超聲探傷儀是近年來(lái)在超聲檢測過(guò)程中的常用設備，作業(yè)原理是發(fā)生電振蕩并施加到探頭上，通過(guò)物理作用促使探頭放射超聲波并回收信號，放大顯示所檢測到的信息，從而得到關(guān)于試件缺陷的信息。本次實(shí)驗采用的是廣東汕頭超聲電子股份有限公司的CTS-8008型超聲波探傷儀。

一、探頭

  是該部件是構成設備運行的關(guān)鍵組件之一，探頭的機能直接影響超聲檢測能力和效果。其作業(yè)原理為：當壓電晶片受到高頻電脈沖影響時(shí)產(chǎn)生逆壓電效應，將電能轉變成聲能。當探頭接收超聲波后，產(chǎn)生正壓電效應，將聲能轉化為電能。

  探頭有兩種，一種是直探頭，另一種是斜探頭。本實(shí)驗采用的是斜探頭，規格為2.5P9×9K2。探頭由晶片材料、晶片尺寸、種類(lèi)特征等要素組成，其中，晶片材料用化學(xué)元素縮寫(xiě)符號表示；探頭種類(lèi)用拼音首字母表示，斜探頭K值為2。斜探頭的K值選取應該考慮以下三個(gè)方面：斜探頭聲束能掃描整個(gè)檢測部分；對于危險的缺陷，斜探頭聲束中心盡可能垂直焊縫；盡可能利用一次波判別缺陷，減少誤判和確保有充足的檢測靈敏度。斜探頭的K值根據焊縫母板的厚度來(lái)決定，板厚較薄的選用較大K值，避免近場(chǎng)區檢測，提高定位、定量精度。對于K值小的厚鋼板，為了縮短工藝流程，減少聲音的衰減，可以減少探頭區域的運動(dòng)，減少磨削寬度。

二、耦合劑

 耦合劑是超聲檢測的必要介質(zhì)，通過(guò)填充與接觸面的縫隙，進(jìn)而達到全面檢測、準確檢測以及減少摩擦的目的。耦合劑的好壞直接影響超聲能量進(jìn)入工件中的聲強透射率高低。在焊縫檢測中。常用的耦合劑包括：

 1. 在焊縫自動(dòng)檢測系統常常使用水作為耦合劑，這是因為水的流動(dòng)性好，且來(lái)源廣泛充足，但是水容易流失，且容易讓焊縫生銹。使用時(shí)通常加入潤滑劑；

 2. 在較小工作量情況下，焊縫檢測可采用甘油做耦合劑。其特點(diǎn)是聲阻抗大，耦合成效好，弊端是容易吸收周?chē)乃?，容易對工件造成侵蝕坑、價(jià)錢(qián)較貴；

 3. 粘度和粘附性，潤濕性油是合適的，無(wú)腐蝕性，可防止焊接板生銹，是最常用的耦合劑；本研究所采用的耦合劑是機油。

三、標準試塊

 標本試塊是超聲波探傷的一個(gè)重要工具，其作用是確定檢測靈敏度以及測試探頭的性能（比如探頭延時(shí)和K值的確定），還要利用試塊來(lái)繪制距離-波幅曲線(xiàn)，即DAC曲線(xiàn)。此次實(shí)驗用到的標準試塊有CSK—IA和CSK—IIIA。

四、斜探頭延時(shí)和前沿標定

 為確定橫波斜探頭反射的位置，必須了解探頭的入射點(diǎn)。入射點(diǎn)是指探頭發(fā)射到工件的點(diǎn)，同時(shí)，在入射角探頭晶片點(diǎn)探頭延遲也需要校準。

 斜探頭的超聲波束從壓電晶片發(fā)出，經(jīng)過(guò)斜楔到探頭底面，從入射點(diǎn)進(jìn)入工件，確定超聲波在斜楔內的傳播時(shí)間，即為斜探頭的延時(shí)。確定延時(shí)的意義在于對數字式超聲檢測儀器的時(shí)基電路進(jìn)行零位校正，把斜楔中的聲程移出基線(xiàn)外，使時(shí)基線(xiàn)的零點(diǎn)對應探測面上的入射點(diǎn)，保證超聲檢測時(shí)得到橫波在工件中正確的傳播時(shí)間或相對應的距離。進(jìn)入“主菜單”—進(jìn)入“標定”—進(jìn)入“探頭延時(shí)”—選擇“試塊”:選擇CSK-1A試塊。

 適當調整檢測范圍和增益，使R100回波具有合適高度，平移探頭，尋找回波高點(diǎn)后保持探頭不動(dòng)。用調節旋鈕移動(dòng)閘門(mén)1套住與基準量100mm對應的R100回波，選擇“確定”，儀器將自動(dòng)記錄并顯示“探頭延時(shí)”項。探頭延時(shí)為6.9us；用鋼尺測出L=90 mm，所以前沿=100-90=10mm。

