中 華 人 民 共 和 國 機 械 工 業(yè) 部 部 標 準

                                                             JB 4009─85

                       接觸式超聲縱波直射探傷方法

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    本標準規(guī)定了以超聲探頭與被檢物直接觸的方式進行縱波直射探傷時遵守的一般規(guī)則。

1方法概要

    以接觸式超聲脈沖回波法進行縱波直射探傷時,通常采用單壓電晶片的探頭發(fā)射高頻超聲波脈沖，通過適當?shù)鸟詈蟿┐怪钡厣淙氡粰z驗材料。當材料內(nèi)部有一反射體（包括缺陷及其他能反射超聲的物體）時，超聲能量便從該處反射回來，被探頭接收，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖信號，經(jīng)電子儀器放大后在熒光屏上以脈沖波形式顯示出來。根據(jù)反射回波的有無，回波的幅度及出現(xiàn)回波的范圍，可判斷反射體的有無、深度位置和大小，根據(jù)底波減弱的程度，也可判斷缺陷和材質(zhì)衰減情況。

    注：脈沖回波法只能探測出能將超聲能量反射至探頭的那部份反射體或缺陷的面積，因此，在某些情況下，被檢物內(nèi)部雖有一較大缺陷，如其主要平面并不與超聲波束垂直，反射波幅度就很低，因而不能準確判斷其真實尺寸.

2術(shù)語

2.1AVG曲線

    把垂直于超聲波聲束的圓形平面缺陷當作反射源，對應(yīng)反射源各種大小，在正交座標的橫軸上表示晶片到反射源的距離，并在縱軸上顯示出相對反射高度,通常以缺陷波高F與無缺陷部位底波高度ＢG之比的分貝（dB）數(shù)表示。這就稱為AVG曲線圖，亦稱DGS曲線圖。

2.2"距離─幅度"曲線

    在使用一定的頻率和晶片直徑及規(guī)定的探傷靈敏度情況下，測得某個反射體在不同距離時產(chǎn)生回波的高度變化所構(gòu)成的曲線，亦稱DAC曲線。

2.3 當量缺陷直徑

    把垂直于超聲波聲束的圓形平面缺陷當作反射源。探傷時如缺陷回波高度與此圓形平面缺陷的回波高度和距離都相同，則該圓形平面的直徑就是該缺陷的當量直徑。

2.46dB法─即*大回波高度降低一半（6dB）的測量方法。

3人員與設(shè)備

3.1 人員

    從事探傷的技術(shù)人員和操作者應(yīng)具有必要的業(yè)務(wù)知識，并有有關(guān)部門頒發(fā)的相應(yīng)資格證書。

3.2 設(shè)備

    超聲探傷系統(tǒng)：包括超聲探傷儀、高頻電纜和探頭，其各種性能應(yīng)按有關(guān)標準進行測試，并符合相應(yīng)標準的要求。由探傷者測試的主要項目有:

    a. 垂直線性及動態(tài)范圍;

    b. 時基線性(水平線性);

    c. 靈敏度余量;

    d. 遠距離分辨率;

    e. 直探頭的聲軸偏移;

    f. 盲區(qū)。

3.3 試塊

3.3.1 標準試塊（校準試塊）

    用于探傷系統(tǒng)的性能測試或靈敏度調(diào)整。其材質(zhì)、形狀和尺寸應(yīng)符合有關(guān)標準的規(guī)定。

3.3.2 對比試塊（參考試塊）

    用于調(diào)整探傷系統(tǒng)的靈敏度或比較缺陷的大小。一般采用與被檢驗材料聲學性能和表面狀態(tài)相同或類似的材料制成。

4檢驗方法

4.1 探傷面的選擇

    應(yīng)根據(jù)被檢物加工工藝，選擇*可能發(fā)現(xiàn)缺陷的探傷面。但一般應(yīng)從兩個相互垂直的方向進行探傷。

4.2 探傷面

    探傷表面上不應(yīng)有松散的銹皮、焊接飛濺和附著的異物，不均勻或較厚的涂層。探傷表面也不應(yīng)是鑄造和鍛造的不平整表面、粗加工面，熱處理后的粗糙表面等，否則應(yīng)采用機械加工或其他適當?shù)姆椒ㄟM行修整。一般情況下，均勻附著的氧化層，金屬或非金屬涂覆層等可不去除。

