HB Z 59-1981 航空金属材料及零件超声纵波探伤说明书.pdf

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1、中华人民共和国第三机械工业部部标准航空金属材料及零件超声纵波探伤说明书HB/Z59- 81 北京1 980 中华人民共和国第三机械工业部r-句句-吨部标准i 航空金属材料及零件超声纵!HB/Z协81: 波探伤说明书L-e国副时呵呵叫咱J本说明书是用非聚焦超声纵波脉冲反射法检验金属材料、毛坯及其制件(半成品、成品方法上的指导性文件。检验某些曲面件、薄板、丝材、焊件等有时应采用横波、表面波、兰姆波，其方法将另行制定。本说明书提出了质量的分级与验收，具体制件的超声波检验部位及应符合那一质量等级要在设计图纸申予以规定，在编写具体受检件的超声波检验规范时，应将所订标准考虑在内，检验规范应包括为检验所必须

2、的全部数据，检验规范由工厂根据本说明书编写。1. 方法的用途及使用的可能性1.1 方法的用途用超声波脉冲反射法检验金属材料、毛坯及其制件半成品、成品)的目的是发现破坏材料致密性的缺陷如夹渣、孔洞、疏松、分层、裂纹、自点等)，但对材料中的某些组织的非均匀性(如碳化物的粗大析出、粗晶区域等有时也能有所反映。1.2 使用的可能性使用本方法发现缺陷的可能性与所用灵敏度的大小、缺第三机械工业部发布1981年口月1日实施六二-研究所提出六二-研究所起草共13页第2页HB/Z.&9.,81 |白的显现度、材料的组织及盲区的大小等有关，使用时应予注意。1. 2.1 超声波脉冲反射法的灵敏度可理僻为其底垂直于超

3、声波传播方向的一个圆平底孔的最小直径，此圆平底能将落在它上面的超声波能量反射回来，所发现的平底孔直径愈小，可认为灵敏度愈高。方法的灵敏度高低取决于探头到孔底面的距离、材料内声波的波长及材料的声学性能。1. 2.2 缺陷的显现度(K)可理解为在孔底面埋藏深度与缺陷埋藏深度相同，而两者反射波高也相同的情况下，缺陷真实面积SI与该圆平底面积So之比。K=主缺陷显现度(K)的大小取决于在超声波穿透方向上缝隙的大小和填充在缝隙虫的介质的性质、超声束与反射面法线之间的夹角以及缺陷的形状、不平整度和曲率。1.2.3 在超声波传播方向上，如果材料中的不均匀组织其声阻抗与材料基体的声阻抗显著不同，则可象发现缺陷

4、一样地发现这些组织的不均匀性。铸造金属的组织(枝状结品、粗品区等及复杂合金的多相组织均可引起入射超声波的强烈衰减，这表现为底波信号振幅的降低，甚至完全消失。通常当底波信号振幅降低时，会有杂乱信号伴随产生，这种杂乱信号与来自缺陷的反射信号相类似。因此，在可能的情况下，应通过热加工锻造、轧靠:IJ、热处理等以获得最适合于作超声波检验的组织而后再进行检验。1.2.4 使用脉冲反射法时存在着言区，即有缺陷不能被发现的区域，盲区靠近超声波进入面上部盲区和超声HB/Z59-81 共13页第3页波进入面的对面下部言区。盲区的犬小取决于探伤仪和探头的性能、选用的灵敏度、超声波入射面的表面状况及曲率等。2. 对

5、设备的要求2.1 对超声波探伤仪的要求2. 1. 1 工作频率。超声波探伤仪应能以所规定的工作频率进行工作。2. 1.2 灵敏度。在所规定的工作频率下，探伤仪与探头组合后的综合灵敏度在按供调整仪器灵敏度用的标准块见3.2)进行调整时，各孔底面的反射波高至少得为荧光屏饱和值的50%，并且还应有足够的灵敏度余量以便对受检部位的其它衰减有充分的补偿。此时的噪音电平不应大于荧光屏饱和值的5%。2. 1. 3 放大器。当采用衰减器时，放大器的线性并不是最重要的，但动态范围不得小于20分贝。2. 1.4 近表面分辨率。在灵敏度符合要求的情况下，供调整仪器敏敏度用的标准块中埋藏深度最小的近表面平底孔反射波与

