薄钢板兰姆波探伤方法
时间：2009-08-11 阅读：2471
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北京科威精益科技有限公司 -
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一、总 则
1本方法适用于厚度为0.5-4mm不锈耐酸钢、耐热钢、合金结构钢、碳素结构钢和高温合金钢等板材的超声波探伤。
注:有色金属合金可参照此方法检验。
2兰姆波（又称板波）探伤可采用接触法或液浸法。
二、一般规定
3本方法用于检验板材内部的金属不连续性，如分层、夹渣、气泡等缺陷。
4耦合剂可用油或水等。
5为了保证探伤可靠性，板材必须平整，表面清洁、光滑，不应有油污、液点、麻坑、锈蚀和其他污物，也不应有因组织因素造成的杂波。板材温度以5－40℃为宜。
6在现场使用的A型显示超声波探伤仪（以下简称“探伤仪”），应避开强电磁场、强震动、腐蚀性气体、严重粉尘和强光照射，以保证其工作性能的稳定可靠和便于探伤人员观测操作。
7兰姆波探伤术语
（1）兰姆波：在波长接近于板厚时，在板中由纵波和横波合成的一种特殊超声波。
（2）模式：由相速度（Cp）和板厚（d）同频率乘积决定的兰姆波振动型式，分对称型（Ｓ0、Ｓ1、Ｓ2-----）和非对称型（Ａ0、Ａ1、Ａ2------）。
（3）相速度：同相面的传播速度。在板材探伤中，它是板厚同频率相乘积的函数。用于计算入射角。
（4）群速度：波在色散介质内的传播速度。
（5）激发长度：压电晶体沿声束传播方向在板面上的投影长度。
三、探伤设备
8探伤仪应满足下列要求：
（1）有足够高的发射功率和足够宽的发射脉冲。
（2）仪器的频带特性应与探头相匹配。
（3）工作频率范围为0.63－10MHz。
（4）放大器总增益量大于100dB。
（5）带衰减器（精密度1dB）。
9探伤时可使用斜探头或可变角探头，其参数（如频率、入射角、晶片尺寸等）可按附录一参考选定。
10 标块
（1）标块用于确定兰姆波探头的入射角（或模式）和校验“探伤仪－探头组合”的探伤灵敏度。
（2）标块应与被检板材的厚度和声学性能相接近，不应存在缺陷和引起杂波的不均匀性。表面光洁、平整。
（3）标块尺寸如下图。图中，Фa和Фb分别表示确定探伤仪的起始灵敏度（见表）和判废灵敏度的人工通孔直径（由质量验收标准规定）。
标块尺寸和外形图
起始灵敏度人工通孔直径表 mm
| 板 厚 | 0.5~1.0 | >1.0~2.0 | >2.0~4.0 |
| фa | 0.8 | 1.2 | 2.0 |
（4）标块应在成品板材中间部位由剪板机切取，其长边必须垂直于轧制方向，端面不允许机加工和倒棱。
（5）标块厚度应均匀，其厚度差小于厚度的2%。
四、探伤方法
11 入射角的确定
（1）曲线参照法：根据“Cp－fd”关系曲线和板厚确定fd的取值范围（按使波长与板厚相接近的原则选择频率）和相应的Cp值。入射角α按下式计算：
ＣL
sinα=---------------
Ｃp
式中：ＣL-------有机玻璃纵波速度。
附录二给出了1Cr18Ni9Ti（奥氏体类）和2Cr13（珠光体－马氏体类）的“Cp－fd”曲线的例子。
（2）实测法：利用可变角探头做入射角和端面（或人工孔）反射回波振幅（dB）的关系曲线，曲线上极大值对应的角即为在板内激发兰姆波的入射角。
12 模式选择原则
（1）端面或人工孔反射回波振幅强，回波前沿陡峭。
（2）计算符合（1）规定的模式的水平分量U和垂直分量V，从中选取两个或两个以上的模式以保证在整个板厚度范围内都有足够的探伤灵敏度。（U、V分量计算公式见附录三）。
13探头所用压电晶体采用足够大的矩形晶片，以保证获得足够长的激发长度。探头的频率和入射角均应实测，并定期校验。
14扫描方式：探伤时应使声束垂直板材轧制方向，同时保证声束的覆盖，以消除探头的近盲区。板材边部探伤盲区小于50mm。
15 起始灵敏度的确定
校验标块时探伤仪必须能发现10（3）表中所规定的Фa人工孔，在无杂波条件下其回波幅度达到满刻度的80%。
16 探伤速度不大于250mm/s。
17 伤波的确定
（1）探伤时在排除探头固定讯号以及油或水等引起的回波干扰后，凡出现稳定的回波，均视为伤波。
（2）当底波下降、消失（不是由于耦合不好或声束不垂直端面的原因所引起的）或其位置前（后）移动时，应考虑大分层存在的可能性。
（3）伤波定量时，探测距离应与检验标块时所用距离相同。
18 缺陷的定位和范围的确定
（1）利用液滴阻尼法确定回波的位置或其范围大小，并于板面上标记。
（2）对条状缺陷利用半波高度法确定其长度。
五、其 它
19 薄钢板兰姆波探伤的质量验收标准，按有关技术条件或协议规定执行。
附录一
兰姆波探头参数选择参考表
注:①本表适用于接触式兰姆波探头，其有机玻璃斜块的纵波声速按2700m/s计算。
②晶片的长边与板面交角为入射角。
③±0.3°和±0.5°表示入射角的允许误差。
④（±0.7）和（±0.2）MHz表示探头实测的频带范围。
⑤板厚按实测值计算。
附录二
“Cp－fd”和”Cg－fd”曲线举例
频率·板厚（MHz·mm）
图1 1Cr18Ni9Ti“Cp-fd”曲线
f ·d（MHz·mm）
图2 2Cr13 “Cp-fd”曲线
f·d（MHz·mm）
图3 2Cr13 “Cg--fd“ 曲线
附录三
水平分量Ｕ和垂直分量Ｖ的计算公式
板厚方向（Y）上U、V分量示意图
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国家标准总局发布 1981年10月1日实施
中华人民共和国冶金工业部提出 抚顺钢厂起草
2108-80薄钢板兰姆波探伤方法