畢業(yè)論文---平板對接焊縫的超聲波檢測

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 前言1</b></p><p>　　1.1背景及意義1</p><p>　　1.2超聲波檢測的發(fā)展與現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2.1國際超聲波檢測技術(shù)的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀1</p><p>

2、;　　1.2.2國內(nèi)超聲波檢測技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　2 超聲波檢測物理基礎(chǔ)及設(shè)備3</p><p>　　2.1超聲波原理及特點3</p><p>　　2.2超聲波檢測的設(shè)備3</p><p>　　2.2.1超聲檢測儀3</p><p><b>　　2.2.2探頭4</b>

3、;</p><p>　　2.2.3耦合劑4</p><p><b>　　2.2.4試塊4</b></p><p>　　3 平板對接焊縫制造方法及缺陷5</p><p>　　3.1平板對接焊縫主要制造方法5</p><p>　　3.1.1手工電弧焊5</p><p>

4、;　　3.1.2埋弧自動焊5</p><p>　　3.2平板對接焊縫常見缺陷5</p><p>　　3.2.1焊接過程中主要缺陷5</p><p>　　3.2.2使用過程中出現(xiàn)的缺陷6</p><p>　　4 超聲波無損探傷實驗7</p><p>　　4.1超聲波探傷實驗器材及實驗操作7</p>

5、<p>　　4.1.1檢測面的修整8</p><p>　　4.1.2零點聲速的測定9</p><p>　　4.1.3折射角的測定10</p><p>　　4.1.4 DAC曲線11</p><p>　　4.1.5 其他參數(shù)的輸入13</p><p>　　4.2超聲波探傷試驗現(xiàn)象數(shù)據(jù)13<

6、/p><p>　　4.2.1探頭掃查13</p><p>　　4.2.2缺陷長度測定14</p><p>　　4.3缺陷評定結(jié)果評級15</p><p>　　4.4實驗結(jié)果及分析16</p><p>　　4.5超聲波檢測工藝卡16</p><p><b>　　小 結(jié)17<

7、/b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)18</b></p><p><b>　　附錄19</b></p><p>　　平板對接焊縫的超聲波檢測</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　壓力容器所用材料有板材、管材、

8、鑄件等，其中最重要最常用的是板材。通過焊接的方法使一塊或多塊板材拼接到一起，其檢測方法主要是超聲波無損探傷。本文就平板對接焊縫在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)的問題，論述超聲波檢測物理基礎(chǔ)、監(jiān)測的設(shè)備和工藝規(guī)程。主要任務(wù)是在掌握過程設(shè)備制造流程和焊接缺陷及其產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上，研究超聲波探傷技術(shù)在鋼制壓力容器對接焊接接頭探傷檢測中的應(yīng)用，并給出焊縫返修的具體方案。</p><p>　　針對給定的板材焊縫，通過實驗檢測該焊縫的缺陷，

9、本文詳細(xì)介紹了試塊選用，設(shè)備調(diào)試，實驗探傷中的常見問題及解決方法。同時給出了實驗探傷、缺陷定位和長度測量的具體方法，并通過JB/T4730.3-2005標(biāo)準(zhǔn)對試驗中檢測到的缺陷進行了等級評定并得出了檢測工藝卡。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 對接焊縫 超聲波無損探傷 試塊 缺陷評定</p><p>　　Ultrasonic inspection of butt weld of fla

10、t plate</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The material used in the pressure vessel is plate, pipe, casting, etc. the most important and most commonly used is the plate material. By w

11、elding the method to make one or more pieces of plates together, the detection method is mainly ultrasonic nondestructive testing. This paper discusses the problems in the practical application of flat plate butt weld, d

12、iscusses the physical foundation of ultrasonic testing, the equipment and technical regulation. Main task is to master the process of equipm</p><p>　　For a given plate weld, the defects of the weld were test

13、ed by experiment, this paper introduces the common problems and solving methods in the test block selection, equipment debugging and testing. At the same time, the specific methods of the experiment flaw detection, defec

14、t location and length measurement are given, and the grade of the defects detected in the test by the JB/T4730.3-2005 standard is evaluated.</p><p>　　Key words: Butt weld Ultrasonic nondestructive testing

15、 Test block Defect assessment</p><p><b>　　1 前言</b></p><p><b>　　1.1背景及意義</b></p><p>　　鋼鐵材料是工程上所使用的最重要的材料之一，應(yīng)用范圍極其廣泛。焊接是各種工業(yè)生產(chǎn)和國防建設(shè)等領(lǐng)域不可或缺的先進制造技術(shù)，在世界范圍內(nèi)，發(fā)達(dá)國家利

16、用焊接方法來加工的鋼材已超過鋼材總量的一半，由于鋼焊接其性能出眾和經(jīng)濟效果顯著等特點，在焊接的應(yīng)用越來越廣泛，成為國內(nèi)外眾多研究者和工程人員重點研究的方向。</p><p>　　焊接是通過加熱或加壓，或者兩者兼用，而且用或不用填充材料，使工件達(dá)到原子結(jié)合的一種加工方法。其中，對焊是利用電阻熱將兩工件沿整個端面同時焊接起來的一類電阻焊方法。鋼制對接焊縫焊接以其強度高、重量輕、生產(chǎn)率高、易于實現(xiàn)自動化、密封性好，已獲

