自动调整增益值，使一次回波的幅度大约在屏幕高度的80%的位置上，同时探头校准菜单内出现一个数字，调整该数字使之与试块上反射体实际声程相同，即40mm;

Ø测量反射体在水平表面投影到探头前端的距离，本例中测量结果约为69mm，再按<确认键>确认水平投影值，此时探头校准菜单内出现一个数字，调整该数字使之与上述测量的数值相同；

Ø再按<确认键>完成自动校准，此时仪器的角度、前沿、材料

声速和探头零点将被自动调整为准确数值。

十三距离一波幅（DAC）曲线的绘制

距离—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下表3，表中DAC是以Ф3mm标准反射体绘制的距离一波幅曲线，即DAC基准线．评定线以上至定量线以下为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）。

正常情况下，在绘制好DAC曲线后，不管试件中反射体的位置如何，同样大小的反射体产生的回波峰值均在同一条曲线上，比试件中反射体较小的反射体产生的回波会落在该曲线下面，而较大一些的回落在该曲线上面。

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表3距离-波幅曲线的灵敏度

A

B

C

8mm～50mm

8mm～300mm

8mm～300mm

判废线

DAC

DAC-4dB

DAC-2dB

定量线

DAC-10dB

DAC-10dB

DAC-8dB

评定线

DAC-16dB

DAC-16dB

DAC-14dB

探测横向缺陷时，应将各线灵敏度均提高6dB。

探伤面曲率半径小于等于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。

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。

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。

但在整个检验范围内，曲线应处于荧光屏满幅度的20%以上。

DAC曲线的绘制方法：

Ø选择探伤通道，通过<翻页键>及功能键选择通道功能组，调节探伤通道号，选择一个通道作为当前探伤条件下仪器设

Ø置的通道。

（注：

每个通道下可保存一组DAC曲线标定点，这些标定点不需要进行保存操作，当标定点被标定后将直接保

存在当前通道下，如果希望在该通道下同时保存仪器当前参数设置，则需要通过“通道”->“设置保存”操作来完成。

）

Ø打开DAC曲线功能，通过<翻页键>及功能键选择DAC1功

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能组，再用上下键选择DAC曲线功能菜单，然后通过按左右键来设置DAC曲线开关。

Ø制作DAC曲线，通过<翻页键>及功能键选择DAC1功能组，添加标定点（标定点的添加方法：

将探头置于CSK-IIIA试块上，调增益旋钮使深度为10mm的Ф1×6横孔的最高波达基准80%高，记录相应的dB值和孔深。

每次标定前，先将A闸门移至所需参考回波处，并使参考回波落在闸门内，然后用右键来添加标定点，重复相同的操作可以继续添加标定点，通过左键可以删除上一个标定点。

添加两个标定点后，将会在仪器屏幕上自动绘制DAC曲线。

（注：

沿探测范围由小到大标定数据，即后标定的点要在前一个标定点的后面，且其回波高度不应高于前一标定点，如后点回波高度高于前点，DAC曲线将会被绘制为直线）。

Ø调节三条偏置曲线的偏置值，通过<翻页键>及功能键选择DAC2功能组，按检测标准规定调整三条偏置曲线的偏置量，即调节DAC评定线、DAC定量线、DAC判废线的偏置值到需要的设置。

Ø回波曲线幅度补偿，通过<翻页键>及功能键选择DAC2功能组，调节表面补偿值，此时DAC曲线不会随之浮动，只是回波曲线的幅度在相应的变化，表面补偿后三条DAC曲线保持不变，系统增益值增加的值。

ØDAC曲线绘制完毕，此时三条DAC曲线显示在仪器屏幕上，

三条DAC曲线将屏幕划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域，现场探时可根据反射体回波高度所在的区域来直接确定缺陷的性质。

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Ø现场应用，实际应用时先选择上述制作的DAC曲线所在的通道号，此时该通道下的DAC曲线将被绘制到屏幕上，（如DAC曲线没有被绘制，请检查DAC曲线功能菜单是否设置为开），如还希望使用该通道下的参数设置（包括三条DAC曲线的偏置设置以及表面补偿值）时，可进行“通道”->“设置调出”操作。

若被检测杆件壁厚小于8mm。

按下列方法测绘DAC曲线：

将5mm直径3mm的通孔回波高度调节到垂直度的80%，画一条直线，用于直射波探伤；然后下降4dB再画一条直线，用于一次反射波探伤。

十四仪器的校验

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。

在检验过程中每4h之内或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。

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陷，位置参数应重新测定，并予以更正。

灵敏度校验时，如校验点的反射波幅比距离-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，己经记录的缺陷，应对缺陷尺寸参数重新测定并予以评定。

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十五初始检测

1.一般要求

超声检验应在焊缝及探伤表面经外观检查合格并保证探头移动区满足要求后方可进行。

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。

探伤灵敏度应不低于评定线灵敏度。

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。

对波幅超过评定线的反射波，根据探头位置、方向、反射波的位置等情况，判断其是否为缺陷，判断缺陷的部位在焊缝表面作出标记。

2.平板对接焊缝的检验

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100～150的左右移动。

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100～200作斜平行扫查．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100mm时，应在焊缝的两面作平行扫查或者采用两种角度探头（450和600或450和700并用）作单面两个方向的平行扫查，亦可用两个450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450的斜向扫查。

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、

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转角、环绕等四种探头基本扫查方式。

3曲面工件对接焊缝的检验

探伤面为曲面时，按规定选用对比试块，并采用平板对接焊缝的检验方法进行检验。

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；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。

探测横向缺陷时按纵缝检验的方法进行。

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%。

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700。

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

当R大于W2/4采用平面对比试块调节仪器时，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。

4其它结构焊缝的检验

尽可能采用平板焊缝检验中己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悍缝中的主要缺陷。

十六规定检验

1.一般要求

规定检验只对初始检验中被标记的部位进行检验。

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。

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2.最大反射波幅的测定

对判定为缺陷的部位，采用前后、左右、转角、环绕等四种探头基本扫查方式，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-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。

最大反射波幅A与定量线SL的dB差值记为SL士——dB。

3.位置参数的测定

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准基准点（既原点）建立坐标．坐标正方向距离L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。

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。

根据上述方法确定缺陷的位置后，还要考虑缺陷是否在焊缝中。

4.尺寸参数的测定

根据缺陷最大反射波幅确定缺陷当量值Ф或测定缺陷指示长度ΔL。

缺陷当量Ф，用当量平底孔直径表示，主要用于直探头检验，可采用公式计算，DGS曲线，试块对比或当量计算尺确定缺陷当量尺

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寸。

缺陷指示长度ΔL的测定推荐采用如下二种方法：

a、当缺陷反射波只有一个高点时，用降低6dB相对灵敏度法测长。

b、在测长扫查过程中，如发现缺陷反射波峰值起伏变化，有多个高点，则采用端点峰值法，即缺陷两端反射波极大值之间探头的移动长度确定为缺陷指示长度。

6dB相对灵敏度法端点峰值法

十七缺陷评定和检验结果

1缺陷评定

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角度、增加探伤面、观察动态波型、结合结构工艺特征作判定，如对波型不能准确判断时，应辅以其他检验作综

合判定。

最大反射波幅位于Ⅱ区的缺陷，其指示长度小于10mm时按5mm计。

相邻两缺陷各向间距小于8mm时，两缺陷指示长度之和

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作为单个缺陷的指示长度。

2检验结果的等级分类

最大反射波幅位于Ⅱ区的缺陷，根据缺陷指示长度按下表4的规

定予以评级。

表4