6、前表面反射波应分离并可清楚地辨别，如下图所刁之。凰au ，。的值和饱屏光荣郁-vm油一咱币四-币四表一底干说阳-百引-q- - -荧光饱和值的10*。2. 1.5 时间基线。在荧光屏整个实际工作范围内任何共13页第4页HB/Z59-81 一处的偏差均不应超过2%。2.1.6 鉴定。每使用半年至一年要对探伤仪的发射部分、放犬部分、时间基线、门电路及电源部分的电性能进行鉴定。2.2 对探头的要求对于探头除要求其与探伤仪组合使用时能满足上述要求外，尚应了解下列特性。2.2.1 波束的准直性。2.2.2 工作频率。这可将一反射体置于近场距离处，调反射波高为荧光屏饱和值的50%，用示波器以高阻抗探头在检

7、波级前进行测量。2.2.3 近场。2.3 对液浸探伤设备的要求2.3.1 藕合剂。可用清洁的水作搞合剂，水中可加入抗腐蚀剂并可混入足够的润i剂，以保证能完全润混探头Hii和受检面。水可加温到一合适的温度并须除去气炮。也可采用其它合适的液体作为糯合剂。2.3.2 传动装置。应有可使受检件转动或移动的装置，其速度应是能调节的，也可固定受检牛而通过探头的运功进行所须的检验。2.3.3 探头调整架。根据检验需要进行设计，所有的调整均不应存在由齿隙造成的游移。2.3.4 记录器。必要时应采用记录器。3. 标准块的制作标准块用于调整探伤的灵敏度，保证检验结果的再现，确定探伤仪-探头组合的使用性能及评定缺陷

8、的当量尺寸HB/Z59-81 共13页第5页3.1 制作标准块的材料标准块最好是由成份及组织与受检件相同的材料制成，以使标准块的声特性如衰减、速度、噪音电平等能与交检件相同。否则使用时应作必要的修正。制作标准块的材料应该预先用超声波探伤仪在提高灵敏度的情况下仔细检查，以免其申存在自然缺陷。3.2 标准块的类别3.2.1 供确定探伤仪-探头组合的使用性能及评定缺陷当量尺寸用的标准块，其.尺寸见附录二。3.2.2 供调整仪器灵敏度，保证检验结果再现用的标准块，其尺寸见附录二。3.2.3 在特殊情况下亦可采用其它类型的专用标准块，如检查曲面能Ij件时采用曲面的专用标准块等。3.3 标准块中平底孔的检

9、验标准块中平底孔的检验应采用液浸法3.3.1 用液浸法进行检验时，所得出的平底孔埋藏深度与孔底面反射波高间的关系曲线应是一条光滑的曲线。检验所用的频率不得低于实际工作频率。3.3.2 用液浸法进行检验时，将探头所发出的超声束垂直指向标准块的超声波进入面上表面)，将孔底面的反射波高调到荧光屏饱和值的80%，保持此调整不变，调整探头角度并移动探头，使来自孔底面的反射波高达到最大，所获得的最大反射波高不得超过饱和值的85%，检验时所用频率不得低于实际工作频率。3.4 标准块的检修标准块组的平底孔埋藏深度-孔底面反射波高曲线共13页第6页HB/Z59-81 每半年至少要测绘一次，并与原始曲线相比较。响

10、应特性的差异应记下供修正用。差异超过20%的标准块应进行修整或报废。标准块应保护良好。4. 检验方法的编制4.1 入射方向和入射面的选择4. 1.1 编制检验方法应从选择入射方向及超声波进入面开始。入射方向的选择应使超声波束的中心线与缺陷面尽可能地接近垂亘。缺陷的最大可能取向应根据低倍组织研究来判定。4.1.2 在检验成品、半成品件时，选择入射方向应注意到各种类型的过法截面.，沟槽及孔均能产生反射信号，这些信号会给缺陷的判另1J造成困难，所以如布可能，入射应选择在不会出现这些杂乱信号的方向上。4.1.3 在缺陷的取向与超声波进入面成很大角度的情况下，应该使用其它类型的波如横波进行探测，4.1.

