毕业设计成果
(方案)
设计题目钢板接焊缝超声波检测方案设计
二级学院 航空机电设备维修学院
专 业 理化测试质检技术
班 级 检测1601
学 号 2
姓 名
指导教师
诚信声明
郑重声明:呈交毕业设计老师指导独立完成取成果知设计中特加标注方外包含已发表撰写研究成果声明法律结果承担
学生签名: 指导教师签名:
年 月 日 年 月 日
目 录
1现状分析 1
11 钢板接焊缝 1
12 常见缺陷检测意义 2
2 设计思路 3
21总体设计思路 3
22 检测方法选择 4
23检测标准 5
3 理 6
31横波 6
32波形转换 7
4方案设计 8
41检测象分析 8
42检测设备 8
421超声波探仪 8
422 探头 9
43 标准试块 10
44操作步骤 11
45操作指导书 16
46实验验证 17
5 总结 21
参考文献 22
1现状分析
钢板接焊缝广泛应特种设备建筑桥梁等领域钢板接焊接制造程中容易出现未焊透未熔合裂纹等缺陷毕业设计旨利超声波检测技术钢板接焊缝进行检测制定相应检测方案编写操作指导书份进行实际检测设计方案工艺参数进行验证
11钢板接焊缝
焊接接头形式般焊接两金属件相互结构位置决定通常分接接头搭接接头角形接头T字接头两金属件放置面边缘相边缘直线进行焊接接头接接头两块板料相叠端部侧面角焊接头称搭接接头两构件成直角定角度连续边缘焊接接头称角接接头两构件成T字形焊接起接头T字接头[1]见图11示
1)接接头 2)搭接接头 3)角接接头 4)T型接头
图11焊接头基形式
钢板接焊缝焊接接头包括:焊缝热影响区熔合区三部分焊缝焊接形成结合部分通常熔化母材焊材组成热影响区焊接程中材料受热发生金属组织机械性变化区域熔合区焊接接头中焊缝母材交接渡区[1]图12示
1——焊缝(OA) 2——熔合区(AB) 3——热影响区(BC) 4——热应变脆化区(CD)
图12 焊接接头示意图
12常见缺陷检测意义
焊接接头中常见缺陷连续性偏差冶金均匀性中连续性气孔夹渣未焊透未熔合裂纹等(图13示)焊接接头超声检测程中焊接接头余高影响接头中裂纹未焊透未熔合等危险性缺陷检测面垂直成定角度般采横波斜探头法检测
焊接缺陷根性质特征分6类:
1裂纹:裂纹横裂纹放射状裂纹弧坑裂纹支状裂纹等
2孔穴:气孔结晶缩孔弧坑缩孔等
3固体夹渣:夹渣焊剂焊剂渣氧化物夹杂金属夹杂等
4未焊透未熔合
5形状尺寸良:咬边缩沟塌焊瘤错边烧穿未焊满等
6缺陷:电弧擦伤飞溅等
根影响断裂机理分类分面缺陷非面缺陷裂纹未熔合面缺陷危害性:焊缝中气孔夹渣体积型缺陷危害性
1裂纹2焊瘤 3烧穿 4弧坑 5气孔
6夹渣7咬边 8未熔合 9未焊透
)))咬边
图13焊接缺陷
承压设备钢板焊接成钢板焊接质量求高保证钢板接焊缝质量安全正常进行相关损检测具重意义
2 设计思路
21总体设计思路
毕业总体设计思路图21示
象分析
检测方法选择
检测标准
方案设计
操作指导书
检件分析
检测设备
缺陷评定
质量评级
检测步骤
实验验证
图21总体设计思路
22检测方法选择
钢板接焊缝检测方法:射线检测超声检测涡流检测目视检测磁粉检测渗透检测表21检测方法适范围优缺点
表21钢板接焊缝检测方法适范围优缺点
方法
适范围
优点
缺点
射线检测法
体积型缺陷检出率高适宜接焊缝检测
灵敏度高检测结果直接记录缺陷定性定量准确获缺陷投影图
检测成较高检测速度慢体害需采取保护措施
超声波检测法
适种材料制件(金属非金属复合材料)等面积型缺陷检出率高
穿透力强探测范围广灵敏度高做现场操作
工件材质晶粒度等检测较影响(材料部)需耦合剂
涡流检测
适检测金属材料表面
线圈需接触工件需耦合剂检测速度快