五、斜探頭K值的標定

 在前面設定的聲速和實(shí)測的延時(shí)、探頭前沿的基礎上，進(jìn)入“主菜單”-進(jìn)入“標定”-進(jìn)入K值測量界面。

 將斜探頭平穩耦合在CSK—1A試塊的探測面上對準F50的孔，適當調整檢測范圍和增益，使F50孔回波有合適的高度，平移探頭，尋找回波高點(diǎn)后保持探頭不動(dòng)。用調節旋鈕移動(dòng)閘門(mén)1套住F50孔，選擇“確定”，儀器自動(dòng)計算斜探頭的K值，顯示在“探頭K值”項，測出的K值為2.00，圖顯示了測斜探頭的K值過(guò)程。

六、DAC曲線(xiàn)的制作

 DAC曲線(xiàn)即距離-波幅曲線(xiàn)，它是描述某一反射體回波高度隨距離變化的關(guān)系曲線(xiàn)。缺陷波高和缺陷巨細及距離相關(guān)，大小沒(méi)有差異的缺陷假如間隔不同，回波高度也有差異，距離-波幅曲線(xiàn)是AVG曲線(xiàn)的一個(gè)特例。在國內外對于焊縫檢測要領(lǐng)的標準，基本都需要距離-波幅曲線(xiàn)進(jìn)行檢測靈敏度的調度和缺陷當量的評定，只是繪制DAC曲線(xiàn)要用的試塊、人造反射體類(lèi)型和巨細不同。DAC曲線(xiàn)包括三個(gè)區域，即評定線(xiàn)、定量線(xiàn)和判廢線(xiàn)。根據DAC曲線(xiàn)，可以直觀(guān)的看出缺陷在哪個(gè)區域，是否廢品。

 以下是關(guān)于DAC曲線(xiàn)制作的過(guò)程。在測了探頭延時(shí)和K值之后，就進(jìn)行DAC曲線(xiàn)的制作。在制作DAC的曲線(xiàn)過(guò)程中，檢測范圍、增益、移位按鈕均不可以再調節。使用CSK—IIIA試塊來(lái)制作DAC曲線(xiàn)，操作如下：

  1.  進(jìn)入“主菜單”-進(jìn)入“功能”-選擇“DAC曲線(xiàn)”進(jìn)入DAC制作界面。

  2. 選擇“曲線(xiàn)參數”進(jìn)入曲線(xiàn)參數設定，分別輸入按標準規定的評點(diǎn)線(xiàn)、定量線(xiàn)和判廢線(xiàn)的dB值。實(shí)驗所用弧形焊塊的等效厚度為20mm。表顯示了不同壁厚與距離—波幅曲線(xiàn)靈敏度關(guān)系。

七、缺陷探傷及評定

  1. 清理打磨好檢測面，將斜探頭平穩放置于焊縫兩側并進(jìn)行掃描，保持探頭與焊縫中心線(xiàn)呈90°，并在10°~45°之間對焊縫進(jìn)行掃描，每次掃描比例在5°左右，采用半波法來(lái)找到缺陷位置和大??；

  2. 用斜探頭掃查，發(fā)現反射波幅度大約為80%的反射波，由探傷儀可以檢測出缺陷垂直距離為3.2mm，缺陷水平距離為5.6mm，該缺陷在II區，它的缺陷幅度為F1×6-3dB+1.6=F1×6-1.4，并在焊縫上標下此點(diǎn)的位置。緊接著(zhù)在缺陷左邊掃查，找到大約40%反射波，并標記下來(lái)。接著(zhù)用探頭對第一個(gè)點(diǎn)的右邊進(jìn)行掃查，找到反射波波幅大約為40%的點(diǎn)并在焊縫上標下此點(diǎn)的位置，左右兩個(gè)點(diǎn)的反射波波幅為40%之間的距離即缺陷的長(cháng)度。結果表明，缺陷長(cháng)度約2.3mm，與實(shí)驗觀(guān)察結果相吻合。本研究中超聲波探傷結果與實(shí)驗觀(guān)察結果吻合較好，表明本研究的超聲波探傷方法和參數設置合理，也說(shuō)明超聲波無(wú)損探傷對毫米級焊接缺陷是有效的檢測方法。

八、總結

 浙江至德鋼有限公司采用的是CTS-8008型超聲波探傷儀對氬弧焊304L不銹鋼管T型焊接接頭的焊接缺陷進(jìn)行了檢測和表征，重點(diǎn)對探頭和耦合劑的選擇、斜探頭延時(shí)和前沿標定斜探頭K值標定、DAC曲線(xiàn)的制展開(kāi)研究。探傷結果表明，焊接接頭中的缺陷尺寸約2.3mm，與之前焊接缺陷的金相表征結果相一致，表明無(wú)損超聲探傷對毫米級焊接缺陷是有效的檢測手段。