機 械 工 業(yè) 部 重 型 礦 山 機 械 工 業(yè) 局 企 業(yè) 標 準
JB/ZQ 6112--84
汽輪發(fā)電機用鋼質(zhì)環(huán)的超聲波檢驗方法
──────────────────────────────────
本標準包括使用超聲橫波和縱波檢驗內(nèi)徑同壁厚之比等于或大于5：1、壁厚為25--100mm的汽輪發(fā)電機護環(huán)時應(yīng)遵循的步驟。
本標準敘述用接觸法和液浸法護環(huán)進行超聲檢驗的方法，但并不限制使用其他的檢驗方法。
本標準等效采用ＡＳＴＭ Ａ531--74(1979年重新審定)《汽輪發(fā)電機鋼質(zhì)護環(huán)的超聲檢驗推薦的操作方法》。
1儀器裝置
1.1 探傷儀
應(yīng)使用頻率為1--5ＭＨz的脈沖反射式超聲波探傷儀進行檢驗。探傷儀的垂直線性、水平線性、動態(tài)范圍、信噪比、分辨率和衰減器精度應(yīng)符合JB 1834 《Ａ型脈沖反射式超聲波探傷儀技術(shù)條件》中相應(yīng)條款的規(guī)定。探傷儀應(yīng)具有衰減量不小于60dB的連續(xù)可調(diào)的衰減器。
1.1.1 當采用液浸法檢驗時，必須使用適當?shù)臋z驗設(shè)備，以便使護環(huán)能浸入耦合液中或者能在工件和探頭之間采用液柱或溢流耦合來進行檢驗。設(shè)備還應(yīng)配備用于掃查的使工件或探頭平衡地作機械轉(zhuǎn)動的裝置。
1.2
1.2.1 接觸法
1.2.1.1 應(yīng)使用頻率為2--2.5ＭＨz或1--1.25ＭＨz的、折射角為45°的、晶片直徑相當于20--30mm的斜探頭進行橫波檢驗（除由于材質(zhì)衰減外，應(yīng)優(yōu)先選用2--2.5ＭＨz的頻率）。探頭應(yīng)具有足夠的聲穿透性，以便能清楚地分辨出超過總噪聲電平的Ｖ型槽信號。
1.2.1.2 應(yīng)使用頻率為5ＭＨz、2--2.5ＭＨZ或1--1.25ＭＨz的，晶片直徑為12.0--30.0mm的直探頭進行縱波檢驗。晶片材料（如鋯鈦酸鉛、鈦酸鋇、硫酸鋰等）護環(huán)制造廠可任意選擇。
1.2.1.3 當需要對探測到的超聲信號作進一步探查時，可采用其他頻率、其他類型的探頭進行檢驗。
1.2.1.4 可將探頭的有機玻璃斜楔的曲率磨成與護環(huán)的曲率相同，以保持探頭和護環(huán)外徑之間的*佳接觸。
1.2.2 液浸法
1.2.2.1 應(yīng)使用頻率為5ＭＨz、2--2.5ＭＨz或1--1.25ＭＨz的、晶片直徑為12.0--30.0mm的水浸探頭進行檢驗。探頭的直徑、頻率和晶片材料（如鋯鈦酸鉛、鈦酸鋇、硫酸鋰等）護環(huán)制造廠可以任意選擇。
1.2.2.2 控制換能器的操縱支架應(yīng)能調(diào)整換能器的角度，以達到發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷的*佳靈敏度。操縱支架的調(diào)整或旋轉(zhuǎn)機械的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的偏差或自由松動不應(yīng)過大，以免妨礙超聲檢驗所要求的靈敏度。
1.2.2.3 當把探頭浸入液體時，可使用同軸電纜和探頭接管將探頭同電子設(shè)備相連而導(dǎo)通電脈沖，也可用準直管修正聲束的形狀。
1.3 監(jiān)控裝置
可用具有適當靈敏度和監(jiān)控范圍的報警系統(tǒng)或記錄儀（或兩者同時使用），以便對檢驗進行嚴密控制。
2表面光潔度 ＿
2.1 護環(huán)外徑和內(nèi)徑的表面光潔度不應(yīng)低于GB 1031《表面光潔度》所規(guī)定的ｖ5，其軸向和周向的波紋度不應(yīng)超過0.02mm。