缺陷定性定量干扰
声发射检测法
金属材料制承压设备加压试验程裂纹
次加压试验中整体检测评价整结构中缺陷分布状态
难检测活性缺陷进行定量定性需方法进行复检
目视检测法
检测表面裂纹助窥镜检测狭空间
结果直观重复性受检工件结构材质形状影响
素影响(视力)表面微裂纹发现
磁粉检测
检测铁磁性材料表面表面缺陷
工艺简单成低污染少缺陷检测重复性[2]
检测表面表面缺陷适铁磁性材料
渗透检测
表面开口缺陷
检验受工件形状缺陷方影响水电适野外[3]
法难检测孔材料适检测外素造成开口堵塞缺陷
超声检测射线检测检测部缺陷磁粉检测涡流检测检测表面表面缺陷渗透检测检测表面开口缺陷目视检测检测表面缺陷
超声波检测济方便环保便捷定量定位准确
毕业设计选超声波横波斜探头检测技术作钢板接焊缝检测方法
23检测标准
毕业设计参承压设备损检测NBT470133—2015 第3部分:超声检测执行:该标准63部分承压设备I型焊接接头超声检测方法适范围进行规定:见表22[4]
表22I型焊接接头超声检测适范围
承压设备类
焊接接头类型
工件厚度
检测面直径
锅炉压力容器
筒体(封头)接接头
≥6500
≥500接接头时外径≥70%
锅炉压力容器
筒体(封头)接接头
≥6500
≥100500接接头外径≥70%
锅炉压力容器
筒体(封头)接接头
≥6500
≥159500环接接头
锅炉压力容器
接筒体(封头)角接接头
≥6500
插入式:筒体(封头)≥500外径≥70%接公称直径≥80安放式:筒体(封头)≥300接公称直径≥100
锅炉压力容器
T型焊接接头
≥6300
锅炉压力容器
子环接接头
≥6150
外径≥159
锅炉压力容器
子接接头
≥6150
外径≥100外径≥70%
压力道
环接接头
≥6150
外径≥159
压力道
接接头
≥6150
外径≥100外径≥70%
3理
31横波
质点振动方波传播方相互垂直波称横波(图31示)横波传播程中质点受剪切力作称剪切波气体液体提供剪切应力横波固体中传播
图31横波
超声波横波法材焊缝探伤倾斜入射探测垂直探测面缺陷横波波长较短灵敏度较高检测检测面垂直成定角度缺陷焊缝中常见未焊透未熔合夹渣气孔裂纹等缺陷[5]
超声横波斜探头工作原理:波倾斜入射工件检测面利波型转换横波进行检测方法称横波法入射声束检测面成定夹角称斜射法
图32示
图32横波斜探头检测原理
32波形转换
超声波倾斜入射界面时产生种类型反射折射波外会产生类型反射折射种现象称波形转换图33示
图33波形转换
横波超声检测时工件中横波波形转换
4方案设计
41检测象分析
毕业设计钢板接焊缝进行检测钢板材质16MnR 板厚20mm 焊接方法手工电弧焊检测试板长度300mm宽300mm坡口形式X形坡口图41示
图41钢板接焊缝
42检测设备
421超声波探仪
NBT4701332015规定采A型脉反射式超声检测仪工作频率3dB测量应少包括05MHZ~10MHZ频率范围超声仪器性测试条件指标求应满足附录A求提供证明文件测试方法GBT276441规定
设计采PXUT330型全数字智超声波探伤仪仪器性稳定操作简便图42示
图42 PXUT330超声波探伤仪
表41PXUT330型数字智超声波探伤仪技术参数出PXUT330超声仪满足检测标准求
表41 PXUT330探伤仪参数
项目
指标
频带宽度
04~20MHz
灵敏度余量
≥62dB(200mmφ2底孔5Pφ20
探测范围
0~10000
检测范围
110dB 01102060步进
探头方式
单晶双晶穿透
工作时间
≥8时
422探头
超声波斜探头吸声材料斜楔阻尼块外壳电缆线压电晶片等部分组成横波探伤检测焊缝气孔夹渣裂纹等缺陷图43超声波斜探头基结构示意图