11、4 在上盲区和下盲区数值不阔的情况下3如果加工余量小于两个盲区中的一个，则应从正反两面来进行超声波检验。4.1.5 在编制检验方法时，应考虑到超声波检验是工艺过程中一个不可缺少的重要环节，因此，在必要时可以修改工艺规程，通过增添专门的工序来准备超声波进入面，并使受检件具有便于检验的形状，4.2 探头的选择4.2.1 应该在杂乱信号处于低电平、底波高而稳定的情况下选用高频率的探头。HB/ZS9-81 共13页第7页4.2.2 利用供确定探伤仪，探头组合使用性能的一套标准块，绘制不同探头的平底孔埋藏深度-孔底面反射波高的关系曲线，以选定最能满足检验要求的探头。4-.3 灵敏度的调整利用供调整探伤仪

12、-探头组合灵敏度用的标准块调整仪器的灵敏度，一般情况下应使来自任一标准块中平底孔的反射波高至少为荧光屏饱和值的50%。必须着重指出，总的灵敏度取决于探伤仪-探头的组合及调整，因此，探伤仪、探头及电缆等的任何变动，均必须对灵敏度作重新校准。为了能较真实的反映材料情况，抑制应尽可能的低。4.4 搞合的选择检验可用接触法或浓浸法进行。在用接触法时，糯合剂可采用机油、变压器油、甘油、水玻璃等，接触庄力应均匀。在用液浸法时，从探头到受检件前表面的液层距离应尽可能根据所用探头的大小、型别及频率按附录三进行调整，但二次前表面反射必须不出现在一次底反射之前，探头的角度可按4.1所指出的原则进行调整。4.5 扫

13、查方式的选择可采用直线扫查法、同心圆扫查法或螺旋式扫查法等来检查受检件。探头相对于受检件的移动速度及间距应使按附录二所选定的平底孔反射信号能有把握地看清，并使任何记录装置或报警装置能够动作。4.6 检验规范的编制根据4.1至4.5项所进行的工作，编制每一具体受验件的超声波检验规范作为检验员的指导性文件，检验规范经工厂共13页第8页HB/Z59啕81有关部门审批后使用。当受检件的材料牌号、检验时的尺寸或制造工艺如铸造、锻造、热处理、机加工情况等改变时，检验规范亦应作相应的修改。检验规范的内容如下。4.6.1 受检件的草图。图上应标明超声波的入射处，表面加工光洁度，由于某种原因(盲区、形状影响等缺

14、陷不能被发现的区域及成品的轮廓线。4.6.2受检件的名称、图号、工序号、材料及热处理状态。4.6.3 探伤仪的型号、探头的型别(包括晶体材料、尺寸、频率等。4.6.4探伤仪的调整包括所用标准块的代号初草图。4.6.5 用接触法时所用糯合剂的各称、牌号。用液浸法时液体的名称、液层的距离及声束的入射方向。4.6.6探头相对于受检件表面的移动方法、移动速度及间距。4.6.7 验收的标准。4.6.8 标记的方法及部位。5. 材料和制件的检验5.1 对检验场所的要求超声波检验不应在强磁、震动、高温、高频、灰尘大、有腐蚀性气体的地点进行。工作地点应避开明亮的光线，以免妨碍操作人员进行工作。5.2 对操作人

