过控-专业实验--实验报告-------超声波探伤试验

过程装备与控制工程专业实验实验报告

实验名称:          超声波探伤实验         

报告人姓名:                        张宇航                          

学号:           0843082113           

班级:       过程装备与控制工程1    

一、             实验目的

1、  熟悉超声波探伤仪、探头和标准试块的功用。

2、  了解关于超声波探伤的国家标准。

3、  掌握超声波探伤的基本技能。

二、             实验装置

1、  CTS-22超声探伤仪

2、  斜探头、直探头

3、  标准试块、实验钢板

4、  机油等

三、             实验原理和方法

利用超声波的压电效应对反射回波得幸好处理和识别,并根据缺陷在钢板或焊缝中的位置、大小及影响程度对钢板或焊缝评级利用标准试块测定探头的入射点,折射角和探伤灵敏度,对钢板或焊缝进行探伤。

四、             实验方法及步骤

1、  超声波直探头1:1调节

工具:

CS-2系列试块、标准试块、耦合剂、直探头、钢直尺。

步骤:

A、 始波波前对零。

B、 底波波前在1:1标准试块上调节

C、 探测CS-2试块中部,找出人工缺陷波所在的其位置和深度

2、  钢板探伤及缺陷大小深度的评定

工具:直探头、耦合剂、刚尺、钢板。

步骤:

A、 在人工标准试块上调节灵敏度

B、 初探亚整个钢板探测

C、 发现缺陷波后标记好位置

D、 初探完后进行缺陷大小、形状和深的探测,确定方法为底波和缺陷波一般高的地方即为缺陷边缘。

E、  按JB4730-7进行评级。

3、  超声波斜探头入射点和入射角的测定

                                                         图1  入射角和折射点测试示意图

工具:超声仪、斜探头、耦合剂、CSK-IIIA标准试块、钢直尺。

步骤:

A、 用斜探头在CSK-IIIA试块上探出R100的最大发射波

B、 用钢直尺探出探头前边缘部分的距离求出探头的入射点。l0=100-l1

C、 探出Φ50的最高反射波。

D、 测出探头前边缘到试块边缘的距离。

探头的入射角计算式为:

五、             超声波探伤相关标准及相关规定

现行的超声波探伤标准主要有国标和行业标准

其中GB/T 11345-1989 《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》是推荐性国家标准,主要适用于焊缝探伤。

而压力容器无损检测主要为JB4730《承压设备无损检测》,其最新版本为JB4730-2005。

GB/T4730中有关缺陷波判别和评定规定如下:

1、下列情况作为缺陷,计缺陷面积。

A、 无底波只有缺陷波,计缺陷面积;

B、 缺陷波和底波同时存在;

C、 无底波、只有多个紊乱的缺陷波.

2、若缺陷波间距小于100mm是最为单块缺陷,其面积为个缺陷面积之和。

六、             实验数据记录

表一  钢板探伤报告

注:评定依据

1、缺陷面积Φ30,S1=3.14*1.5^2=7.09 cm^2                 

              Φ20,S2=3.14*1^2=3.15 cm^2  

 缺陷距离小于100mm,所以记为一个缺陷   S=S1+S2=7.09+3.14=10.23 cm^2

    S<25

3、缺陷百分比,10.23/(20*30)=1.71%<3%

七、             思考题

1、超声波探伤仪所用超声波的产生

由同步电路输入的同步脉冲信号,触发发射电路工作,产生高频电脉冲信号激励晶片,产生高频振动,并在介质内产生超声波。

2、钢板探伤为什用直探头,钢板探伤中,底波消失是什么原因。

因为钢板底部为平面,所以采用直探头不会出现盲区。

底波消失,可能是整个探头都处于缺陷面积内。且缺陷已经达到底表面(即下表面有伤)

涂机油作用是。

4、直探头是指发射超声波的方向与探伤面垂直的探头,斜探头超声波的方向与接触面不为90度,而是有一定的斜度。直探头主要用于钢板等探伤,斜探头主要用于焊缝等工件的探伤。

7、晶片表面和被检工件表面之间的空气间隙,会使超声波完全反射,造成探伤结果不准确和无法探伤。所以耦合剂主要是消除探头和工件间的空气,所以选b

 

