JB/T 4009-2020 无损检测 接触式超声纵波脉冲回波检测和评定不连续方法.pdf
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超声检测仪应能产生、接收和显示探头所需频率和能量的电信号。按有关要求提供检测系统必要的 表1中的特性参数。设备的电压、重复频率和波形应能在要求的扫查速度下提供稳定的检测结果。 检测系统应能使规定深度的参考反射体反射回波幅度不低于满屏刻度的60%,同时受检件上下表 面之间的材料噪声水平不高于满屏刻度的20%。或者,当在上述要求下,检测系统的性能只能满足受 检件1/2厚度的检测时,可以选择进行双面检测
探头应能在受检件中以给定的频率和能量发射和接收超声波,其频率和能量应满足检测需求。检测 所使用的探头类型为接触式纵波直射探头,其中,双晶探头具有更高的近表面分辨力。探头晶片的形状 通常为圆形或矩形,圆形和矩形晶片探头常在检测中使用,评定不连续用的探头为对称声场的圆形晶片 探头。同时,在检测曲面受检件时,为了提高耦合效果,宜在探头上添加与检测面曲率相匹配的探头靴。 一般情况下,较高的频率可提高声束指向性、提供较好的纵向和横向分辨力;较低的频率可提供较 好的穿透力和提高探测不平行于入射面的平面型不连续的能力。对于给定的受检件,超声检测频率应根 据要求发现的不连续的性质、尺寸以及受检件的材质等情况选择。
耦合剂应选用适当的液体或糊状物,并具有良好透声性和适宜流动性,不应对检测对象和检测人员 有损伤作用,同时应便于检测后清理。典型的耦合剂为水、机油、甘油和浆糊,耦合剂中可加入适当的 润湿剂或活性剂以改善耦合性能。时基范围调节、灵敏度设置和受检件检测时应采用相同的耦合剂。 应根据受检件的表面粗糙度选择不同黏度的耦合剂。粗糙表面会降低灵敏度,应选用高黏度的耦合 剂。同时,受检件表面温度的变化会改变耦合剂(如油和油脂)的黏度。根据不同的表面粗糙度,推荐 使用的机油类型见表2。
牛奶标准准荐的等效耦合剂黏度与表面粗糙度的对应关系
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表2推荐的等效耦合剂黏度与表面粗糙度的对应关系(续)
注:此表仅作为参考,也可使用满足特定检测要求的耦合剂
当温度较高时,宜选用耐热的耦合剂,如硅油、凝胶或润滑脂,必要时使探头与受检件表面之间保 持间断性接触或者采用辅助手段冷却探头,以避免探头的声场特性因温度变化而发生变化。当在较高温 度下进行检测时,可使用由无机盐、有机热塑材料或耐热材料组成的耦合剂,或直接使用高温探头。
在检测之前,应依照工艺规程调节整个检测系统,根据受检件厚度选择参考试块,对大厚度的受检 件,宜进行双面检测。 对于参考试块与受检件的声衰减差异引起的灵敏度变化,宜进行传输修正,修正量由相同厚度的试 块与受检件之间的底波幅度差异确定。
6.2.1使用受检件作为参考基准
受检件本身作为参考基准一般适用于形状简单的受检件(上下表面平行或上下表面法向对正 增益,使下表面的一次反射回波幅度为满屏刻度的某个比例,一般为80%。此方法适用于检测 入射面的面积型不连续,其最小检测能力相当于(相同深度上)探头有效声束截面。
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6.2.2使用参考试块作为参考基准
6.2.2.1 一般步骤
注:通常,将相邻的点用直线段依次连接,此外,在曲线的末端,基于已有的曲线斜率继续延伸,直至与时基线相 交,延伸线可以是直线也可以是曲线。
通常,将相邻的点用直线段依次连接,此外,在曲线的末端,基于已有的曲线斜率继续延伸,直至与时基线相 交,延伸线可以是直线也可以是曲线。
为达到最佳的检测效果,应综合考虑近场和远场效应。当不连续的尺寸小于有效声束直径时,近场 效应可能导致检测灵敏度发生不规则的变化,此时,为达到检测灵敏度的要求,可配备合适的延迟块或 其他手段(例如在受检件的两面进行检测等)。当在远场检测时,宜根据参考试块对受检件进行传输修正。
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为保证检测系统的稳定性,应建 中发现设备不能满足使用要求时,应停 用该设备,上一次核查后所有的检测部位应进行复检。作为最低要求,当检测人员变更、探头更换、电 缆和电源(包括新的电池)有任何变更或设备有疑似故障时,应至少对检测系统进行一次核查。
当对上下表面平行或法尚对正的受检件进行检测时,屏幕中应能显示始波和至少一次底波。检测中, 底波的显示个数取决于检测设备的精度、受检件的几何形状、材质的类型、检测的等级和检测人员的水 平等。当受检件正反两面表面粗糙度和平整度满足标准规定值时,底波幅值的降低可能是因内部不连续 的存在所导致的能量衰减或散射而造成的,在高灵敏度检测中可通过使用底波监控功能监控底波的变化