15、员的要求从事超声检验的工作人员应具有超声波检验的基本知IJ 世Y飞。HB/Z59-81 共13页第9页5.3 对受检件的要求检验前应将受检件擦拭干净，除去松动的氧化皮相当光滑而与金属结合得很牢固的氧化皮可不除去、机加工的金属屑、磨削的磨拉、滑油及切削冷却剂等。为了除掉表面的粗糙部分或其它表面缺陷而须加工时，超声波进入面的光洁度要求，对于接触法不应低于飞76，对于液浸法应相当于飞73，且均须用圆刀头加工o5.4 检验按检验规范的规定调整设备而后对受检件进行检验。在检验过程中，应定期地检查探伤仪、探头等的调整情况，每小时不得少于一次，工作开始和结束时亦应检查。如果发现调整得不正确或发现设备有毛病，

16、则应进行校正、修正。在发现有问题之前所检验过的全部受检件应作再次的检验。在检验大型件时，建议在每一件的检验前后，均应检验调整的情况。6. 缺陷位置的确定及尺寸的估计6.1 缺陷平面位置的确定6. 1.1 对于接触法，只须将探头在受检件表面移动，即可获得缺陷的最大反射波高处的位置，从而定出缺陷的平面位置。6.1.2 对于液浸法，在探头垂直受检件土表面并获得缺陷的最大反射波高时，将一吸声材料的薄片斜靠着超声波入射面，在受检件上滑到反射波高下降6分贝处，沿此片的导边在超声波入射面上划一直线，在其它两个方向上重复进行，如果这些过程进行得很仔细，则三条线将在缺陷的正上方相交。共13页第10页HB/Z59

17、-81 6.2 缺陷埋藏深度的确定6.2.1 用声性能与受检件相同而厚度已知的材料对探伤仪的时间基线进行校准后，缺陷的埋藏深度可从荧光屏的水平分度板直接读出。6.2.2 上表面反射波与缺陷反射波间的距离可与上、下表面反射波间的距离相比较，以确定缺陷埋藏深度与总厚度之比。所以，在测量出总厚度后亦可算出缺陷的实际埋藏深度。6.3 缺陷大小的估计6.3.1 将缺陷的反射波高与规定标准块中孔底面的反射波高进行直接比较，以估计缺陷的大小是否符合质量要求。平底孔的埋藏深度应与缺陷的埋藏深度相同。在进行比较时，探头的安置和设备的调整、用浓浸法时液层的距离等在整个期间均应保持相同，且仪器的调整应使波高易于比较

18、而又不过载，如在荧光屏饱和值的50%至80%之间。并可用衰减器记下缺陷超过或低于该平底孔若干分贝。当孔底面的埋藏深度与缺陷相同而两者的反射波高亦相同时，称该圆平底的面积为该缺陷的当最平底孔面积。应该着重指出，缺陷的真实面积不一定等于其当量圆平底的面积，两者之比，即所谓的缺陷显现度Ko6.3.2如果缺陷的埋藏深度与所有标准块中平底孔的埋藏深度不同，则可用两个埋藏深度与之相近的平底孔用插入法进行评定，但不允许用外推法。6.3.3 在必要时，可利用一能使缺陷处于其远场区的探头，因为当缺陷处于一探头的近场区中时，超声强度与距离间的关系变化非常急剧，可导致对缺陷大小作出错误的估计，HB/Z59-81 共

19、13页第11页6.3.4 在波束垂直受检件表面时，所获得的缺陷反射波高，可能并不是可获得的最大反射波高。对于液浸法，必要时应从不同角度对缺陷进行研究。6.3.5 在可能的情况下，缺陷也应从反面加以评定，以便对之有更多的了解，因为缺陷的反射性能随检查方向的不同可有相当大的差异。6.4 缺陷长度的估计对于长条形缺陷，在有必要对其长度作出估计时，可按下列方法进行。6.4.1 将探头置于标准块土并使来自孔底面的反射波高为最大，平底孔与缺陷的埋藏深度相同，平底孔的直径按7.1关于长条形缺陷当量平底孔直径的规定。调节放大器的增益使反射波高降为荧光屏饱和值的80%，沿横向移动探头直到反射波高减少到饱和值的1

