超声波检测及等级评定实验

网友投稿 373 2024-03-10


 

超声波检测及等级评定实验

一、实验目的

超声波检测及等级评定实验

1、了解超声波探伤的工作原理和仪器的工作过程;

2、熟悉探伤仪器,掌握使用直探头和斜探头,对试件进行纵波和横波探伤,确定试件的内部缺陷。

二、实验原理

超声波探伤是利用电子仪器产生高频(0.5~10MHz)脉冲电压,激发钴钛酸铅等压电晶片,由于这种压电晶片具有电压效应,电能被转换成机械弹性振动成为超声波,向工件内部传播(超声纵波或横波)进行探伤,而在不同介质的界面上(工件表面、内部缺陷、工件底部)反射回来的超声波,又由压电晶片转换成电讯号,经放大后,显示在示波管上,以判断工件内部是否存在缺陷(气孔、夹渣、裂纹、未焊透等)。显然,缺陷越大,从缺陷界面反射回探头所需的时间就越长,因此,根据反射波的强弱和到达时间的长短,就可以探测工件内部缺陷的大小和位置(深度),这就是超声波探伤的基本工作过程。

三、实验仪器和工具

CTS—8型晶体管探伤仪,钢直尺,机油,试件若干。

四、实验步骤

1、试件的准备

(1)准备各种试件,表面具有一定光洁度;

(2)在探测表面涂上一层耦合剂——机油。

2、仪器的调整

(1)使用22V~30V的直流电源,严禁仪器直接接入交流电源中,或将直流电源的极性反接,否则损坏仪器;

(2)接通电源:开启面板上电源开关K6,这时可听到仪器内部发出频率为1千赫的音响,表示仪器工作正常,约15秒钟后,荧光屏上应出现扫描基线;

(3)调整辉度、聚焦、波形位置:用起子调节仪器上端的电位器W10(辉度旋钮)至基线亮度适中,一般在仪器出厂时辉度已调在较亮位置,以后不必常动。调节旋钮W8(聚焦旋钮)使波形至清晰为止,如果面板上的聚焦控制不能调至波形最清晰时,可用起子略调仪器上端的辅助聚焦电位器至波形更清晰。仪器上端的垂直位移电位器W11可供调节基线上下移动,使基线与荧光屏的刻度重合,便于读测。若要调动屏幕上基线左右位置,调节面板上标有“←→”符号的旋钮W7,可以把始波对准于荧光屏刻度的零位;

(4)频率调节:超声波工作频率较高,指向性好,声束扩散角小,有利于缺陷的探测,但如果工件结晶颗粒粗大则衰减严重,故一般工件较小结晶细时,选用较高工作频率,如2.5~5MHz;反之则取0.5~1.5MHz的工作频率。频率开关K1调准后应配用相应频率的探头;

(5)输出调节:控制器W1主要改变发射脉冲宽度,从而改变超声发射功率。对于小工件近表浅部位的探点或要求较高分辨率时,则可适当将输出减少;如探测距离较大,则可将输出增大;

(6)探测深度调节:根据被测零件的厚度,调节“粗调”和“细调”两个控制旋钮,先将“细调”置“0”,然后按试件厚度定“粗调”位置,再调节“细调”至适当位置,以便于观察底波显示。为了便于测距,一般应将始波和底波调至荧光屏标尺0~10宽度;

(7)探伤灵敏度调节:这是指示波管荧光屏上反射波脉冲波形高低的调节,以发现工件内部超过规定要求的隐藏缺陷,通常由标准试块并调节“增益”和“抑制”等旋钮来实现,以使缺陷反射能充分的显示;

仪器面板排列图

(8)标距的调节:距离标志是直接测量深度距离的标尺,当距离开关K5打开时,荧光屏上即出现一系列相等距离的负向标志脉冲,调整标距W12可改变两个脉冲间的距离,使用标距之前,必须对标距进行单位长度校准;

(9)探头的使用:根据工件大小、形状和探测要求,选择单探头或双探头工作方式和直探头或斜探头进行探伤。通常对此没有严格的规定,以波形显示利于探伤为准。但必须注意象裂纹这一类的危险缺陷,对超声波的反射有方向性,因此往往有必要利用直探头和斜探头从各个方面进行探测,以避免漏检。

直探头:常用2.5MHz,对形状规则,缺陷多与探测表面平行的工件(如钢板)用直探头较为有利。由荧光屏上波形的相互位置,对应于工作厚度,又可按比例确定缺陷的深度。

斜探头:常用2.5MHz,对缺陷可能与探测表面垂直或倾斜的工件,尤其是直探头无法接近探测部位的工件(如焊缝)必须用斜探头探伤。

(10)对指定零件进行探伤并作出记录。

五、实验记录

1、用CS—1试块对仪器进行灵敏度校核,选用f=2.5MHz,D=20mm直探头

(表一)

平底孔直径(mm)

平底孔深度(mm)

试块

(05)号

仪器灵敏度

输出

粗调

抑制

微调

增益

校核结论:

2、按照纵波探伤法对(01)号试件位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中人为缺陷进行检测,根据水平刻度与探测深度成正比原理判定缺陷位置,选用f=2.5MHz,D=20mm直探头,先调整扫描速度(表二),后进行缺陷位置的判定(表三)。

(表二)

扫描速度

起始灵敏度

试件检验厚度(mm)

粗调

细调

增益

输出

抑制

标记

波幅%

试件号

材料

(表三)

试件号

试件厚度S ( mm)

底波水平刻度τb

(mm)

比例系数

K=S/τb

缺陷波水平刻度τf  (mm)

被测表面至缺陷距离

校核结论

(01)

材料

缺陷编号

3、纵波探伤

(1)按实验二的方法判定(02)号试件A和C部位中人工缺陷的位置。选用f=2.5MHz,D=14mm直探头(表五)

(2)根据6分贝法(半波高度法)对(02)号试件部位A中的缺陷进行定量分析,确定缺陷的大小(表六)

(表四)

扫描速度

起始灵敏度

试件检验厚度(mm)

粗调

细调

增益

输出

抑制

标记

波幅%

试件号

材料

(表五)

试件号

试件厚度S  mm

底波水平刻度τb

mm

比例系数

K=S/τb

缺陷波水平刻度τf  mm

被测表面至缺陷距离

校核结论

材料

缺陷编号

(表六)

试件号

(02)

探头中心移动距离L(mm)

声场半扩散角

θ=arc sin(1.22N/D)

m=htgθ

缺陷尺寸

l=L-2m

校核结 论

缺陷编号

4、横波探伤

被检工件板厚12mm的对接试块,探伤为焊缝,板材料为碳钢。对被检工件按以下顺序进行探伤测量。

1、选择探头入射角

2、测量探头的入射点和折射角;

3、扫描速度的调整(按声程调整);

4、时基轴零点的修正和时基轴的调整;

5、调节起始灵敏度;

6、缺陷位置的测定;

(1)    缺陷距探测表面的深度;

(2)    探头至缺陷的水平距离;

7、缺陷大小的确定;

(1)    当量法(并用半波高度法验证)测定缺陷当量尺寸;

(2)    用半波高度法测定纵向缺陷尺寸。

8、列图表计算并分析讨论。

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