2.2 護環(huán)加工表面應(yīng)無劃傷、氧化皮、切削加工或打磨留下的微粒、涂料及其他異物。
3耦合劑
3.1 當采用接觸法檢驗時，應(yīng)使用適當?shù)鸟詈蟿?，如清潔的機油，以便獲得良好的聲耦合。
3.2 當采用液浸法檢驗時，應(yīng)使用能將超聲波從換能器耦合到工件中去的液體（如水、油、甘油等），在耦合液中可添加防銹劑、軟化劑和濕潤劑。含有添加劑的耦合液，不應(yīng)損害被檢工件表面或檢驗用容器，并應(yīng)能潤濕被檢工件表面，以提供良好接觸。耦合液可加熱到適當溫度，但不應(yīng)有氣泡。
4橫波檢驗方法
4.1 校正基準
4.1.1 應(yīng)刻制一條Ｖ形槽作為校正基準，槽的角度為60--85°，長度為6.5mm，并應(yīng)刻在護環(huán)外圓表面。Ｖ形槽所在位置，沿護環(huán)軸向，應(yīng)離端部足夠遠，以避免可能產(chǎn)生的側(cè)壁反射干擾。沿護環(huán)周向，應(yīng)選在對護環(huán)材料有代表性的區(qū)域，該區(qū)域可用橫波波束對準圓周方向，以足能顯示護環(huán)材料組織的高靈敏度對護環(huán)進行掃查來確定。
4.1.2 Ｖ形槽的方向應(yīng)是護環(huán)的軸向。Ｖ形槽的深度為護環(huán)壁厚的1%，但*小應(yīng)為0.5mm。應(yīng)在消除了槽旁的擠壓增肉后對槽深進行測量。
4.1.3 精加工后的護環(huán)檢查，可以采用與護環(huán)具有相同材料、相同壁厚、相同曲率的另一基準試塊，該試塊的寬度應(yīng)等于或大于100mm，長度應(yīng)足以顯示校準槽三次反射信號。
4.1.4 采用液浸法軸向橫波檢驗時，可在護環(huán)外圓表面離端部足夠遠的位置刻制一條圓周方向的槽，使其回波能同外徑的端角清楚分辨。槽的尺寸應(yīng)和4.1.1條及4.1.2條所述相同。
4.2 接觸法中的儀器校正
4.2.1 將2--2.5ＭＨz或1--1.25ＭＨz的斜探頭接在探傷儀上，把探頭放在校準槽上，并使晶片對準圓周方向。沿圓周方向移動探頭，使 聲束射向校準槽，直到能顯示出槽的回波。再沿相同方向繼續(xù)移動探頭，直到**次反射的*大信號出現(xiàn)為止。
4.2.2 調(diào)整掃描線長度，使校準槽的**次和**次反射波大致在掃描基線的40%和80%的位置。
4.2.3 調(diào)整增益，使**反射波高為40mm，標出該反射波高度和半波高度的位置。從相反方向探測該校準槽，如果發(fā)現(xiàn)在幅度上有明顯的差別，則應(yīng)重新刻制一條新的校準槽。
4.2.4 用同樣方式可找并標出槽的**反射波高度和半波高的位置。然后畫出校正槽的兩次反射波高位置的連線和半波高位置的連線，這兩條線分別稱為*高基準線和半波高基準線。
4.3 液浸法中的儀器校正
4.3.1 圓周方向
4.3.1.1 使換能器垂直于護環(huán)外圓表面，并使得到的水聲程為75±6.5mm。調(diào)整掃描延遲和掃描線長度，使水和鋼的界面反射位置出現(xiàn)在熒光屏左側(cè)，并使**次外壁反射出現(xiàn)在熒光屏中心偏左處，使通過環(huán)壁的斜射聲程至少有兩次能在熒光屏上清楚地顯示，將換能器放在校準槽的上方，并通過調(diào)整角度和水平位置使校準槽反射信號*大。再沿相反方向探測校準槽，如果發(fā)現(xiàn)幅度上有明顯的差別，則應(yīng)刻制一條新的校正槽。
4.3.1.2 調(diào)整增益，使**次反射波的波高為40mm，并標出該回波高度和半波高的位置。
4.3.1.3 用同樣方法來找并標出槽的**次反射波高度和半波高度的位置。然后畫出槽的兩次反射波高位置和半波高位置的連線，這兩條線分別稱為波高基準線和半波高度基準線。
4.3.2 軸線方向