17、得非常廣泛應(yīng)用。</p><p>　　超聲波檢測是五大常規(guī)檢測技術(shù)之一，是目前國內(nèi)外使用最廣泛，發(fā)展最快的一種無損檢測技術(shù)。目前國外工業(yè)發(fā)達(dá)的國家無損檢測技術(shù)逐步從無損探傷（NDI），無損檢測（NDT）向無損評價（NDE）過度。無損探傷，無損檢測和無損評價是其發(fā)展的三個價段，其檢測使產(chǎn)品實現(xiàn)質(zhì)量控制、節(jié)約原材料、改進工藝、提高勞動生產(chǎn)效率的重要手段，也是設(shè)備維護中不可或缺的手段之一。</p><

18、;p>　　超聲波探傷優(yōu)點是檢測靈敏度高、速度快、成本低、對人體無害，能對缺陷進行定位和定量，穿透能力較大，在鋼中的有效探測深度可達(dá)1米以上;對平面型缺陷如裂紋、夾層等，探傷靈敏度較高，并可測定缺陷的深度和相對大小，設(shè)備輕便，操作安全，易于實現(xiàn)自動化檢驗。超聲波探傷儀的種類繁多，但脈沖反射式超聲波探傷儀應(yīng)用最廣。一般在均勻材料中，缺陷的存在將造成材料不連續(xù)，這種不連續(xù)往往有造成聲阻抗的不一致，由反射定理我們知道，超聲波在兩種不同聲阻

19、抗的介質(zhì)的界面上會發(fā)生反射。反射回來的能量的大小與交界面兩邊介質(zhì)聲阻抗的差異和交界面的取向、大小有關(guān)。脈沖反射式超聲波探傷儀就是根據(jù)這個原理設(shè)計的。</p><p>　　1.2超聲波檢測的發(fā)展與現(xiàn)狀</p><p>　　無損探傷技術(shù)是檢測壓力容器焊縫內(nèi)部缺陷的主要手段。無損檢測（non-destructive examination）是指在不損害或不影響被檢測對象使用性能，不傷害被檢測對象

20、內(nèi)部組織的前提下，利用材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)異?；蛉毕荽嬖谝鸬臒帷⒙?、光、電、磁等反應(yīng)的變化，以物理或化學(xué)方法為手段，借助現(xiàn)代化的技術(shù)和設(shè)備器材，對試件內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài)及缺陷的類型、性質(zhì)、數(shù)量、形狀、位置、尺寸、分布及其變化進行檢查和測試的方法。工業(yè)上常用的無損檢測方法有射線檢驗（RT）、超聲檢測（UT）、磁粉檢測（MT）和液體滲透檢測（PT）四種。其中射線探傷和超聲波探傷是檢測壓力容器焊縫內(nèi)部缺陷的主要手段。</p>

21、<p>　　1.2.1國際超聲波檢測技術(shù)的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀</p><p>　　超聲無損檢測技術(shù)(UT)是五大常規(guī)檢測技術(shù)之一，是國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛、使用頗率最高且發(fā)展較快的一種無損檢測技術(shù)，體現(xiàn)在改進產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品設(shè)計、加工制造、成品檢驗以及設(shè)備服役的各個階段，體現(xiàn)在保證機器零件的可靠性和安全性上。世界各國出版的無損檢測書籍、資料、文獻(xiàn)中，超聲探傷所占的數(shù)量都是首屈一指的。有關(guān)資料表明，國外每年大約發(fā)表

22、3000篇涉及無損檢測的文獻(xiàn)資料，全部文獻(xiàn)資料中有關(guān)超聲無損檢測的內(nèi)容約占45 %。前幾屆世界無損檢測會議論文集收錄的論文中有關(guān)超聲檢測的論文數(shù)遙遙領(lǐng)先于其它檢測方法，特別是2000年10月在羅馬召開的第十五屆世界無損檢測會議(WCNDT)收錄的663篇論文中，超聲檢測就占250篇(2000年WCNDT會議收錄的論文分布情況)。這些都說明超聲無損檢測的研究勢頭和其在無損檢測中的重要地位。</p><p>　　20

23、世紀(jì)70 年代以來，超聲檢測的數(shù)字化、自動化、智能化和圖像化成為超聲無損檢測技術(shù)研究的熱點，標(biāo)志著超聲無損檢測的現(xiàn)代化進程。近年來，隨著傳感技術(shù)、電子技術(shù)、自動控俐技術(shù)、記算機技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代無損檢測技術(shù)已經(jīng)進人到以計算機控制為主的信息加工時代。</p><p>　　20世紀(jì)80年代，新一代的超聲檢測儀器——數(shù)字化、智能化超聲儀問世，標(biāo)志著超聲檢測儀器進入一個新時代。超聲無損檢測儀器將向數(shù)字化、智能化、圖像化、小

24、型化和多功能化發(fā)展。在第十三、十四世界無損檢測會議儀器展覽會、1996年中國國際質(zhì)量控制技術(shù)與測試儀器展覽會、1997年日本無損檢測展覽會等大型國際會議會展中，數(shù)字化、智能化、圖像化超聲儀最引人注目，顯示了當(dāng)今世界無損檢測儀器的發(fā)展趨勢。其中以德國Krautraemer公司、美國Panametrics公司、丹麥Force Institutes公司與美國PAC公司的產(chǎn)品最具代表性。</p><p>　　從20世紀(jì)9