20、0%。然后反方向移动探头，通过80%的波高直到波高再次减小到10%。在反射波高为饱和值10%的两点之间所测得的距离称为感受长度。6.4.2 在灵敏度不变的情况下，将探头放在长条形缺陷一端的最远点，在该点反射派高减小至饱和值的10%，然后将探头移至长条形缺陷另一端的最远点，在该点反射波高再次减小到饱和值的10%，在这两点之间的距离称为测量长度。6.4.3 缺陷长度按测量长度减去感受长度计算。7. 质量的分级与验收7.1 质量的分级7. 1.1 用超声波法进行检验的制件，其质量应符合在所用图纸、说明书申所规定的超声波检验质量等级。共13页第12页HB!Z59-81 超声波检验质量等级可分为AA、A

21、、B和C级。当制件要求有一种以上的检验等级时，或其某-些部位无须进行检查时，在设计图纸上应作出说明。7. 1. 2 在制件的质量要求与上述分级有不同时如除缺陷的大小、间距、长度外尚有数量的限制等).，应在相应的质量说明书中加以规定，但所用标准块中平底孔的直径尽可能选择为0.8、1.2、2.0和3.2毫米。7.2 质量要求7.2.1 符合下表规定的缺陷是可以容许的单个缺陷|事+缺陷长条形缺陷翻IJ当量平底叫叶示中心任何部位反射长度孔直径i平底孔直径闹距的当量平底孔直径(mm) I (mm) I (mm) I (mm) !(mm) AAI :11.2 0.8 25 ;:0.8 :争12.5A :1

22、2.0 1.2 25 注1.2:25 B j3.2 2.0 25 注2.0I :t25 。C 二和3.2一一一, 注z此直径称为记录直径7.2.2 在按任何一级进行检验时，在规定的灵敏度下如果出现有杂乱信号，或一次底反射波高与几何形状相同的正常材料相比有大于6分贝的降低，则应进行材料的冶金分析以确定其原因，对于该材料的验收与否的判据，应以冶金的要求为依据。必要时，应调整仪器灵敏度t使从几何形状相同的材料上得到的一次底反射波高为荧光屏饱和值的80%，而后进行被检查材料一次底反射损失的检查。7.2.3 超过规定的超声波质量等级要求的缺陷，只要HB/Z59-81 共13页第13页在随后的加工中可被除

23、去是可以容许的，这样的制件应再次作详细的检查、定位，以确保缺陷能被除掉。8. 受检件的标记及栓量的记.8.1 受检件的标记8.1.1 任何反射波高超过规定质量等级记录直径平底孔反射波高的缺陷均应在受检件表面上做上标记以表明其平面位置，但这样的标记不应影响任何以后进行再次超声检验的效果。8. 1.2 受检件中如果包含有不符合规定质量等级的缺陷，但其在随后的加工中可被除去，则应在受检件表面上标出缺陷的平面位置，估计的尺寸及埋藏深度，8. 1.3 在检查后，每一可以验收的受检件均应作上合格标记，只布那些确实经过检验并符合要求的受检件才应作上这样的标记。标记的方法钢印或其它及位置均应符合受检件质量说明

24、书的规定。8. 1.4 受检件中包含有不符合规定质量等级而又无法加工拇的缺陷，应该用图章或其它方法在规定的位置打上报废印记并尽可能精确地定位。检验的记录8.2.1 任何反射波高超过规定质量等级中记录直径平底孔反射波高的缺陷，其平面位置、埋藏深度、反射波高超过的分贝数等均应记在各该受检件的专用超声波检验记录本中，标示在草图上，8.2.2 超声波检验记录应编号保存以便随时提供检查，保存期限按有关单位的要求规定。共6页第1页1 2 8 4 5 6 .-航空工业常用主要材料中超声波的传播速度材料牌号纵波也速/se度c x 10皿45. 5.93 40CrNiMoA 5.90 1 Cr18Ni 9 Ti