4.3 耦合

    為獲得穩(wěn)定的耦合狀態(tài)，在曲面探傷時，探頭上可加用弧形接觸塊。在平面上探傷時，可采用帶有軟保護膜的直探頭。

    直接接觸法探傷的耦合劑可用機油，潤滑脂、水、化學漿糊、甘油、水玻璃等介質(zhì)。在光滑平面上，這些耦合劑的作用相似。但在垂直面或曲面探傷時，以采用粘度較大的耦合劑為宜。

4.4 掃查

    應(yīng)根據(jù)被檢驗工件的幾何形狀，可能存在缺陷的方向，應(yīng)用要求及探傷的經(jīng)濟效果等因素決定采用**的連續(xù)掃查或分區(qū)的間歇掃查，掃查方式有自動掃查和手工掃查。在連續(xù)掃查中，探頭在探傷面上的掃查軌跡應(yīng)保證在一定的探傷靈敏度下，達到100%的覆蓋率。自動掃查時應(yīng)采用機械化裝置使工件移動或探頭移動，掃及整個被檢驗表面。并采用電子或目視方法監(jiān)視探頭和工件的耦合情況，以確保有均一的探傷靈敏度。在手工掃查時，掃查速度一般不應(yīng)大于每秒150mm。進行間歇掃查時應(yīng)根據(jù)要發(fā)現(xiàn)缺陷的面積和形狀，決定間歇掃查的距離。

4.5 探頭頻率和尺寸的選擇

4.5.1 選擇頻率時應(yīng)考慮的因素

    采用較高探傷頻率易于得到窄的脈沖波，容易探出近表面缺陷，也能提高缺陷的檢出能力。高頻超聲束的指向性較好，能對缺陷**定位。但當聲波波長與金屬晶粒尺寸可比擬時，超聲在晶粒上產(chǎn)生漫散射，造成草狀回波，能量衰減嚴重。因此高頻超聲波不易穿透粗晶粒材料。此外，在較粗糙的探傷面上高頻超聲也不易射入。一般說來選用頻率的上限由衰減及草狀回波（信噪比）決定。下限由探測靈敏度，脈沖寬度及指向性等決定。通常使用的探傷頻率為1─5ＭＨz。

4.5.2 選擇探頭尺寸時應(yīng)考慮的因素

    接觸式探傷用的直探頭其晶片通常為圓形。探頭聲束的近場由公式

                           N=晶片直徑（D）平方/4λ

決定。

式中：N ─為近場距離，mm；

            D ─為晶片直徑，mm；

            λ─為波長，mm。

    近場區(qū)內(nèi)聲束中的聲壓變化不規(guī)則，故一般不能在近場區(qū)進行定量探傷。在近場區(qū)聲束有一焦點，焦點的直徑約為1/4D（以6dB法測定）。焦點上的聲壓*大，缺陷的回波也*高。聲束在近場區(qū)遠處以半擴散角θ/2  (以6dB法測定)擴散，而sinθ/2=0.51D/λ 。故當頻率不變時，晶片直徑大則擴散角小。一般在近距離（或小直徑工件）時可采用較小的晶片，距離較大時應(yīng)采用較大晶片。

4.6 探傷靈敏度的調(diào)整

4.6.1 試塊法

    把適當?shù)臉藴试噳K或?qū)Ρ仍噳K中的人工缺陷或底面回波高度調(diào)整至預(yù)定值的方法。通?？捎靡欢ㄒ?guī)格的探頭，探測一組試塊，將不同聲程時規(guī)定的平底孔回波高度畫成距離─幅度（DAC）曲線，供現(xiàn)場探傷時使用。使用試塊調(diào)整探傷靈敏度時，應(yīng)對試塊和工件表面情況和材質(zhì)的差異進行補償。