图43横波斜探头
根标准NBT470133—2015超声检测63616362中规定斜探头折射角(K值)标称频率选取参考表(42)规定条件允许时应量采较折射角(K值)探头采次检测法检测时斜探头折射角(K值)选取应声束检测面相底面法线夹角35°~70°间两种两种折射角(K值)探头检测时应少种折射角(K值)探头满足求
表42 推荐采斜探头折射角(K值)标称频率
工件厚度tmm
折射角(K值)
标称频率MHz
≥6~25
63°~72°(20~30)
4~5
>25~40
56°~68°(15~25)
2~5
>40
45°~63°(10~20)
2~25
根NBT470133—2015标准知钢板接焊缝检测应采斜探头检测法选择斜探头频率5MHz性指标求应满足附录B求提供证明文件测试方法GBT276441规定图44毕业设计检测钢板接焊缝选择探头表43出探头具体参数
图44探头
表43实际斜探头具体参数
探头类型
斜探头
频率
5MHz
晶片尺寸
13×13mm
K值(角度)
K2
规格
5P 13×13K2
43标准试块
超声检测焊接接头CSKIA标准试块利R100mm曲面测定斜探头入射点前长度利25mm厚度调整波探测范围扫描速度测定探伤水线性垂直线性动态范围CSKIIA试块适斜探头直探头检测工件厚度范围6mm~200mmI型焊接接头焊接接头标准试块:CSKIACSKⅡACSKⅢACSKⅣA毕业设计试块NBT4701332015中CSKIA(图45)CSKIIA1(图46)
图45 CSKIA试块
图46CSKIIA1试块
44操作步骤
1开机初始化通道
2探头参数设置:
1)探头类型:斜探头
2)探头频率:5MHz
3)晶片尺寸:13×13mm
4)工件声速:3230ms
5)标准:NBT47013—2015
3零点调校
双击零点仪器默认工件声速3230m次回波100mm二次回波0mm
4测前长度
斜探头放CSKⅠA试块R100圆弧面侧圆心附左右行移动探头观察屏幕波形变化情况屏幕回波高屏幕80稳住探头动回波动回落屏幕80反复移动直找出R100圆弧面高回波稳住探头确定键零点测试完成然保持探头动直尺量出斜探头前端R100弧顶距离87mm输入水距离87mm时探头前1008713mm图47示
图47测探头前长度
5K值测量
斜探头放置CSKⅠA试块直径50mm圆孔侧K2标记线附左右行移动探头直找出直径50mm圆孔高回波确定键探头K值20图48示
图48测探头K值
6 DAC曲线制作
探伤20mm厚钢板接焊缝选择CSKIIA试块制作DAC曲线选择10mm30mm60mm深短孔制作DAC曲线
斜探头放CSKIIA试块准10mm深短横孔放合适水位置反复移动斜探头直找出10mm孔深高回波根屏幕提示+号键锁定该孔高回波确定键标定该回波高度线记仪器时显示增益值然调转探头准30mm深短横孔放合适水位置反复移动斜探头直找出30mm孔深高回波动增益键该回波动增益屏幕80%高准60mm深短横孔放合适水位置反复移动斜探头直找出60mm孔深高回波动增益键该回波动增益屏幕80%高数字1键表面补偿4dB数字2键工件厚度20mm确定键DAC制作完成图49示
图49DAC曲线制作
评定线定量线间称I区定量线判废线间II区判废线III区图410示
图410距离波幅曲线
7扫查
扫查前扫查范围均匀涂耦合剂斜探头焊板完全耦合采单面双侧探伤量扫查工件整体检区域应进行两次扫查锯齿形扫查斜行扫查图411示锯齿扫查前扫查左右扫查摆动扫查结合扫查方式检查焊缝缺陷斜行扫查检查焊缝横缺陷探头扫查速度应超150mms
图411扫查方式
8缺陷评定
1)缺陷定量