4.3.2.1 如4.3.1.1條中所述，使換能器垂直于外圓表面，并使得到的水聲程為75±6.5mm。再將換能器放在周向基準線的上方，調(diào)整角度和水平位置，使超聲波束朝向較近的護環(huán)端面時校準槽的反射信號*大。
4.3.2.2 調(diào)整增益，使**次反射波的波高為40mm，并標出波高和半波高的位置。
4.3.2.3 用相同的方式尋找并標出校準槽的**反射波的波高和半波高的位置。然后畫出連接校準槽的兩次反射波的波高連線和半波高連線，這兩條線分別稱為波高基準線和半波高基準線。
4.4 掃查
4.4.1 接觸法
4.4.1.1 周向掃查
將探頭用手或機械夾具壓在護環(huán)外圓表面上，并使聲束指向圓周方向。沿圓周方向移動探頭，同時使探頭保持在校準時所確定的適當接觸角。逐次進行平行掃查，每次掃查與上一次掃查的重疊區(qū)應(yīng)大致為換能器（不是探頭）直徑的15%，直到整個護環(huán)外圓掃查完畢為止。將探頭的行進方向調(diào)轉(zhuǎn)180°，重復(fù)上述過程。如果在檢查時探頭保持固定不動而護環(huán)旋轉(zhuǎn)，則其表面移動的速度不應(yīng)大于150mm/s。
4.4.1.2 軸向掃查
圓周方向檢驗時所確定的靈敏度也適用于軸向檢驗。使探頭的位置靠近護環(huán)的一端，并使聲束沿軸向指向這一端。將探頭沿圓周方向逐次進行平行的掃查，每次掃查與上一次掃查的重疊應(yīng)大致為換能器直徑的15%，直到整個護環(huán)外圓掃查完畢。對探頭的行進方向調(diào)轉(zhuǎn)180°重復(fù)上述過程。如果在檢查時探頭保持固定不動而護環(huán)旋轉(zhuǎn)，則其表面移動的速度，不應(yīng)大于150mm/s。
4.4.1.3 防止漏檢
在接觸法掃查中，為了防止由于探頭接觸不穩(wěn)而漏檢，可將掃查靈敏度在定量靈敏度（一次基準線）基礎(chǔ)上適當提高，發(fā)現(xiàn)缺陷信號需要用基準線測量時，仍降至原靈敏度。
4.4.2 液浸法
4.4.2.1 周向掃查
將換能器按4.3.1條所述的方法裝好，使它保持在校正時所確定的適當角度。轉(zhuǎn)動工件或使探頭沿圓周方向移動（或使探頭作軸向移動）。逐次進行平行掃查，每次掃查與上一次的重疊區(qū)應(yīng)大致為換能器直徑的15%，直到整個護環(huán)外圓表面掃查完畢。重新調(diào)整探頭，沿軸向作相反方向掃查，重復(fù)上述過程。檢驗時表面移動速度不應(yīng)大于150mm/s。
4.4.2.2 軸向掃查
按4.3.2條校正設(shè)備。轉(zhuǎn)動護環(huán)或使探頭沿圓周方向移動（或使探頭作軸向移動），這時應(yīng)使換能器保持在校正時所定的適當角度。逐次進行掃查，每次掃查與上一次掃查的重疊區(qū)應(yīng)大致為換能器直徑的15%，直到整個護環(huán)外圓表面掃查完畢。重新調(diào)整探頭，沿軸向作相反方向掃查，重復(fù)上述過程。檢驗時表面移動速度不應(yīng)大于150mm/s。
4.5 檢驗報告
4.5.1 在靠近內(nèi)外壁表面大約6.5mm的范圍內(nèi)，由于缺陷所顯示的信號受表面上反射超聲波束的影響，其幅度大于表面以下相同缺陷的信號幅度。所以評價表面附近的缺陷時，應(yīng)參照波高基準線，評價內(nèi)部缺陷時，應(yīng)參照半波高基準線。
4.5.2 在檢驗過程中，應(yīng)在護環(huán)上標出超過相應(yīng)基準線的所有顯示信號的位置。在護環(huán)固定不動的情況下復(fù)查在護環(huán)轉(zhuǎn)動時發(fā)現(xiàn)的所有信號顯示，并記錄復(fù)查結(jié)果。
4.5.3 將Ｖ形槽所在位置規(guī)定為類似時鐘12點整所在位置，記錄所有達到或超過各自基準線的信號顯示的數(shù)量、幅度和位置（軸向的、徑向的以及時鐘方向的位置）。對于超過相應(yīng)基準線的信號幅度，按超過量的分貝值或?qū)Τ^的百分數(shù)按10%的增量記入檢驗報告。