4.6.2 底波法

    把被檢驗材料無缺陷部分底波高度調(diào)整至規(guī)定值的方法。調(diào)整后通常再要用衰減器，把靈敏度提高一定的量（按具體標準或靈敏度要求確定）進行探傷。這種方法除能校正由材料探傷面不同而引起的耦合變化外，在厚工件探傷時對深部缺陷還能進行材質(zhì)衰減補償。

4.6.3 靈敏度調(diào)整方法的選擇

    通常應(yīng)按檢驗標準或規(guī)范調(diào)整探傷靈敏度。如無規(guī)定，當材料衰減不顯著,,且探傷面與試塊表面粗糙度相似，底面與探傷面平行時，則上述兩種調(diào)整靈敏度的方法均可適用。但當材料衰減顯著或厚度在50mm以上時，由于材質(zhì)衰減將影響缺陷回波高度，此時，對于深部缺陷宜采用底波法。

4.6.4 曲面探傷

    可根據(jù)所用探頭，選定適用的AVG曲線，或按有關(guān)標準或探頭制造廠提供的曲面探傷靈敏度修正曲線，或用與探傷面曲率大致相同(0.7─1.1倍曲率半徑)的對比試塊進行探傷靈敏度的調(diào)整。

5缺陷表示方法

5.1 缺陷回波用當量直徑來表示，一般可采用下列方法:

5.1.1 根據(jù)缺陷回波高度（F）與工件無缺陷部分的底波高度（ＢG）之比，即以dB值表示的F/ＢG值，從適用的AVG曲線圖，查出缺陷的當量大小。曲面探傷及材料有明顯衰減時應(yīng)進行修正。但**次底波(Ｂ1)與**次底波(Ｂ2)之比在9dB以下時無須作衰減修正。

5.1.2 根據(jù)缺陷回波高度與用試塊法取得的DAC曲線上相應(yīng)高度之比的dB值，按波高與缺陷面積成比例的關(guān)系可得出缺陷當量。但需進行試塊與工件表面光潔度及材質(zhì)不同而引起的衰減修正。

5.2 缺陷范圍的測定

5.2.1 對大于聲束直徑的缺陷，可用6dB法測定其范圍，即探頭移動到回波高度降低至*高回波高度的1/2處測定的缺陷面積，此面積應(yīng)大于該深度處的6dB聲束直徑。

5.2.2 按有關(guān)標準或供需雙方協(xié)議，在某一探傷靈敏度下將大于指定缺陷波高的探頭移動范圍作為缺陷范圍。

5.2.3 底波下降程度及范圍的測定應(yīng)按有關(guān)標準或供需雙方協(xié)議，底波高度下降至某個百分數(shù)或一定dB值時（耦合和工件幾何形狀造成的原因除外），雖然沒有缺陷回波，也應(yīng)按缺陷處理，記錄其下降幅度及范圍。

5.3 其他表示方法，按有關(guān)標準或供需雙方協(xié)議的規(guī)定執(zhí)行。

6檢驗報告

    檢驗報告應(yīng)包括下列內(nèi)容：

    a. 工件名稱、圖號、材料、熱處理狀態(tài);

    b. 工件編號、爐號、合同號、探傷部位;

    c. 采用的標準或技術(shù)條件;

    d. 探傷條件包括探傷儀型號，所用探頭的類別，晶片尺寸、頻率、有否用軟保護膜，使用的標準試塊、靈敏度調(diào)整方法，掃查方法及耦合劑等。

    e. 表示探傷面尺寸的工件草圖、缺陷位置、缺陷大小、其他有必要說明的情況及底波衰減狀態(tài)等探傷結(jié)果。

    f. 探傷者姓名、資格等級、證號及探傷日期等。

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    附加說明:

    本標準由機械工業(yè)部上海材料研究所提出并歸口。

    本標準由機械工業(yè)部上海材料研究所負責起草。

    本標準主要起草人：陳祝年