第二篇:超声波探伤实验报告

超声波探伤

一、实验目的

1.通过实验了解超声波探伤的基本原理;

2.掌握超声波探伤仪器的各个旋钮的名称、功能和使用方法。

3.了解超声检测仪的使用规范 。

二、实验设备和器材

   1.超声检测仪

   2.直探头和斜探头

   3.耦合剂:甘油

   4.试块和试件

三、实验内容

超声波探伤是利用探头发射超声波扫描试件内部,在荧光屏上可得到工件两界面(表面及底面)的反射波,如工件内部有缺陷,则缺陷将产生缺陷反射回波并显示在两界面波之间。缺陷波峰距两界面波之间的距离即缺陷至两界面之间的距离,缺陷大小及性质可按相关标准确定。

1、超声波探伤原理

(1)超声波的传播特性

声波是由物体的机械振动所发出的波动,它在均匀弹性介质中匀速传播,其传播距离与时间成正比。当声波的频率超过20000赫时,人耳已不能感受,即为超声波。声波的频率、波长和声速间的关系是:                                                   

                                                             (1)

式中 λ——波长;c——波速;f——频率。

由公式可见,声波的波长与频率成反比,超声波则具有很短的波长。

超声波探伤技术,就是利用超声波的高频率和短波长所决定的传播特性。即:

1)具有束射性(又叫指向性),如同一束光在介质中是直线传播的,可以定向控制。

2)具有穿透性,频率越高,波长越短,穿透能力越强,因此可以探测很深(尺寸大)的零件。穿透的介质超致密,能量衰减越小,所以可用于探测金属零件的缺陷。

3)具有界面反射性、折射性,对质量稀疏的空气将发生全反射。声波频率越高,它的传播特性越和光的传播特性接近。如超声波的反射、折射规律完全符合光的反射、折射规律。利用超声波在零件中的匀速传播以及在传播中遇到界面时发生反射、折射等特性,即可以发现工件中的缺陷。因为缺陷处介质不再连续,缺陷与金属的界面就要发生反射等。如图1所示超声波在工件中传播,没有伤时,如图1a,声波直达工件底面,遇界面全反射回来。当工件中有垂直于声波传播方向的伤,声波遇到伤界面也反射回来,如图1b。当伤的形状和位置决定界面与声波传播方向有角度时,将按光的反射规律产生声波的反射传播。

2、超声波探伤仪的工作原理

超声波探伤仪首先是个超声波发生器,它利用交流电源和振荡电路,产生高频电脉冲,并可根据探伤要求调节脉冲的频率及发射能量。超声波探伤仪还具有将接受到的电脉冲依其能量的大小、时间的先后通过荧光显示屏显示出来的功能。其工作原理示于图2。发生器使示波管产生水平扫描线(一条亮线,代表时间轴),接收放大器使接受到的脉冲信号作用于示波管的垂直偏转板,并按信号收到的时间先后将水平扫描线的相应部位拉起脉冲值。始脉冲是仪器发射出去的原始脉冲信号,伤脉冲是超声波自工件内缺陷处返回的脉冲信号,底脉冲则是超声波自工件底部返回来的脉冲信号。由于超声波在工件内是匀速传播的,因此在工件内走过的路程越长,返回的时间越晚,所以底脉冲要比伤脉冲出现的晚,它们在荧光屏上的水平距离反应了超声波在工件内走过的距离。因此有:

 则                                  (2)                        

式中:d——工件表面至缺陷的距离。

I——沿探测方向的工件厚度。

b——伤脉冲到始脉冲的扫描刻度。

超声波在介质中传播是有能量衰减的。走过的距离越长,反射回来的能量也越小,表现在接收回来的脉冲高度要减少。如果伤较小,少量超声波自伤处反射回来,将有一个矮的伤脉冲,此时大部分能量抵达工件底面,底脉冲仍较高。如果伤面积很大,则伤脉冲就会高,相应的底脉冲就会很小。如遇到伤很大,或其界面又不垂直于超声波入射的方向(如图1c),则伤脉冲没有(反射波收不到),底脉冲也可能没有。