25、0年代以來，超聲成像技術(shù)是一種令人矚目的新技術(shù)。超聲圖像可以提供直觀和大量的信息，直接反映物體的聲學(xué)和力學(xué)性質(zhì)，有著非常廣闊的發(fā)展前景?，F(xiàn)代超聲成像技術(shù)都是計算機技術(shù)、信號采集技術(shù)和圖像處理技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。數(shù)據(jù)采集技術(shù)、圖像重建技術(shù)、自動化和智能化技術(shù)以及超聲成像系統(tǒng)的性能價格比等發(fā)展直接影響超聲檢測圖像化的進程。</p><p>　　1.2.2國內(nèi)超聲波檢測技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p&g

26、t;　　近年來我國超聲無損檢測事業(yè)取得了巨大進步和發(fā)展。超聲無損檢測已經(jīng)應(yīng)用到了幾乎所有工業(yè)部門，其用途正日趨擴大。超聲無損檢測的相關(guān)理論和方法及應(yīng)用的基礎(chǔ)性研究正在逐步深入，已經(jīng)取得了許多具有國際先進水平的成果。許多不同用途的微機控制自動超聲檢測系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于實際生產(chǎn)。我國在這方面開展的主要研究有：計算機化超聲設(shè)備；用戶友好界面操作系統(tǒng)軟件；超聲數(shù)字信號處理，包括人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模式識別、相位補償?shù)?；高頻超聲無損檢測技術(shù)：各種掃描

27、成像技術(shù)：多坐標(biāo)、多通道的自動超聲檢查系統(tǒng)：超聲機器人檢測系統(tǒng)：復(fù)雜構(gòu)件的自動掃描超聲成像檢測(如5維以上多維探頭調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)等輔助設(shè)備的開發(fā)研究)等。這其中許多成果已經(jīng)達(dá)到國際先進水平，這些研究為我國超聲無損檢測技術(shù)的持續(xù)發(fā)展提供了保證。無損檢測的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，檢測儀器的數(shù)字化、智能化、圖像化、小型化和系列化工作也都取得了很大發(fā)展。我國已經(jīng)制訂了一系列國標(biāo)、部標(biāo)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而且引進了ISO，ATSM、DIN、SS、BS、NF、JIS等一

28、百多個國外標(biāo)準(zhǔn)。無損檢測人員的培訓(xùn)也逐漸與國際接軌。但是，我國超聲無損檢測事業(yè)從整體水平而言，與發(fā)達(dá)國家之間存在很大差距，具體表</p><p>　?、贆z測專業(yè)隊伍中高級技術(shù)人員和高級操作人員所占比例較小，極大阻礙了超聲無損檢測技術(shù)自動化、智能化、圖像化的進展。</p><p>　?、趯I(yè)無損檢測人員相對較少，現(xiàn)有無損檢測設(shè)備利用率低。</p><p>　　③對無損

29、檢測技術(shù)領(lǐng)域的信息技術(shù)應(yīng)用重視度。</p><p>　　2 超聲波檢測物理基礎(chǔ)及設(shè)備</p><p>　　2.1超聲波原理及特點</p><p>　　超聲波探傷是利用材料及其缺陷的聲學(xué)性能差異對超聲波傳播波形反射情況和穿透時間的能量衰減變化來檢驗材料內(nèi)部缺陷的無損檢測方法。實驗室中常用橫波來進行超聲波探傷實驗，其探傷原理如圖2-1所示。</p><

30、;p>　　1-工件 2-焊縫 3-缺陷 4-超聲波束 5-斜探頭</p><p>　　圖2-1 橫波探傷原理圖</p><p>　　超聲波是一種頻率高于20000Hz的聲波，它的方向性好，穿透能力強，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠(yuǎn)，對人體無害可用于測距、測速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。</p><p>　　但是超聲波探傷顯示不太直觀，易發(fā)生衰減和散

31、射，對工作表面要求平滑，要求富有經(jīng)驗的檢驗人員才能辨別缺陷種類、適合于厚度較大的零件檢驗，這是超聲波的局限性。</p><p>　　2.2超聲波檢測的設(shè)備</p><p>　　2.2.1超聲檢測儀</p><p>　　超聲波檢測儀是檢測的主體設(shè)備，作用是產(chǎn)生電振蕩作用于探頭，使之發(fā)射超聲波，同時將探頭送回的電信號進行濾波、檢波、放大等，并以一定的方式顯示出來。超聲波

32、檢測儀按發(fā)射超聲波的方式分為脈沖波檢測儀、連續(xù)波檢測儀和調(diào)頻波檢測儀。其中使用最廣的是脈沖波檢測儀，它向工件周期性地發(fā)射頻率固定的超聲波。</p><p>　　超聲波檢測儀按顯示方式可分為：</p><p>　　A型探傷儀：是一種波型顯示，在顯示屏幕上以橫坐標(biāo)代表聲波的傳播時間(距離)，縱坐標(biāo)代表反射波的幅度。</p><p>　　B型探傷儀：是一種圖像顯示，可顯示

33、工件縱截面的圖像。</p><p>　　C型探傷儀：也是一種圖像顯示，可顯示工件平行截面的圖像。</p><p>　　目前使用最廣的是A型脈沖反射式檢測儀圖2-1</p><p>　　圖 2-2 A型脈沖反射式檢測儀</p><p><b>　　2.2.2探頭</b></p><p>　　超聲波

