椭圆形封头超声波探伤的工艺详解

　　椭圆形封头超声波探伤是利用高频率的声波在不同的材料界面上能反射回来的 性来进行探伤的。其作用原理是：利用晶片的压电效应，通入交流电使晶片产生振动而发出频率为0.5~5兆赫的超声波。超声波在同一均匀介质中按直线传播，且传播速度不变，当它传播到不同材料分界面上时会发生反射和折射现象，所以当超声波通过金属材料时，如果遇到气孔、非金属夹杂物等缺陷，超声波 会发生返射。利用仪器接受这个反射信号 可以知道缺陷的存在。

　　超声波探伤是借助于超声波探伤仪进行的。它通过探头与椭圆形封头的接触，向被检件发生超声波并接受返回的波，经过整理后在显示器上显示，并通过显示器上波的变化来判断有无缺陷存在和缺陷的大致类型。为了使探头接触良好，要求被检件应有一定的接触面(能容纳探头大小)，接触面应光滑无污物，一般要求其粗糙度不大于Ra3.2。除此之外，在探伤时还应在被检件表面上涂一层耦合剂，以增加探头与被检件接触面间的透射率。

　　我国现行的超声波探伤应用标准较多，如GB4163、GB5777、GB7734、GB11345、GB/T15830、JB3144、JB4126和JB4730等标准。现以JB4730《压力容器无损检测》标准为例介绍超声波探伤的缺陷评定标准。

　　JB4730标准基本上是将缺陷分成单个缺陷指示长度、单个缺陷指示面积、一定区域内的缺陷面积占被检面积的百分比共三个指标分别进行评级的。根据椭圆形封头的不同，其评级的级别划分和每级的控制指标也不相同。

　　1、压力容器用钢板超声波检测

　　它适用的钢板厚度范围为6mm~250mm。

　　它将缺陷分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个级别，每个级别的控制指标见表9-5。

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	<60	<25	≤3	<9
Ⅱ	<80	<50	≤4	<15
Ⅲ	<120	<100	≤5	<25
Ⅳ	<150	<100	≤10	<25

　　2、压力容器锻件超声波检测

　　它将椭圆形封头焊缝缺陷分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V五个级别，每个级别的控制指标见表9-6。

等级 缺陷种类	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ
单个缺陷当量直径（mm）	≤Φ4	Φ4+(0~8dB)	Φ4+(>8~12dB)	Φ4+(>12~16dB)	>Φ4+16dB
密集缺陷与检测总面积的百分比（%）	0	>0~5	>5~10	>10~20	>20

　　注：该表仅适用于碳钢和低合金钢锻件。

　　3、高压螺栓超声波检测

　　它将缺陷分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五个级别，每个级别的控制指标见表9-7。

等级 缺陷种类	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ
单个缺陷当量直径（mm）	≤Φ2	≤Φ3	≤Φ4	≤Φ4	>Φ5
由缺陷引起的底波降低量（dB）	≤8	8~14	>14~20	>20~26	>26

　　4、压力容器焊缝超声波检测

　　该标准适用于母材厚度为8mm~300mm的全焊透熔化对接焊缝的检测，它不适用于铸钢及奥氏体不锈钢的焊缝。

　　它规定被检测的椭圆形封头焊缝中不允许存在下列缺陷：

　　a、反射波幅位于判废线之外的缺陷;

　　b、检测人员判定为裂纹等危害性的缺陷。

　　除此之外，它将缺陷分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共三个级别，每个级别的控制指标见表9-8。

等级	板厚T，mm	单个缺陷指示长度L，mm	多个缺陷的累积指示长度L’，mm
Ⅰ	8~120	L=1/3T， 小为10， 不超过30	在任意9T焊缝长度范围内L’不超过T
	>120~300	L=1/3T， 不超过50	在任意9T焊缝长度范围内L’不超过T
Ⅱ	8~120	L=2/3T， 小为12， 不超过40	在任意4.5T焊缝长度范围内L’不超过T
	>120~300	不超过75	在任意4.5T焊缝长度范围内L’不超过T
Ⅲ	8~300	超过Ⅱ级者	超过Ⅱ级者

　　超声波探伤和射线探伤都是用于检查材料内部缺陷的探伤方法，但二者相比，超声波探伤具有以下优缺点：

　　a、对经过压力加工的材料缺陷(如裂纹、未熔合、气孔等)，其检测灵敏度高，尤其是当缺陷延伸平面与检测面垂直时，用射线探伤将无法检验出来;

　　b、检测的椭圆形封头材料厚度大，有时可达数米。而c射线一般仅能探测40mm~60mm厚，g射线也只能探测300mm厚;

　　c、可以从被检件的任意一侧进行探测，因此能定出缺陷的位置和深度，射线检测则不能;

　　d、探伤速度快，能即时知道缺陷的存在与否;

　　e、设备简单，检测费用低。它的检测费用一般不超过射线探伤的四分之一;

　　f、对人体无害，而射线探测对人身有害;

　　g、因为它不能显现缺陷形态和形状，故探伤不直观，椭圆形封头焊缝缺陷定性较困难;

　　h、探伤结果不象射线探伤那样可保存原始记录;

　　I、探伤结果受人为因素影响较大，因此有时造成探伤误差较大。

　　由于上面的原因，射线探伤常用于质量状况较差的铸件和椭圆形封头焊缝的内部探伤，而超过声波探伤则常用于锻件、板材、型材、管材等压力加工的材料内部探伤。有时为了降低探伤费用，对于椭圆形封头焊缝和铸件也可以先用超声波进行探伤，然后再以少量的射线探伤进行复检。