1、课程设计任务书信息与电子学部 1282011 班 学生 边慧宇 学号 128201110课题名称： 模块锻件的超声检测课题设计要求：1. 编制所指定工件的超声探伤工艺规程，工艺卡。2. 说明编制的规程、工艺卡所依据的标准的条目，所选择参数的计算方法和过程。3. 通过实践验证所编的规程、工艺卡的合理性和可靠性，如不能正确检测缺陷，则对所编规程进行修改，直到能检出。分析影响检测结果的相关因素，根据自己的实际的检测过程，重点分析其中一种的原因以及解决方法。4.根据自己选定的标准中的验收规定，对缺陷定量、定位。课题内容：1. 给定定工件实物名称、材料、热处理状态等。2. 根据超声检测原理和工艺步骤，设
2、计探伤规程和工艺卡。3. 编写设计根据和原理说明。4. 对实物进行检测，验证设计的合理性，或做修改，反复，达到设计上合理，实践上可行的要求。5. 撰写课程设计报告（内含工件的检测报告） 。主要参考资料:1. 超声检测 2. JB4730-2005 特种设备无损检测系负责人： 指导教师： 李坚 2015 年 6 月模块锻件的超声检测学生姓名：边慧宇 班级：1282011 指导老师：李坚摘要: 超声检测是指用超声波来检测材料和工件、并以超声检测仪作为显示方式的一种无损检测方法。超声检测是利用超声波的众多特性（如反射和衍射） ，通过观察显示在超声检测仪上的有关超声波在被检材料或工件中发生的传播变化，
3、来判定被检材料和工件的内部和表面是否存在缺陷，从而在不破坏或不损害被检材料和工件的情况下，评估其质量和使用价值。本次课程设计利用超声检测的方法对锻件进行检测。关键词：超声检测、缺陷、锻件。指导老师签字：目 录1 钢锻件超声检测和质量分级 .11.1 范围 .11.2 探头 .11.3 单直探头标准试块 .11.4 检测方法 .31.5 灵敏度的确定 .51.6 工件材质衰减系数的测定 .51.7 缺陷当量的确定 .61.8 缺陷记录 .71.9 质量分级等级评定 .82 锻件超声检测工艺卡 93 编制说明 123.1 调试好仪器.123.2 探头的选择123.3 深度定标.133.4 确定起始
4、灵敏度.133.5 扫查方式.133.6 耦合剂的选择.133.7 缺陷评定 ( 见 GJB1580A-2004) 144 总结 145 致谢 146 参考文献 14 11 钢锻件超声检测和质量分级1.1 范围条适用于承压设备用碳钢和低合金钢锻件的超声检测和质量分级。本条不适用于奥氏体钢等粗晶材料锻件的超声检测，也不适用于内、外半径之比小于 80%的环形和模块锻件的周向横波检测。1.2 探头双晶直探头的公称频率应选用 5MHz。探头晶片面积不小于150mm2；单晶直探头的公称频率应选用 25MHz ，探头晶片一般为 14 25mm。1.3 单直探头标准试块采用 CS试块，其形状和尺寸应符合图
5、4 和表 4 的规定。如有需要也可采用其它对比试块。2图 4 CS标准试块表 4 CS标准试块尺寸 mm试块序号 CS-1 CS-2 CS-3 CS-4L 50 100 150 200D 50 60 80 801.3.1 检测面是曲面时，应采用 CS 标准试块来测定由于曲率不同而引起的声能损失，其形状和尺寸按图 6 所示。1.3.2 检测时机。检测原则上应安排在热处理后，孔、台等结构3机加工前进行，检测面的表面粗糙度 Ra6.3m。 图 6 CS 标准试块1.4 检测方法1.4.1 一般原则锻件应进行纵波检测，对模块和环形锻件还应增加横波检测1.4.2 纵波检测a） 原则上应从两个相互垂直的方
6、向进行检测，尽可能地检测到锻件的全体积。主要检测方向如图 7 所示。其它形状的锻件也可参照执行；4b） 锻件厚度超过 400mm 时，应从相对两端面进行 100%的扫查。注：为应检测方向； 为参考检测方向5图 7 检测方向(垂直检测法)1.4.3 横波检测钢锻件横波检测应按附录 C（规范性附录）的要求进行。1.5 灵敏度的确定1.5.1 单直探头基准灵敏度的确定当被检部位的厚度大于或等于探头的 3 倍近场区长度，且探测面与底面平行时，原则上可采用底波计算法确定基准灵敏度。对由于几何形状所限，不能获得底波或壁厚小于探头的 3 倍近场区时，可直接采用 CS标准试块确定基准灵敏度。 扫查灵敏度一般不