34、檢測一般采用壓電型探頭，其作用是利用壓電晶片，在高頻電振蕩激勵下產(chǎn)生高頻機械振動發(fā)射超聲波(發(fā)射探頭)，或在超聲波作用下產(chǎn)生機械變形，并因此產(chǎn)生電荷。超聲波探頭按結(jié)構(gòu)形式分為：</p><p>　　直探頭：用于交替地發(fā)射和接收縱波，波束垂直于工件表面。</p><p>　　斜探頭：利用楔塊將聲束傾斜于工件表面而射入工件。一般用于橫波探傷。</p><p><b

35、>　　2.2.3耦合劑</b></p><p>　　超聲耦合劑是指超聲波在檢測面上的聲強透射率。聲強透射率高，超聲耦合號。為了改善探頭與工件聲能的傳遞，而加在探頭和檢測之間的液體薄層為耦合劑。耦合劑可以填充探頭與工件間空間距離，使超聲波能夠傳入工件，這是耦合劑的主要目的。此外耦合劑還可以減少摩擦力的作用。</p><p>　　常用的耦合劑有水、甘油、機油、變壓油、化學(xué)糨糊

36、等。</p><p>　　水的優(yōu)點是來源方便，缺點是易流失，使工件生銹。甘油優(yōu)點是聲阻抗大，耦合效果好，缺點是需要水稀釋，容易使工件形成腐蝕坑，價格昂貴。機油和變壓油附著力粘度較合適，無腐蝕價格不貴，是最常用的耦合劑。化學(xué)糨糊耦合劑效果較好，也是常用的耦合劑。</p><p><b>　　2.2.4試塊</b></p><p>　　試塊按照用途

37、設(shè)計制作的具有簡單性狀的人工反射體的式樣，是超聲探傷重要的工具。其作用是：</p><p>　　A進行探傷靈敏度的調(diào)整和確定</p><p>　　B調(diào)整和確定合適的掃描速度</p><p>　　C測試探頭的一些性能</p><p><b>　　D測繪確定缺陷大小</b></p><p>　　超聲波

38、探傷常用的標(biāo)準(zhǔn)試塊有：CSK－IA試塊，SH—1型半圓試塊，RB-2試塊，IIW試塊。對比試塊有：WGT-3試塊，DB-H2試，塊階梯試塊。專用試塊有：GTS-60試塊，GTS-60加長測試軌。</p><p>　　3 平板對接焊縫制造方法及缺陷</p><p>　　3.1平板對接焊縫主要制造方法</p><p>　　在過程裝備制造中，常用的焊接方法主要有手工電弧焊

39、、埋弧自動焊、氣體保護焊、電渣焊等。對于小型的板材焊接常采用手工電弧焊和埋弧自動焊。</p><p>　　3.1.1手工電弧焊</p><p>　　手工電弧焊簡稱手弧焊，是以手工操作的焊條和被焊接的工件做為兩個電極，利用焊條與焊件之間的電弧熱量熔化金屬進行焊接的方法。</p><p>　　由于其設(shè)備簡單、操作方便、能夠進行全方位焊接且適合焊接多種材料等特點，在裝備制

40、造中是一種應(yīng)用十分廣泛的焊接方法。</p><p>　　當(dāng)然其不足之處是焊接速度慢、生產(chǎn)效率低勞動強度大、煙塵大對操作人員身體有損害等。</p><p>　　3.1.2埋弧自動焊</p><p>　　埋弧自動焊簡稱埋弧焊，是電弧在焊劑層下燃燒，用機械自動引燃電弧并進行控制，自動完成焊絲的送進和電弧移動的一種電弧焊方法。</p><p>　　埋

41、弧自動焊具有生產(chǎn)率高、機械化程度高、焊接質(zhì)量好且穩(wěn)定的優(yōu)點。在金屬結(jié)構(gòu)、橋梁、壓力容器、石油化工、核容器、石油天然氣管線、船舶制造等領(lǐng)域，埋弧自動焊獲得了廣泛的應(yīng)用。埋弧焊局限性是 工作量非常大，所消耗的鋼材、焊絲、焊劑的量也很大。</p><p>　　3.2平板對接焊縫常見缺陷</p><p>　　3.2.1焊接過程中主要缺陷</p><p>　　在焊接過程中焊接

42、接頭會產(chǎn)生金屬不連續(xù)，不致密或者連續(xù)不良的現(xiàn)象稱為焊接缺陷。焊接過程中主要出現(xiàn)的缺陷分為兩大類：外觀形狀缺陷和內(nèi)部缺陷。</p><p>　　外觀形狀缺陷主要有咬邊、焊瘤、凹坑、未焊滿、燒穿、錯邊、塌陷、成形不良、表面氣孔、各種焊接變形和波浪變形等。這些缺陷存在將對超聲波探傷缺陷的判斷產(chǎn)生影響。因此，在對焊縫進行超聲波探傷前必須對工件焊縫外觀進行檢查，發(fā)現(xiàn)有上述缺陷時盡量設(shè)法清除。</p><