缺陷波幅达超评定线缺陷应确定位置波幅指示长度等
2)缺陷波幅
移动探头获缺陷反射波幅缺陷波幅折射角(K值)探头探测面(侧)检测缺陷时获高波幅缺陷波幅
3)缺陷位置
缺陷位置应获缺陷反射波幅位置准
4)缺陷指示长度
缺陷反射波高点位II区II区时6dB法测量指示长度
缺陷反射波峰值起伏变化高点均位II区II区时应端点6dB法测量指示长度
缺陷反射波幅位I区探头左右移动波幅降评定线评定线绝灵敏度法测量缺陷指示长度
超评定线信号应注意否具裂纹未熔合未焊透等类型缺陷特征怀疑时应采取改变探头折射角(K值)增加检测面观察动态波形结合结构工艺特征作判断波形判断时应辅检测方法作综合判定
缺陷长度方相邻两缺陷长度方间距中较缺陷长度两缺陷缺陷长度相垂直方间距5mm时应作条缺陷处理两缺陷长度作指示长度(间距计入)果两缺陷长度方投影重叠两缺陷长度方投影左右端点间距离作指示长度
9质量评级
缺陷质量评定表44进行
表44钢板接焊缝质量评定
等级
工件厚度t
反射波幅区域
允许单缺陷指示长度
缺陷累计长度允许值L
I
≥6100
I
≤50
I
>100
I
≤75
I
≥6100
II
≤t310超30
意9t焊缝长度范围L超t
I
>100
II
≤t3超50
意9t焊缝长度范围L超t
II
≥6100
I
≤60
II
>100
I
≤90
II
≥6100
II
≤2t312超40
意45t焊缝长度范围L超t
II
>100
II
≤2t3超75
意45t焊缝长度范围L超t
III
≥6
II
超II级者
III
≥6
III
缺陷(缺陷指示长度)
III
≥6
I
超II级者
注1:焊缝长度足9t(I级)45(II级)时例折算折算缺陷累计长度允许值该级允许单缺陷指示长度时允许单缺陷指示长度作累计缺陷长度允许值
注2:63134规定测量方法声束垂直缺陷方移动探头测缺陷长度
45操作指导书
参标准NB\T4701332015承压设备损检测第3部分超声检测编制钢板接焊缝操作指导书表45示
表45板接焊缝操作指导书
工件
工件名称
钢板接焊缝
材质
16MnR
厚度(mm)
20
表面状况
磨
检测部位
接焊缝
坡口形式
X
焊接方法
手工电弧焊
检测时机
焊
设备器材
探头型号
5P13×13
标准试块
CSKⅠACSKIIA
仪器型号
PXUT330
耦合剂
机油
技术求
检测标准
NBT470133—2015
检测技术等级
B级
合格级
Ⅱ
检测面
单面双侧
检测例
100
探头移动区宽度
焊缝两侧100mm范围扫查
扫查速度
≤150mms
扫查灵敏度
φ1×69dB
表面补偿
4dB
探头测试扫描线调节
次扫查前CSKⅠA标准试块测定斜探头前长度K值调节扫描速度
制作DAC曲线
选择CSKIIA试块制作DAC曲线选择10mm30mm60mm深短横孔制作DAC曲线
扫查方式说明
斜探头垂直焊缝中心线放置检测面作锯齿型扫查探头前移动范围应保证扫查全部焊接接头截面保持探头垂直焊缝作前移动时扫查时应作10°~15°左右转动观察缺陷动态波形区分缺陷信号缺陷信号确定缺陷位置方形状采前左右转角环绕等四种探头基扫查方式
缺陷指示长度测定记录说明
缺陷回波达定量线定量线时需测量指示长度缺陷测长方法6dB法(俗称半波高度法单波峰)缺陷回波(例未焊透未熔合等形状较规缺陷)时采6dB法测长前面缺陷定量时缺陷回波高度降80满刻度基础提高6dB增益然左右移动探头缺陷回波高度重新降80满刻度时两端探头中心间距离缺陷指示长度
允许缺陷
1波幅I区指示长度>60mm单缺陷
2波幅II区指示长度>12mm单缺陷
3意72mm焊缝长度范围波幅II区缺陷累计长度>16mm