4.5.4 當出現(xiàn)許多可記錄的信號時，應(yīng)單獨記錄較大信號的數(shù)量和幅度（參考4.5.3條），并估算其余信號的數(shù)量和幅度。
5縱波檢驗方法
5.1 對比試塊（徑向檢驗）
5.1.1 為了對超聲檢驗中產(chǎn)生的多種可變因素進行校正，必須利用對比試塊來調(diào)整測試設(shè)備，校正測試靈敏度和評價缺陷。對比試塊的制作應(yīng)符合JB/ZQ 6142《超聲波檢驗用鋁合金對比試塊的制造和控制》中所述的要求。
5.1.2 超聲探傷中用的對比試塊，其聲學(xué)特性如衰減、噪聲電平、聲速等應(yīng)與被檢件相似，否則需作相應(yīng)的修正。
5.1.3 校正用的對比試塊應(yīng)按5.1.1和5.1.2條的要求制作，具有直徑為3mm的平底孔。試塊的金屬聲程的允許偏差如表1所示。
表 1 ｍｍ
被檢護環(huán)的壁厚 T | 對比試塊金屬聲程的允許偏差 |
25-40 | T±6.5 |
40-100 | T±13 |
5.2 校正
5.2.1 接觸法（徑向檢驗）
5.2.1.1 將直探頭連接在探測儀器上（合金鋼護環(huán)用5ＭＨZ的探頭、非磁性護環(huán)用2--2.5ＭＨZ或1--1.25ＭＨZ的探頭）。選擇一個在聲學(xué)特性上同被檢護環(huán)等效的對比試塊，其金屬聲程為Ｔ－20mm或Ｔ－25mm（Ｔ為被檢護環(huán)的壁厚）。
5.2.1.2 將探頭置于校正用對比試塊進入面上，調(diào)整增益，使直徑3mm的平底孔的回波高度為40mm。
5.2.1.3 將探頭置于被檢護環(huán)的外圓表面，調(diào)整掃描線，使 熒光屏上至少有兩次底面回波顯示。
5.2.2 液浸法（徑向檢驗）
5.2.2.1 將換能器（合金鋼護環(huán)用5ＭＨz的，非磁性護環(huán)用2--2.5ＭＨz或1--1.25ＭＨz的）安裝在同探傷設(shè)備相連的探頭支架上，選擇一個其金屬聲程為20mm的對比試塊。
5.2.2.2 調(diào)整換能器的位置，以得到75±6.5m的水聲程，且使聲束垂直于校正用對比試塊的表面。
5.2.2.3 使換能器的位置在對比試塊進入面的上方，調(diào)整掃描延遲和掃描長度。使水-鋼界面反射波的位置出現(xiàn)在熒光屏的左端。調(diào)整增益，使有20mm金屬聲程的基準孔的回波高度為40mm。。
5.2.2.4 不改變檢驗靈敏度，調(diào)整換能器，使其垂直于護環(huán)的外圓表面。換能器和護環(huán)表面之間應(yīng)保持75±6.5mm的水程（根據(jù)生產(chǎn)單位的設(shè)備性能，可從護環(huán)的內(nèi)圓表面或外圓表面進行掃查）調(diào)整掃描控制，使熒光屏上至少有兩次護環(huán)底面回波顯示。
5.2.3 軸向校正
規(guī)定要進行軸向縱波檢驗時，采用接觸法。調(diào)整掃描線長度，使底面回波的位置出現(xiàn)在熒光屏的右側(cè)。調(diào)整儀器的控制旋鈕，使護環(huán)另一端面的底面回波高度為40mm。
5.3 接觸法掃查
5.3.1 徑向檢驗
將掃查探頭用手或機械夾具置于護環(huán)外圓表面上，保持在校正時所確定的適當接觸角，沿周向移動逐次進行平行掃查。每次掃查同上一次掃查的重疊區(qū)應(yīng)大致為換能器（不是探頭）寬度的15%，直到整個護環(huán)外圓表面掃查完畢。如果檢驗時探頭保持不動而護環(huán)旋轉(zhuǎn)，則其表面移動速度不應(yīng)超過150mm/s。
5.3.1.1 在接觸法掃查中，為了防止由于探頭接觸不穩(wěn)而漏檢,可將掃查靈敏度在定量靈敏度基礎(chǔ)上適當提高。當發(fā)現(xiàn)缺陷信號時仍降至原靈敏度。