43、p>　　內(nèi)部缺陷主要有氣孔、夾渣、未焊透、未融合和裂紋等，這些缺陷是超聲波探傷的檢測對象，檢測目的就是要發(fā)現(xiàn)這些缺陷。相關(guān)人員必須了解其特點、分布規(guī)律和對超聲波的反射特性。</p><p><b>　　⑴氣孔</b></p><p>　　氣孔是指焊接時，熔池中的氣體未在金屬凝固前逸出，殘存于焊縫之中所形成的空穴。其氣體可能是熔池從外界吸收的，也可能是焊接冶金過程

44、中反應(yīng)生成的。</p><p>　　氣孔的危害氣孔減少了焊縫的有效截面積，使焊縫疏松，從而降低了接頭的強度，降低塑性，還會引起泄漏。氣孔也是引起應(yīng)力集中的因素。氫氣孔還可能促成冷裂紋。</p><p><b>　?、茒A渣</b></p><p>　　夾渣是指焊后溶渣殘存在焊縫中的現(xiàn)象。</p><p>　　夾渣的危害點狀

45、夾渣的危害與氣孔相似，帶有尖角的夾渣會產(chǎn)生尖端應(yīng)力集中，尖端還會發(fā)展為裂紋源，危害較大。</p><p><b>　　⑶未焊透</b></p><p>　　未焊透是指母材金屬未熔化，焊縫金屬沒有進入接頭根部的現(xiàn)象。</p><p>　　未焊透的危害：未焊透的危害之一是減少了焊縫的有效截面積，使接頭強度下降。其次，未焊透焊透引起的應(yīng)力集中所造成的

46、危害，比強度下降的危害大得多。未焊透嚴(yán)重降低焊縫的疲勞強度。未焊透可能成為裂紋源，是造成焊縫破壞的重要原因。</p><p><b>　　⑷未融合</b></p><p>　　未熔合是指焊縫金屬與母材金屬，或焊縫金屬之間未熔化結(jié)合在一起的缺陷。</p><p>　　未熔合的危害：未熔合是一種面積型缺陷，坡口未熔合和根部未熔合對承載截面積的減小都

47、非常明顯，應(yīng)力集中也比較嚴(yán)重，其危害性僅次于裂紋。</p><p><b>　?、闪鸭y</b></p><p>　　焊縫中原子結(jié)合遭到破壞，形成新的界面而產(chǎn)生的縫隙稱為裂紋。</p><p>　　根據(jù)裂紋尺寸大小，分為三類：</p><p>　　A宏觀裂紋:肉眼可見的裂紋。</p><p>　　B

48、微觀裂紋:在顯微鏡下才能發(fā)現(xiàn)。</p><p>　　C超顯微裂紋:在高倍數(shù)顯微鏡下才能發(fā)現(xiàn)，一般指晶間裂紋和晶內(nèi)裂紋。</p><p>　　3.2.2使用過程中出現(xiàn)的缺陷</p><p>　　焊接結(jié)構(gòu)使用過程缺陷甚至失效形式有：脆性失效、塑性失效、疲勞失效、應(yīng)力腐蝕失效等。</p><p>　?、糯嘈詳嗔眩汉附咏Y(jié)構(gòu)的一種最為嚴(yán)重的斷裂失效。通

49、過脆性斷裂失效都在實際應(yīng)力低于結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)力下發(fā)生，斷裂時無顯著的塑性變形，具有突發(fā)破壞的性質(zhì)，往往造成重大損失。其特點是裂紋擴展迅速，能量消耗遠(yuǎn)小于韌性斷裂，斷裂之前無明顯的征兆。脆性斷裂斷口表面發(fā)亮，呈顆粒狀，屬于平直類型。</p><p>　　⑵塑性斷裂：金屬斷裂時伴隨有明顯的塑性變形并消耗大量能量。由于塑性斷裂是在大量塑性變形后發(fā)生的，結(jié)構(gòu)斷裂后在受力方向上會留下較大的殘余變形，在斷口附近有肉眼可見的撓曲、

50、變粗、縮頸等。在大多數(shù)材料中，拉伸塑性斷口呈灰色纖維狀，宏觀上分為平直面和剪切面。</p><p>　　⑶疲勞失效：零件或試樣在整個疲勞失效過程中，不發(fā)生肉眼可見的宏觀塑性變形。在多數(shù)情況下疲勞斷裂是突然發(fā)生的，因而這種斷裂方式給焊件失效前的預(yù)報和預(yù)防工作帶來一定的困難。一個典型的疲勞斷口往往由裂紋源區(qū)、裂紋擴展區(qū)和瞬時斷裂區(qū)三個部分組成。這種獨特的形貌是區(qū)別于其他斷裂形式的極為重要的憑證。</p>

51、<p>　?、葢?yīng)力腐蝕斷裂：它是一種遠(yuǎn)低于金屬屈服點的拉應(yīng)力與化學(xué)侵蝕共同作用的破壞過程。純金屬對該類破壞的敏感性比不純的金屬低的多，而純二元合金對該類破壞一般都是很敏感的。裂紋常常產(chǎn)生大量的分叉，并在大致垂直于影響它們產(chǎn)生和擴展的拉應(yīng)力方向連續(xù)擴展。在這種情況下，細(xì)小的裂紋會深深地擴展進焊件之中而表面又呈現(xiàn)出模糊不清的腐蝕跡象。</p><p>　　4 超聲波無損探傷實驗</p>&l