扫查示意图
10°~15°
编制:xxx UTⅡ
日期:xxxx年xx月xx日
审核:xxx UTⅢ
日期:xxxx年xx月xx日
46实验验证
20mm钢板接焊缝进行检测斜探头放测工件左右进行锯齿形扫查扫查时应10~15°探头摆动检测级B级通AB两侧扫查发现回波高度高定量线超屏幕80时动增益回波动回落屏幕80时通前左右环绕等方式反复找寻缺陷高回波找高回波动增益回波动回落屏幕80时焊缝面继续查找该缺陷高波量侧做记录
扫查程中试板左边发现缺陷(图412示)屏幕方显示深度读数↓94mm屏幕方显示区缺陷量值SL+102dB缺陷高波区域Ⅲ区钢尺量出缺陷高回波处S392mm缺陷偏离焊缝中心线距离37
找缺陷高波高波置屏幕80高度先左行移动探头回波高波半40记录缺陷左边工件左边距离S187mm然右行移动探头回波降高波半40记录缺陷右边工件左边距离S2104mm
缺陷偏离焊缝中心线距离37
S392mm
III区
深度
缺陷量
1缺陷显示2缺陷高回波位置
S2104
S187mm
3缺陷左边距离4缺陷右边距离
图412缺陷1参数记录
继续扫查寻找缺陷发现处缺陷回波(图413)屏幕方显示深度读数↓184mm屏幕方显示区缺陷量值SL+84dB缺陷高波区域Ⅲ区钢尺量出缺陷高回波处S3198mm缺陷偏离焊缝中心线距离47
找缺陷高波高波置屏幕80高度先左行移动探头回波高波半40记录缺陷左边工件左边距离S1191mm然右行移动探头回波降高波半40记录缺陷右边S2距离201mm
深度度
缺陷量
III区
1缺陷显示 2缺陷高回波位置S1191mm
S2201mm
3缺陷左边距离 4缺陷右边距离
图413缺陷2参数记录
设计检测钢板接焊缝检测报告表46示
表46钢板接焊缝超声波探伤报告书
试板材质
16MnR
板厚(mm)
20
试件编号
仪器型号
PXUT330
探头型号
5P13×13K2
试块
CSKIACSKIIA
耦合剂
机油
耦合补偿
4dB
探伤例
100
探伤标准
NBT470132015
灵敏度
φ1×69dB
验收级
Ⅱ级
缺陷编号
缺陷指示长度
波幅高点
S1(mm)
S2 (mm)
长度S2S1(mm)
偏心距离(mm)
深度
H(mm)
S3(mm)
高定量线dB值
波高区域
评定等级
A
B
1
87
104
17
+37
94
92
+102
III
III
2
191
201
10
45
184
198
+84
III
III
结
合格
探伤员:
xxx
日期
xxxxxx
图414该试板射线检测影图射线检测检测知设计方案进行超声检测结果射线检测结果致说明设计方案行应实际工程检测
图414 钢板接焊缝试件射线检测结果
5总结
毕业设计旨利超声波检测技术钢板接焊缝进行检测通查找相关资料相关标准解钢板接焊缝焊接制造程中易产生缺陷类型特点进行分析损检测方法优缺点超声波检测灵敏度高检测裂纹夹渣未熔合未焊透等缺陷检出率高终采横波斜探头检测法制定检测方案编制操作指导书采该方法钢板接焊缝进行效检测通实验验证证实设计方案正确行检测结果该方案运实际钢板接焊缝检测中
参考文献
[1]王晓雷承压类特种设备损检测相关知识[M]北京:中国劳动社会保障出版社2007
[2]宋志哲磁粉检测[M]北京:中国劳动社会保障出版社2007
[3]胡学知渗透检测[M]北京:中国劳动社会保障出版社2007
[4]NBT470131—2015承压设备损检测[S]北京:新华出版社20157
[5]郑晖林树青超声检测[M] 北京:中国劳动社会保障出版社2008
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