一種金屬板材的超聲波檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬板材的無損檢測技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種金屬板材的超聲波檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬板材作為一種常見的金屬結(jié)構(gòu)形式,在航空航天、交通運(yùn)輸、石油工業(yè)、船舶工業(yè)等領(lǐng)域都有十分廣泛的應(yīng)用。金屬板材結(jié)構(gòu)在長期的服役過程中受使用環(huán)境等因素的作用,會出現(xiàn)不同程度的結(jié)構(gòu)損傷。因此對這類結(jié)構(gòu)的安全檢測不僅有助于預(yù)防安全事故的發(fā)生,也可以避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失。
[0003]目前,金屬板材結(jié)構(gòu)的無損檢測方法主要有射線檢測和超聲波檢測,射線方法有利于發(fā)現(xiàn)體積型缺陷,使用射線方法可以檢測金屬材料的內(nèi)部不連續(xù)性。射線檢測時(shí)入射到物體的射線除了穿透物體的能量外,一部分能量被吸收,一部分能量被散射,這導(dǎo)致物體透射的射線強(qiáng)度低于入射的射線強(qiáng)度。由于不同物質(zhì)造成的射線衰減不同,因此可以在底片上形成不同黑度的圖像,從而對被檢物體的質(zhì)量狀況作出判斷。射線方法僅對體積型不連續(xù)性較敏感。當(dāng)使用射線方法檢測平面型不連續(xù)性時(shí),射線束須與不連續(xù)性保持較小的夾角。但是,使用軋制方法獲得的金屬板材的不連續(xù)性接近平面型缺陷。這使射線方法應(yīng)用于板材內(nèi)部不連續(xù)性的檢測時(shí)非常容易產(chǎn)生漏檢。而且,射線方法雖然對密集型超細(xì)小不連續(xù)性(體積型不連續(xù)性)敏感,但射線方法對金屬的穿透能力不強(qiáng),檢測有效性受被檢測工件厚度的限制。
[0004]另外,現(xiàn)有的超聲波脈沖反射技術(shù)的工作原理是利用金屬材料中不連續(xù)性的反射回波信號與上表面回波信號、底波回波信號的時(shí)間差將不連續(xù)性顯示出來。這種超聲波脈沖反射技術(shù)一般難以檢測厚度小于6mm的板材。板材中不連續(xù)性的反射回波容易被上表面回波和底波掩蓋,表面和近表面的不連續(xù)性很難被發(fā)現(xiàn)。一般情況下,使用傳統(tǒng)的脈沖反射技術(shù)檢測厚度為6mm的板材時(shí),僅板材厚度中心附近的約2mm厚度材料處于檢測的有效范圍。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種通過對被檢測金屬板材底部的反射回波進(jìn)行分析,可發(fā)現(xiàn)材料表面、近表面和內(nèi)部的不連續(xù)性;拓寬了傳統(tǒng)脈沖反射技術(shù)的檢測最小厚度的范圍,可探測到厚度1.5mm的板材內(nèi)部的0.4mm當(dāng)量直徑不連續(xù)性。此夕卜,本發(fā)明的檢測方法還有利于將被檢測材料中的密集型超細(xì)小不連續(xù)性檢測出來。
[0006]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種金屬板材的超聲波檢測方法,其特征在于:采用水浸式聚焦探頭或水浸式平探頭進(jìn)行金屬板材的超聲波探傷,將對比試塊板和待檢測金屬板材同時(shí)放置于水平檢測平臺上,通過對被檢測金屬板材底部的反射回波進(jìn)行分析,可發(fā)現(xiàn)金屬材料表面、近表面和內(nèi)部的不連續(xù)性;檢測方法包括以下步驟: (1)探頭選型安裝,在超聲波檢測設(shè)備上安裝頻率為10?15MHZ的水浸式聚焦探頭或水浸式平探頭,調(diào)節(jié)探頭角度使探頭與待檢測金屬板材上表面垂直;
(2)調(diào)節(jié)探頭的水距,觀察金屬板材上表面反射回波的波高直至波高出現(xiàn)最大值;
(3)超聲波參數(shù)設(shè)置,將探頭移動至待檢測金屬板材上,調(diào)整好上表面波閘門、底波閘門和跟蹤閘門并設(shè)置好增益值,低通濾波設(shè)置為15?25MHz,高通濾波設(shè)置為5?1MHz ;