52、t;p>　　4.1超聲波探傷實驗器材及實驗操作</p><p>　　實驗中采用PXUT—320C型數(shù)字式超聲波探傷儀，見圖4-1。采用的試塊為300X300X22mm的對焊平板，材料為鑄鐵，見圖,4-2。實驗中用到的試品及基本參數(shù)詳見表4-1。</p><p>　　圖4-1 PXUT-320C型數(shù)字式超聲波探傷儀</p><p>　　圖4-2 鋼制平板對接焊縫

53、</p><p>　　表4-1 實驗用品及基本參數(shù)</p><p>　　4.1.1檢測面的修整</p><p>　　試件表面情況的好壞對檢測結(jié)果影響較大。所以在檢測前應(yīng)對檢測面的飛濺物、氧化皮及銹蝕等進行處理。通常用砂輪、銼刀、磨石砂紙等對檢測面進行處理，表面粗糙度Ra≤6.3um。</p><p>　　焊縫兩側(cè)檢測面寬度不小于探頭移動區(qū)域。

54、由試件的厚度、探頭的K值與探頭的尺寸A來確定跨距用P表示，則：</p><p><b>　　P=2KT</b></p><p><b>　　K—探頭的K值</b></p><p><b>　　T—試件的厚度</b></p><p>　　按照焊縫檢測工藝卡中JB/T4730.3-

55、2005中規(guī)定：采用直射法檢測，探頭移動區(qū)域應(yīng)不小于0.75P，采用一次反射法檢測時，探頭移動區(qū)域不小于1.25P。本實驗移動區(qū)域120mm。</p><p>　　4.1.2零點聲速的測定</p><p>　　1）通道的初始化。接通電源打開儀器。按<確認(rèn)>進入探傷界面，按“1當(dāng)前通道” 完成初始化。</p><p>　　2）按<通道|設(shè)置>進

56、入設(shè)置界面，輸入探頭的原始參數(shù)如表4-2所示，按<確認(rèn)>鍵生效。</p><p>　　表4-2 探頭原始參數(shù)</p><p>　　3）按<零點|調(diào)校>按鈕兩次再按“1測零點聲速”進入零點調(diào)校界面，輸入?yún)?shù)如表4-3所示，按<確認(rèn)>鍵進行測試。</p><p>　　表4-3零點測試測定參數(shù)表</p><p>

57、　　將探頭放置在CSK-IA試塊上并移動，使R50回波處于門內(nèi)（波高約80%），按<確認(rèn)>鍵保持探頭位置不變，當(dāng)R100回波波高在波門內(nèi)且穩(wěn)定時再一次按<確認(rèn)>鍵，屏幕出現(xiàn)“探頭只一次反射體水平距離”。用直尺測出探頭到R50圓弧的水平距離為33mm，輸入儀器并按<確定>鍵，按<y>進行存儲。完成零點聲速的測定如圖4-3所示，波形圖如圖4-4所示。</p><p>　

58、　圖4-3 零點聲速測試示意圖</p><p>　　圖4-4 測零點聲速波形圖</p><p>　　4.1.3折射角的測定</p><p>　　按<零點|調(diào)校>按鈕兩次，按“2測折射角”開始測折射角，屏幕提示“先測零點聲速？y|n”，按<n>鍵，輸入?yún)?shù)如表4-4所示。</p><p>　　表4-4 折射角測定的參數(shù)&

59、lt;/p><p>　　將探頭放在CSK-IA試塊上，移動探頭使Φ50孔的最高回波出現(xiàn)在波門之內(nèi)，按<確認(rèn)>鍵，按<y>鍵，把儀器算出的K值和折射角值存儲。如圖4-5所示，波形圖如圖4-6所示</p><p>　　圖4-5測折射角示意圖</p><p>　　圖4-6 折射角測定波形圖</p><p>　　4.1.4 DAC

60、曲線</p><p>　　按<零點|調(diào)校>按鈕兩次，按“3制作DAC”按鈕，屏幕提示“先測零點聲速？y|n”，按<n>鍵，輸入?yún)?shù)如表4-5所示。</p><p>　　表4-5 DAC曲線</p><p>　　按<確認(rèn)>鍵后將探頭放在RB-2試塊上移動，如圖4-7，自動調(diào)節(jié)增益使10 mm孔的最高回波在40%~80%之間，當(dāng)參數(shù)區(qū)

61、有“DAC”提示時，按<加號>鍵將光標(biāo)移至10mm孔的回波上，再按<確認(rèn)>鍵確認(rèn)此回波；再次移動探頭，找到深度為30mm孔的最高回波，按<加號>鍵將光標(biāo)移至30mm孔的回波上，再按<確認(rèn)>鍵確認(rèn)此回波；同樣方法確認(rèn)40mm深孔的波高，待各點采集完成經(jīng)確認(rèn)存儲后，DAC曲線制作完成。制作如圖4-8（a）、4-8（b）、4-8（c）、4-8（d）所示。</p><p>

62、　　圖4-7 RB-2制作DAC曲線</p><p><b>　　（b）</b></p><p>　?。╟） （d）</p><p>　　圖4-8 DAC曲線波形圖的制作</p><p>　　4.1.5 其他參數(shù)的輸入</p><p>