扫查区域应均匀,无浮锈、油漆以及诸如凹坑、疤痕、焊接飞溅或污物等,且无影响检测结果的外 来物。紧密附着的油漆、铁锈或涂层,只要表现出均匀的衰减特性,在检测时无需去除。检测面必须能 确保实现规定的检测灵敏度。为有利于检测,若有必要,扫查区域也可用打磨、喷砂及采用钢丝刷、刮 刀或其他的方法做检测前准备。检测凹面或凸面的曲面受检件时,参考试块和受检件因探头穿透面积的 不同所导致的声衰减,宜在调节检测系统时予以补偿(曲率补偿)。若有条件,参考试块和受检件宜具 有同样的几何形状。
根据受检件(材料)的声学特性、几何形状及希望检出的不连续最小尺寸和类型,选择尺寸和频率 适宜的探头。检测仪器和材料特性是使用高频的制约因素。探头的频率越高,灵敏度和分辨力也越高, 但穿透力降低;反之,使用的频率越低,穿透力越强,但灵敏度和分辨力降低。同样,探头的尺寸也会 影响检测分辨力和近场与远场的长度,探头尺寸的选择主要根据受检件的几何形状确定。为满足实际检 则的需求,可选用各种专用直射探头。在选择探头的尺寸、类型和频率时,宜考虑上述各方面因素。当 使用延迟块探头时,在核查和检测中,试块与受检件的表面温差宜保持在14℃以内,以避免产生较大 的衰减和声速变化。
扫查方式分为连续扫查和间隔扫查,根据检测区域的几何形状、具体应用以及特殊要求等因素进行 选择。连续扫查时,检测灵敏度的变化不应超过10%,探头的扫查应100%覆盖被检区域。扫查时,检 测系统的参数应与核查时的保持一致。 通过目视的方式对回波进行实时监测。调节扫查速度和脉冲重复频率,使仪器能检测出规程中所要 求的最小人工参考反射体。当有特殊需求时,可以通过协商来降低或提高监控阈值。
若需监测底波,可使用闸门对不超出满屏刻度的底波进行监控。其中,底波幅值的调整可通过调节 增益或配备专用设备实现。通常,增益调节功能包含在底波报警电路中。
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在实际检测中,受检件的扫查可分为100%的全覆盖扫查和指定区域的局部扫查。扫查时, 对检测区域进行划分,探头在受检件的每个栅格表面进行锯齿移动。每检完一个栅格区域,对其 记,直至扫查完毕。
若有底波监控要求,记录所有低于 确定该损失并非因扫查面的不 粗糙造成,发现表面粗糙造成底波损失的应对整 签测表面状况进行复查,表面状态要求见4
评定不连续时,保持参考试块和受检件间的相对增益不变,评定不连续反射回波的深度和最大回波 幅值,采用与该不连续等深度的参考反射体反射回波幅值,对其当量进行评定。 常用的参考反射体可包含在参考试块中,也可加工在受检件中,甚至包括受检件本身。人工反射体 可以是平底孔、横孔以及刻槽,参考试块底波及受检件底波特征也可作为参考基准。采用底波法时,可 使用DGS曲线进行评定。 当不连续的尺寸大于探头声束截面时,推荐采用半波高度法进行评定。具体步骤如下:移动探头, 找到不连续回波波幅最高的位置,记录幅值;沿某一方向移动探头,当回波幅度快速降至时基线(幅值 接近为零)时,再反向移动探头,记录回波幅值首次送到最大幅值的一半时的探头中心位置,作为不连 续在该方向上的边界;在其他方向,重复上述过程,直至在检测面上描绘出不连续的轮廊。为描绘出更 为准确的不连续的形状,可附加使用其他频率和尺寸的探头。检测过程中,应对以下两种情况进行特殊 考虑: 1)不连续的回波幅值降至最大回波的一半或更低且保持较大的扫查距离(如大于探头半径); 2)探头扫查时,回波信号沿时基线移动(深度变化的不连续)。 检测与评定不连续时,对于不垂直于声束传播方向的不连续,随着探头的往返移动,其反射回波幅 值和深度会发生变化,并呈现出不规则的包络线,包络形状取决于反射面特征,如曲面或平面,光滑或 粗糙。同时,受检件内部的此类不连续也会引起受检件底波的降低。该类缺陷不能通过单一的反射波幅 进行评定,为获得不连续的最大尺寸,可使用不同频率和角度的探头进行评定。
合同、检测工艺规程以及报告中宜包含检测与评定要求、操作流程、检测结果。具体内容如下: a)受检件编号; b)检测人员姓名及认证等级; c)检测部位及日期:
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d)仪器的制造商、型号及编号; e)探头的制造商、类型玩具标准,编号、频率及尺寸; f)耦合剂、电缆类型及长度、扫查方式(手动/自动); g)参考试块编号、受检件材质及平底孔的尺寸; h)参考灵敏度; i)评定规程及验收条款; j)传输修正(如果需要): k)已检显示描述:数量、类型、最小当量尺寸、长度、深度及位置。
A.1曲面纵波检测用参考试块形状和推荐尺寸
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对于直径D不大于25mm的圆柱,推荐采用图A.1所示的参考试块进行纵波检测。
图A.1小直径柱面纵波检测用参考试块
对于25mm
饮用水标准纵波检测用参考试块的其
图A.2大直径柱面纵波检测用参考试块
....- 评定标准 检测标准
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