(4)設(shè)置超聲波掃查范圍,掃查范圍需覆蓋住整塊待檢測金屬板材和整塊對比試塊板;
(5)對整塊待檢測金屬板材和整塊對比試塊板進(jìn)行超聲波掃描,掃描方法采用步進(jìn)式100%掃描;
(6)數(shù)據(jù)分析,調(diào)出底波監(jiān)控閘門獲取的C-掃描圖,用指數(shù)函數(shù)方式顯示圖片并調(diào)節(jié)調(diào)色板的比例尺直至驗(yàn)收方法規(guī)定的人工缺陷被充分暴露出來;
(7)檢視及判定,在顯示靈敏度下對被檢測金屬板材的C-掃描進(jìn)行檢視,將對比試塊板上的驗(yàn)收方法規(guī)定的不連續(xù)性圖像與被檢測金屬板材上的不連續(xù)性圖像進(jìn)行比較;如果被檢測金屬板材的某個(gè)不連續(xù)性圖像比驗(yàn)收方法規(guī)定的不連續(xù)性圖像尺寸大,則該不連續(xù)性被判定為不合格;反之為合格。
[0007]以上所述的步進(jìn)式為掃描步進(jìn)小于等于驗(yàn)收方法規(guī)定的人工缺陷當(dāng)量直徑的一半,掃描步進(jìn)為0.1rnm?1.6mm ;或者掃描步進(jìn)小于等于有效聲束直徑寬度。
[0008]以上所述的對比試塊板與待檢測金屬板材是相同合金牌號、相同合金狀態(tài)、同批次的金屬板制作成的,并在對比試塊板上制作驗(yàn)收方法規(guī)定當(dāng)量大小的人工缺陷;或者使用厚度相近的平底孔標(biāo)準(zhǔn)試塊作為對比試塊。
[0009]本發(fā)明的突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步是:
1、現(xiàn)有的水浸聚焦式超聲波檢測方法由于盲區(qū)的存在而難以對厚度小于6_的板材進(jìn)行超聲波檢測;本發(fā)明的檢測方法最小檢測厚度可以達(dá)到1.5,而且具有檢出當(dāng)量直徑為0.4mm人工平底孔的檢測精度。
[0010]2、現(xiàn)有的水浸式脈沖反射超聲波檢測方法難以發(fā)現(xiàn)密集型的當(dāng)量直徑小于0.1mm的細(xì)小不連續(xù)性;本發(fā)明的檢測方法可以將現(xiàn)有技術(shù)難以發(fā)現(xiàn)的較厚金屬材料的密集型的當(dāng)量直徑小于0.1mm的細(xì)小不連續(xù)性清晰地顯示出來。
[0011]3、相對于射線方法,本發(fā)明的檢測方法受到被檢測金屬材料厚度的影響更小;本發(fā)明的檢測方法有效檢測厚度范圍更大,檢測厚度范圍達(dá)到1.5?800mm。
[0012]4、相對表面波方法,本發(fā)明的檢測方法可以方便快捷地繪制C-掃描圖,直觀地表征不連續(xù)性的位置坐標(biāo)和當(dāng)量大小。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明超聲波掃描方法示意簡圖。
[0014]圖2是本發(fā)明帶有Φ0.4平底孔的厚度1.5mm的鋁合金板材C-掃描圖。
[0015]圖3是本發(fā)明實(shí)施例2獲得的超聲波C-掃描圖。
[0016]圖4是現(xiàn)有技術(shù)獲得的超聲波C-掃描圖。
[0017]圖5是本發(fā)明實(shí)施例2的金相顯微組織(50倍放大)。
[0018]圖6是本發(fā)明實(shí)施例2的金相顯微組織(200倍放大)。
[0019]圖1是本發(fā)明實(shí)施例2的SEM及EDS分析圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明一種金屬板材的超聲波檢測方法作進(jìn)一步的說明。
[0021]實(shí)施例1
以超薄金屬板材的細(xì)小不連續(xù)性(當(dāng)量直徑0.4mm級別)為例。
[0022]待檢測板材為厚度為1.5mm,寬度為400mm,長度500mm的銷合金板材,使用相同合金牌號、相同合金狀態(tài)、同批次的金屬薄板制作對比試塊板,對比試塊板規(guī)格為厚度1.5mm,寬度100mm,長度150mm。在試塊板上制作平底孔,當(dāng)量直徑分別為0.4mm、0.8mm、1.2mm ;將對比試塊板和待檢測板材一同放置于水平檢測平臺上,對比試塊板距離待檢測板材約50_,驗(yàn)收方法為板材中不存在當(dāng)量直徑大于0.4mm的不連續(xù)性。
[0023](I)探頭選型安裝,在超聲波檢測設(shè)備上安裝頻率為15MHz的水浸式聚焦探頭