63、　　按<設(shè)置>鍵，將所測前沿的值輸入，按<確認(rèn)>鍵。然后按<選項>鍵，依據(jù)表4-1進行其他數(shù)據(jù)的輸入：判廢偏移輸入5dB，定量偏移輸入-3dB，評定偏移輸入-9dB。此時DAC如圖4-9所示：</p><p>　　圖4-9 DAC曲線</p><p>　　至此，實驗準(zhǔn)備階段完成，開始進行超聲波探傷。</p><p>　　4.2超聲

64、波探傷試驗現(xiàn)象數(shù)據(jù)</p><p><b>　　4.2.1探頭掃查</b></p><p><b>　　1）缺陷I</b></p><p>　　反射波形圖如圖4-10所示：</p><p>　　圖4-10 缺陷I反射波形圖</p><p>　　缺陷I定位：由探傷儀可讀取缺陷水

65、平位置距探頭發(fā)射點距離lf=42mm，由[1]過程裝備制造與檢測中公式3-4：</p><p>　　可求得缺陷深度為3.3mm。 </p><p><b>　　2）缺陷II</b></p><p>　　反射波形圖如圖4-11所示：</p><p>　　圖4-11 缺陷II反射波形圖</p><p>

66、;　　缺陷II定位：由探傷儀可知有兩處缺陷，讀取缺陷1水平位置為35mm，缺陷深度為6.5mm；缺陷2水平位置為45mm，缺陷深度為2.0mm。 </p><p>　　4.2.2缺陷長度測定</p><p>　　由三處缺陷反射波形圖判斷，三處缺陷均可以采用6dB法（即：半波高度法），現(xiàn)以缺陷I為例進行計算，具體操作步驟如下：</p><p>　　1）移動探頭找出最大

67、反射波；</p><p>　　2）調(diào)節(jié)增益，使缺陷波降低至基準(zhǔn)波高（80%）；</p><p>　　3）調(diào)節(jié)增益，將靈敏度提高6dB;</p><p>　　4）沿缺陷方向左右來回移動探頭，當(dāng)缺陷波降至基準(zhǔn)波高時，探頭之間的距離即為缺陷的指示長度。如圖4-12a、4-12b、4-12c所示。</p><p><b>　　（b）<

68、/b></p><p><b>　?。╟）</b></p><p>　　圖4-12 6dB法測缺陷長度</p><p>　　使用此方法可測得各處缺陷長度，測定數(shù)據(jù)結(jié)果如表4-6所示。</p><p>　　表4-6 各缺陷的長度</p><p>　　根據(jù)JB/T 4730.3—2005中關(guān)于

69、指示長度計量的規(guī)定：</p><p>　　1）缺陷指示長度小于10mm時，按5mm計。</p><p>　　2）兩缺陷在同一直線上時，其間距小于其中較小的缺陷長度時，應(yīng)作為一條缺陷來處理，以兩缺陷長度之和作為其指示長度。</p><p>　　由探傷儀回波，II處相鄰兩缺陷在同一直線上，其間距為11mm，小于12mm，作為一條缺陷處理。以兩缺陷長度和作為其指示長度，即

70、為33mm。</p><p>　　4.3缺陷評定結(jié)果評級</p><p>　　根據(jù)GB/T1979-2001中缺陷評定結(jié)果可以分為四級：</p><p>　　⑴最大反射波幅不超過評定線的缺陷，評為I級。</p><p>　?、谱畲蠓瓷洳ǚ^評定線的缺陷，檢驗者判定裂紋等危害性缺陷時，無論其波幅尺寸大小，均評定為IV級。</p>

71、<p>　　⑶反射波幅位于I區(qū)的非裂紋性缺陷，均評定為I級。</p><p>　?、茸畲蠓瓷洳ǚ挥贗I區(qū)的缺陷，根據(jù)缺陷指示長度按規(guī)定予以評級。</p><p>　?、煞瓷洳ǚ^判廢線進入III區(qū)時的缺陷，無論其指示長度如何，均評定為IV級。</p><p>　　4.4實驗結(jié)果及分析</p><p>　　承壓設(shè)備對接焊接接頭檢

72、測一般用B級檢測技術(shù)。根據(jù)JB/T 4730.3—2005標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于缺陷評定及前文4.3中各缺陷等級評結(jié)果見表4-7所示。</p><p>　　表4-7 各缺陷等級評定</p><p>　　由表4-7可知，實驗所用板材存在三處缺陷（實際算兩處），等級均為IV，不符合合格的等級，故應(yīng)進行焊縫返修。</p><p>　　4.5超聲波檢測工藝卡</p>&l

73、t;p>　　焊縫超聲波探傷完畢后，須將探傷數(shù)據(jù)，工件以及工藝概況歸納在探傷原始記錄當(dāng)中，并簽發(fā)檢驗報告。檢驗報告是超聲波檢測的存檔文件，經(jīng)質(zhì)量管理人員審核后正本發(fā)送到委托部門，副本有探傷部門保管。探傷記錄與報告必須具有追蹤性，至少保存7年以備隨時核查。</p><p>　　依據(jù)JB/T 4730.3—2005之規(guī)定，以下表4-8為本次試驗對焊平板的超聲波無損波檢測工藝卡。</p><p&