25、 5.15 GH36 5.72 GH49 5.83 一LD1 6.41 注测量是用5兆麓的频率进行的试块的尺寸如下s中55|志柄。图1第1组标准块的形状榄枝。速度x 10llmm/sec 3.25 3.22 3.15 3.19 3.26 3.21 共6页第2页附豪二标准块组的尺寸1. 第一组标准块z供确定探伤仪探头组合的使用佳能及评定缺陷当量尺寸用的标准块组，其形状及尺寸如图1及表1所示。今60今55.: 0.1 全部VT超声.入射面01咽+r I .:. 由1副&t) . 用S毫米高钢字打印顺序为材料牌号平底孔直径、.黯孔埋藏部虞(供堵孔用)由:JIaI造成的毛剌均应除去，上下面的外边应慷磨

26、圆RO.8mm图1第一组标准块的形状第3页共6页表1第二组标准块s供调整设备灵敏度，保证检验结果再现用的标准块组。用本附录一所规定的标准块组可绘制出探伤仪-探头组合的平底孔埋藏深度孔底面反射波高关系曲线。典型的关系曲线如图2(aLb)所示。第一组标准块的尺寸2. 平鹿我埋藏深度毫米(b)近塌距离女大时陆A唱幢揭葛川崎圃蝇碍。(ELA叫)懦娓扳回回MRdmo平底孔埋踱深度(毫米(a)一般情况孔底面反射波高典型的平底孔埋藏深度、关系曲线图2本组标准块的数量、平底孔的直径及埋藏深度见2.1 表20第4页共6页表2平底孔埋藏深度第二组标准块的数量、平底孔的直径及埋藏深度量数块准标级第一块如图8(a)所

27、示第二块如图3(b)所示对应图2(a)的关系曲线I2块第一块如图8(a)所示第二块如图8(b)所示第三块如图8(C)所示对应图2(b)的关系曲最余工加块面3表上一A且一O线于1. 2 C级l2.0 B级.。例蒂今A(c) 图3第二组标准块中平底孔的埋藏深度At平底孔的直径.B，受检处的上表面超声披人射面的加工余量，c.受检处材料的厚度，D.受检处的下表面超声波人射面的对面的加工余量，百王，因2(b)申曲线下落处的平底孔埋藏深度.(a) 2.2 标准块其它尺寸与要求与本附录1 相同，但图3b)的标准块可无平底扩孔而须用其它方法将孔封住。费6贸第5页附录三液浸探伤时液层距离的选择1. 距离，振幅曲

28、线的绘制所用装置的简单原理图如图1所示，纵向移动钢球主声束袖探头角度调节纵向移动图1距离振幅曲线测量装置的简单原理图1.1 取下钢球支架，调整探头与超声反射板间的距离，使之大于探头的理论近场距离。反射板的尺寸应足够大，以使波柬主瓣能有完全的反射。第6页共6页1.2 转动探头，使来自反射板的回波振幅最大，这表示波束已与反射板面垂直，此后探头不应再转动。1.3 在超声反射板上装上有球靶的支架，钢球直径可为2.5毫米左右。1.4 在探头与球面的距离大于探头理论近场距离的情况下，将探头上、下、左、右移动，使来自钢球的反射达到最大以表明波束与钢球同轴，此后探头不应再作上、下、左、右移动。1.5 改变探头与球面的距离，读出每一距离处球面的反射波高，即可绘制该探头的距离振幅曲线，典型的曲线如图2所示。(胃南响擅制萄圆圆锻。+嘈浓黑恒离(m丽，典型的探头距离、报幅曲线百主图22. 液层距离的选择对该探伤仪探头组合，从探头到受检件前表面的液层距离最好选择为图2中的OA距离，但二次前表面反射必须不出现在受检件处-次底反射之前。