7、得低于最大检测距离处的 2mm 平底孔当量直径。1.6 工件材质衰减系数的测定1.6.1 在工件无缺陷完好区域，选取三处检测面与底面平行且有代表性的部位，调节仪器使第一次底面回波幅度（B 1 或 Bn）为满刻度的 50%，记录此时衰减器的读数，再调节衰减器，使第二次底面回波幅度（B 2 或 Bm）为满刻度的 50%，两次衰减器读数之6差即为（B 1-B2）或（B n-Bm）的 dB 差值（不考虑底面反射损失） 。1.6.2 衰减系数（T3N，且满足 n3N/ T，m=2n按式（1）计算： =（B n-Bm）-6/2（m -n）T（1）式中： 衰减系数，dB/m（单程） ；（B n-Bm） 两次
8、衰减器的读数之差，dB；T工件检测厚度，mm；N单直探头近场区长度，mm；m、n底波反射次数。1.6.3 衰减系数（T3N）按式（2）计算 =（B 1-B2）-6/2T（2）式中：（B 1-B2）两次衰减器的读数之差，dB；式中其余符号意义同式（1）的规定。1.6.4 工件上三处衰减系数的平均值即作为该工件的衰减系数。71.7 缺陷当量的确定1.7.1 被检缺陷的深度大于或等于探头的 3 倍近场区时，采用AVG 曲线及计算法确定缺陷当量。对于 3 倍近场区内的缺陷，可采用单直探头或双晶直探头的距离-波幅曲线来确定缺陷当量。也可采用其它等效方法来确定。1.7.2 计算缺陷当量时，若材质衰减系数超
9、过 4dB/m，应考虑修正。1.8 缺陷记录1.8.1 记录当量直径超过 4mm 的单个缺陷的波幅和位置。1.8.2 密集区缺陷：记录密集区缺陷中最大当量缺陷的位置和缺陷分布。饼形锻件应记录大于或等于 4mm 当量直径的缺陷密集区，其它锻件应记录大于或等于 3mm 当量直径的缺陷密集区。缺陷密集区面积以 50mm50mm 的方块作为最小量度单位，其边界可由 6dB 法决定。1.8.3 底波降低量应按表 6 的要求记录。表 6 由缺陷引起底波降低量的质量分级 等级 底波降 BG/ 8 81 14 20 268低量 BF 4 20 26注：本表仅适用于声程大于近场区长度的缺陷。1.9 质量分级等级
10、评定1.9.1 单个缺陷的质量分级见表 7。1.9.2 缺陷引起底波降低量的质量分级见表 6。表 7 单个缺陷的质量分级 等级 缺陷当量直径 4 4+（0 dB 8dB） 4+（8 dB 12dB） 4+（ 12 dB 16dB） 4 +16dB4.2.10.3 缺陷密集区质量分级见表 8。表 8 密集区缺陷的质量分级等级 密集区缺陷占检测总面积的百分比，%0 05 51010202091.9.3 表 6、表 7 和表 8 的等级应作为独立的等级分别使用。1.9.4 当缺陷被检测人员判定为危害性缺陷时，锻件的质量等级为。2 锻件超声检测工艺卡试件名称 模块锻件 材料牌号 D22 试件规格 15
11、0x96x36mm检测标准 JB/T4730-2005 检测技术 纵波垂直入射法检测灵敏度 0.8mm 平底孔 传输修正 实测时基线调节 1:1仪器型号 CTS-1010 探头 2.5P20Z 探头 耦合剂 机油扫查方式沿垂直于锻件压延方向最大扫查间距 5mm最大扫查速度 50mm/S对比试块 成套 CS 距离幅度试块，孔径为 0.8mm，埋深 5100mm验收标准JB/T4730-2005 级：1.单个缺陷指示长度超过 80mm，属不符合要求。2.单个缺陷指示面积超过 25c，应属不符合要求。3.任一检测面内存在的缺陷面积比例大于 3%，应属不符合要求。4.单个缺陷指示面积小于 3c，不计。
12、检测面和检测方向： 检测区域：150369610上下表面和侧面记录与标记：1.任何幅度大于 0.8mm 平底孔当量的不连续指示均应记录其幅度、埋深、指示长度和平面位置。2.合格件和不合格件均应作出明显标记并分开存放。编制 审核 批准年 月 日 年 月 日 年 月 日11项目 参数 选择理由探伤仪器 CTS-1010根据 JB/T4730-2005 标准，采用 A 型脉冲反射式超声波探伤仪，其工作频率为 1：5MHZ ,仪器至少在荧光屏满刻度的 80%范围内主线性显示，探伤仪应具有 80dB 以上的连续可调衰减器，步进级每秒不大于 2dB，其精度为任意相邻 12dB 误差为 1dB，最大累积误差