74、gt;　　表4-8 超聲波無損檢測工藝卡</p><p><b>　　小 結(jié)</b></p><p>　　本次論文是結(jié)合所學(xué)課程對超聲波探傷進行深入的探討，誠然未來無損探傷技術(shù)向智能化和自動化發(fā)展，但目前人工手動超聲波探傷仍是主要探傷方法，而在實際操作過程中涌現(xiàn)出諸多問題。針對這些問題，通過查閱各種資料和前人的研究成果，在指導(dǎo)老師樊老師悉心指導(dǎo)下，本文對超聲波探傷進行

75、了描述。但由于經(jīng)驗不足，其中難免會有出入，甚至有不到之處，望讀者批評指正。</p><p>　　本文主要做了一下工作：</p><p>　　闡述了超聲波探傷的原理，分類和評定標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　詳細(xì)介紹了板材的主要缺陷，對壓力容器缺陷和類型進行了描述。</p><p>　　結(jié)合實驗介紹了超聲波探傷的操作步驟與注意事項，并對給定的試樣焊

76、縫進行探傷，完成了超聲波探傷報告。</p><p>　　焊縫超聲波檢測作為檢測焊縫質(zhì)量的一種常用方法，其可靠性，準(zhǔn)確性和有效性需進一步提高。我相信：隨著科學(xué)技術(shù)的進步，超聲波無損探傷將會越來越完善。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1、鄒廣華、劉強.過程裝備制造與檢測.北京.化學(xué)工業(yè)出版社.2012年.<

77、/p><p>　　2、曹發(fā)美.高級無損檢測工.北京.化學(xué)工業(yè)出版社.2000年.</p><p>　　3、中國機械工程學(xué)會無損檢測分會.超聲波檢測.北京.機械工業(yè)出版社.2003.</p><p>　　4、李家偉等.無損檢測手冊.北京.機械工業(yè)出版社.1996.</p><p>　　5、常太華.檢測技術(shù)與應(yīng)用.北京.中國電力出版社.2003.&l

78、t;/p><p>　　6、何祚鏞.聲學(xué)理論基礎(chǔ).北京.國防工業(yè)出版社.1999.</p><p>　　7、鄧輝，林樹青.超聲檢測.第二版.北京.中國勞動社會保障出版社.2008.</p><p>　　8、曹玉華. 焊接質(zhì)量的超聲波探傷無損檢測.寧夏機械出版社.2008.</p><p>　　9、于建軍.焊縫的超聲波檢測技術(shù)研究.碩士學(xué)位論文.新疆

79、：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué).2005.</p><p>　　10、鄭津洋、董其伍、桑芝富.過程設(shè)備設(shè)計.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2005.</p><p>　　11、張詠紅.無損檢測儀器與設(shè)備.北京.化學(xué)工業(yè)出版社.2008</p><p>　　12、郭成彬.認(rèn)識數(shù)字超聲探傷儀.北京.機械工業(yè)出版社.2004</p><p><b>　　附錄 &

80、lt;/b></p><p>　　超聲波無損探傷依據(jù)的國家標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　JB/T4730.3-2005承壓設(shè)備無損檢測</p><p>　　GB/T 1979-2001結(jié)構(gòu)鋼低倍組織缺陷評級</p><p>　　GB/T 2108-1980 薄鋼板蘭姆波探傷方法</p><p>　

81、　GB/T2970-2004 厚鋼板超聲波檢驗方法 </p><p>　　GB/T3310-1999 銅合金棒材超聲波探傷方法 </p><p>　　GB/T4162-1991 鍛軋鋼棒超聲波檢驗方法</p><p>　　GB/T6402-1991 鋼鍛件超聲波檢驗方法 </p><p>　

82、　GB/T7233-1987 鑄鋼件超聲探傷及質(zhì)量評級方法(NDT,89-9) </p><p>　　GB/T7734-2004 復(fù)合鋼板超聲波檢驗方法</p><p>　　GB/T8651-2002 金屬板材超聲板波探傷方法</p><p>　　GB/T8652-1988 變形高強度鋼超聲波檢驗方法(NDT,90-2)</p><p>　　

83、GB/T11259-1999 超聲波檢驗用鋼制對比試塊的制作與校驗方法(eqv ASTME428-92)</p><p>　　GB/T18694-2002 無損檢測 超聲檢驗 探頭及其聲場的表征(eqv ISO10375:1997) </p><p>　　GB/T 18696.1-2004 聲學(xué) 阻抗管中吸聲系數(shù)和聲阻抗的測量第1部分:駐波比法</p><p>　　

84、GB/T18852-2002 無損檢測 超聲檢驗 測量接觸探頭聲束特性的參考試塊和方法</p><p>　　GB/T 19799.1-2005 無損檢測 超聲檢測 1號校準(zhǔn)試塊</p><p>　　GB/T 19799.2-2005 無損檢測 超聲檢測 2號校準(zhǔn)試塊</p><p>　　GB/T 19800-2005 無損檢測 聲發(fā)射檢測 換能器的一級校準(zhǔn)</

85、p><p>　　GB/T 19801-2005 無損檢測 聲發(fā)射檢測聲發(fā)射傳感器的二級校準(zhǔn) </p><p>　　GJB593.1-1988 無損檢測質(zhì)量控制規(guī)范超聲縱波和橫波檢驗</p><p>　　ZB N77 001-90 超聲測厚儀通用技術(shù)條件</p><p>　　ZB N71 009-89 超聲硬度計技術(shù)條件</p>&l