——底脉冲到始脉冲的扫描刻度。

超声波探头是超声波探伤仪的重要附件,工程上所用的探头分为直探头和斜探头两种。探头又叫做换能器,探伤仪发射出来的是高频电脉冲,利用探头上的压电晶体(常用锆钛酸铅)将电脉冲转换成机械振动——超声波。探头又可以将由工件上接收到的超声波转换成电脉冲,输给接收放大电路,再加于示波管上。

3、各旋钮功能

电源开关——用以接通电源。

电源指示灯——用以表示电源接通。

延迟扫描

把同步脉冲信号延迟一段时间再触发时间扫描电路的工作状态,使时间扫描滞后于发射脉冲一段时间,延迟量可用延迟调节旋钮调整。

辉度

调节示波管电子束的发射强度,控制示波屏上时基线与波形的显示亮度。

聚焦

用于调节示波管电子束的聚焦程度,使示波屏上的时基

垂直调节

使时基线在示波屏上作上下移动以达到适合观察的位置。

水平调节

使时基线在示波屏上左右移动达到适合的位置。

增益

包括步进分档式的定量增益旋钮(以分贝为计量单位)和连续可调的非定量增益旋钮(多用作增益微调)。

衰减器

包括粗调(多以6、10或12dB步进分档)和细调(0.5、1或2dB步进分档)。调节接收放大电路的放大倍数,利用衰减器定量控制接收信号的幅度大小。

发射强度

调节发射电脉冲的幅度(发射电压)和持续时间(脉冲宽度),从而控制超声波的辐射功率。

重复频率

调节同步电路单位时间内产生同步脉冲的次数,从而控制单位时间内发射超声脉冲的次数。

抑制

用于抑制杂波、电噪声及材料本底噪声等产生的不必要的干扰信号,以提高信噪比和使波形显示清晰,但也同时降低了检测灵敏度。

深度补偿

用于抑制近区灵敏度,相对地提高远区灵敏度,以提高分辨力和减小有效探测盲区。

深度

调节荧光屏扫描线所代表的探测范围

分为粗调与细调,前者为分档型,后者为连续调整型。相邻分档范围可以相互覆盖。

延迟

用于调节同步脉冲触发信号在时基电路中延迟量的大小。

标记

利用标记旋钮调节其在时基线上的位置,用作探测距离或某个回波位置的标志点。

闸门起位

调节报警闸门(矩形波)前沿(即监视起点)在显示屏时基线上的位置(称为闸门起始位置)。

闸门宽度

调节报警闸门(矩形波)的宽度。

报警灵敏度

调节驱动报警装置的电平阈值 。

报警

探伤仪上用于接通报警电路的开关。

报警输出

把报警信号输送给外部报警装置 

工作频率

根据超声波探头的工作频率选定

标尺

控制示波管屏面刻度板照明

探头选择

探头工作模式选择的转换开关

四、实验步骤

1.实验指导

        1)指导教师讲解超声检测仪使用注意事项。

        2)指导教师借助实验设备讲解超声检测仪的工作原理和各旋钮的功能。

2.学生练习

      (1)将超声检测仪、探头、电源线等正确连接,组成超声检测系统。

      (2)依次开启总电源、超声检测仪电源,观察、记录仪器显示屏上的显示情况。

      (3)将直探头置于涂有耦合剂甘油的CSⅠ型试块上,并对准试块下面的中心孔。(斜探头可选用CSK-ⅠA试块,对准R100的圆弧面)。

      (4)调节超声检测仪的衰减器、深度旋钮,观察、记录显示屏上回拨的高度、水平位置的变化,并分析其原因。

      (5)在仪器和探头不作调整的情况下,将试块换成同类型不同高度的试块(斜探头可换做探测CSK-ⅠA试块上Φ50孔),再次观察、记录显示屏上回波的变化,并分析其原因。

五、注意事项

1、探头的保护

探头表面为丙烯树脂,对粗糙表面的重划很敏感,因此在使用中应轻按。测粗糙表面时,尽量减少探头在工作表面的划动。

2、实验过程中,防止摔坏仪器、探头和试块。并注意自身安全。

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