13、不超过 1dB，水平线性误差不超过 1%，垂直线性误差不超过 5%探头类型 单晶直探头一般根据工件的形状、厚度及缺陷的部位，方向等来选择探头的型号，此为锻件合金，应尽量使检测方向与长度方向一致，使声束轴线垂直于尽量垂直于缺陷。探头频率 f=2.5MHZ 对于 5CrNiMo 钢，参照 JB/T4730-2005 标准中给出的探头选用表，选用 2.5MHz 的频率。探头选择 2.5P20Z 由 JB/T4730-2005 确定定标 声程 1:1 定标 一次底波法，直接在被测工件进行深度 1:1 定标扫查方法 锻件声束线应垂直于流线方向耦合剂 20#机油超声波探伤时常用机油，甘油作为耦合剂，应用的
14、耦合剂不应有损于探头和被检工件表面并且具有良好的声透性。10#：30#机油的粘度逐渐增大，考虑粘度影响，应选用 20#机油。扫查间距 10%的重叠 相邻两次扫查要有 10%的重叠扫查速度 不大于50mm/s 探头的扫差速度不应超过 50mm/s灵敏度试块成套 CS 距离幅度试块,孔径为0.8mm，埋深 5100试块应采用与被检测工件相同或相近声学性能的材料制成。123 纵波检测模块锻件编制说明3.1 调试好仪器声速调准到 5900m/s；调节声程键使检测范围为一个合适的值；折射角度设为零度；通道为单探头模式。 （实验使用仪器 PXUT-27 型）3.2 探头的选择选择高的频率有利于发现更小的缺
15、陷；声束指向性好。但频率越高，近场区长度越大，衰减越大。所以一般选择低频率的，常选择仪器的调整 试块调节法(1)扫描速度的调整：一般要求第一次底波前沿位置刻度不超过水平刻度极限的 80%，以利于观察一次底波之后的某些情况。(2)灵敏度调整：由于 X=3N 则采用试块调节，可用两块带平底孔的试块来调整仪器灵敏度，第一块中平底孔孔底与声入射的距离应不大于受检件入射面的加工余量；第二快的高度应与受检面的厚度相同。检验标准 JB/T4730-2005缺陷判别 夹杂1）单个夹杂波形特征 单个夹杂伤波为单一脉冲或伴有小伤波的单个脉冲，波峰钝且不清晰，伤波幅度虽高但对底波及其反射次数影响不大。 2）分散性夹
16、杂物波形特征分散性夹杂物伤波为多个，有时呈现林状波，但波顶圆钝不清晰，波形分枝，伤波较高，但对底波及底波多次发射次数影响较小。130.52.5MHZ。探头晶片尺寸越大，半扩散角越小，声束指向性越好，实际检测大面积工件时，经常选择晶片大的，提高效率。但实际检测中，考虑到检测工件在检测面很窄，一般选择合适的晶片尺寸。本次检测中综合选择的条件选择 2.5p20Z3.3 深度定标使用一个标准的试块，用它的一次底波和二次底波进行深度方向的 1:1 定标。1) 用波门框住第一次底波，调节始波偏移使仪器的 PS=试块的厚度;2) 再用波门框住第二次底波，调节声速使仪器的 PS=试块厚度的两倍；3) 重复 1
17、） 、2）的步骤直到两次底波被框住时，在仪器上的显示分别为试块厚度的一倍和两倍。3.4 确定起始灵敏度计算起始灵敏度公式： （表面补偿 4dB）3.5 扫查方式扫查前将仪器的增益调到起始灵敏度。再把要扫查的工件表面涂好耦合剂(30# 机油)，注意扫查间距不应大于探头直径的一半。扫查速度不应超过 150m/s；保证工件的全部被检测区域都能被超声束所覆盖；应尽量使主声束与缺陷反射面相垂直，以获得最大的回波高度。3.6 耦合剂的选择超声检测中使用的耦合剂，一般要求：容易附着在工件表面上，有足够的浸润性，以排除探头与检测面之间由工件表面污渍造成的空气薄膜。声特性阻抗尽量与被检测材料的声特性阻抗相差小，
18、有利于超声进入工件；对人体没有伤害，容易清除，价格廉价，来源广，对工件没有损害，本次14实验选择的是 30#机油。3.7 缺陷评定 ( 见 GJB1580A-2004)4 总结通过本次课程设计我不但巩固超声检测的理论知识，还提升了我的动手能力。我掌握了钢板、锻件、焊缝的检测的理论知识，并能够熟练地进行钢板、锻件、焊缝的检测。写课程设计的过程中我也掌握了超声检测工艺卡的编写。这次课设设计给我最大的感受是，学过的东西要及时去巩固，最好是能运用于实践。在实践的过程中不但可以巩固知识还可以加深对知识的理解。5 致谢通过本次毕业设计，我在李坚老师的指导和严格要求下，我巩固了巩固了超声检测课程的理论知识，并提高了动手能力，这对我们的综合能力及专业素养都是一个很大的锻炼。在此，衷心感谢老师的悉心指导。在设计过程中还有其他同学的支持与帮助，在此一并表示感谢。6 参考文献1.超声检测2.JB4730-2005 特种设备无损检测15