5.3.1.2 記錄兩次反射聲程中出現(xiàn)的幅度大于10mm的任何反射信號。
5.3.1.3 在護環(huán)上標出幅度大于10mm的任何反射信號，并作記錄。所有隨反射信號同時出現(xiàn)的底波的顯著變化或消失情況，都要記入檢驗報告。
5.3.2 軸向檢驗
將探頭置于護環(huán)熱配合一端的表面，沿圓周方向移動。逐次進行平行掃查，每次掃查同上次掃查的重疊區(qū)應(yīng)大致為換能器寬度的15%，直到整個護環(huán)端面掃查完畢。如果探頭固定不動而護環(huán)旋轉(zhuǎn)，則其表面移動速度不應(yīng)超過150mm/s。在檢驗過程中，應(yīng)在護環(huán)上標出超過**次底面回波10%的反射信號位置。對于底面回波衰減50%的部位，也應(yīng)看作缺陷并做好記錄。
5.4 液浸法檢驗
5.4.1 徑向檢驗
通過旋轉(zhuǎn)護環(huán)或換能器，用互相有覆蓋區(qū)的掃查方法檢驗整個護環(huán)。每次掃查同上一次掃查的重疊區(qū)應(yīng)大致為換能器直徑的15%。
5.4.1.1 注意兩次反射聲程中出現(xiàn)的幅度大于10mm的任何反射信號。
5.4.1.2 在鍛件上標出所有信號的位置，并作記錄。在靈敏度不變情況下，所有隨信號同時出現(xiàn)的底波消失情況，以及所有底面回波的位移或幅度變動情況，都要記入檢驗報告。
5.5 檢驗報告
5.5.1 徑向檢驗
5.5.1.1 在護環(huán)固定不動的情況下復(fù)查在護環(huán)轉(zhuǎn)動狀態(tài)下發(fā)現(xiàn)的所有信號，并記錄復(fù)查的結(jié)果。
5.5.1.2 將Ｖ形槽規(guī)定為類似時鐘12點整的位置，記錄所有達到和超過各自基準高度1/4的信號的幅度、數(shù)量和位置（軸向的、徑向的以及時鐘方向的位置），并在估算缺陷的深度上以10%的增量記錄。也可以使用一套不同深度的直徑為3mm的平底孔試塊，來評價缺陷在其所在深度處的尺寸。
5.5.1.3 在徑向檢驗時，那些顯示出多次底波有明顯衰減或位移的區(qū)域，必須當作信號記錄并加以說明。應(yīng)對這些區(qū)域作一步的探查，其方法是擴展掃描線并用較高的頻率對缺陷進行探測，或者采用其他型式的探頭對缺陷進行探測。
5.5.2 軸向檢驗（僅用于接觸法）
5.5.2.1 在護環(huán)靜止不動的狀態(tài)下復(fù)查在護環(huán)轉(zhuǎn)動狀態(tài)下發(fā)現(xiàn)的所有信號，并記錄復(fù)查的結(jié)果。
5.5.2.2 將Ｖ形槽規(guī)定為類似時鐘12點整的位置，以底面回波的10%為增量，記錄所有信號的數(shù)量、幅度和位置（徑向的、軸向的以及時鐘方向的位置）。
6報告
6.1 超聲檢驗的結(jié)果，必須同相應(yīng)的護環(huán)識別標志一起在書面報告上記錄并加以說明。
6.2 報告必須包括下述內(nèi)容：Ｖ形槽的尺寸（包括寬度和深度），可記錄的信號的數(shù)量幅度和相對位置（參照4.5和5.5條）。在從幾個方向都能記錄到缺陷的情況下，要把這種情況加以識別。
6.3 對在異常聲程或異常檢測表面范圍內(nèi)探測到的缺陷應(yīng)作出說明。
7處理
7.1 沒有可記錄缺陷信號的護環(huán)應(yīng)予驗收。
7.2 由于粗晶或顯微組織而使Ｖ形槽反射信號不能從噪聲電平中區(qū)別出來的護環(huán)，應(yīng)予拒收。
7.3 凡有可記錄信號的護環(huán)應(yīng)按技術(shù)條件和定貨協(xié)議判定質(zhì)量是否合格。
─────────────
附加說明:
本標準由德陽大型鑄鍛件研究所提出并歸口。
本標準由北京重型機器廠負責起草。
本標準主要起草人鄭中興。
機械工業(yè)部重型礦山機械工業(yè)局 1984-05-16發(fā)布 1984-10-01實施
