超聲檢測(cè)易誤及對(duì)策

（第二，2002年）。第六講現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)易誤之處與對(duì)策常規(guī)超聲波檢測(cè)是以手工操作為主要工作手段的,所以它的檢測(cè)結(jié)果受人的因素影響較大。這是不可避免的。雖然超聲檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)影響檢測(cè)結(jié)果的干擾因素作了必要的限制,如儀器工作性能檢定、距離—波幅曲線校驗(yàn)、耦合處理及傳輸修正等。但仍然存在著一些在標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有討論的但影響檢測(cè)結(jié)果的因素,這些因素是每一個(gè)操作者必須清楚地了解并因勢(shì)處理的問(wèn)題。1重視被檢件的特征調(diào)查工件名義尺寸與實(shí)測(cè)尺寸不同幾乎是每個(gè)超聲檢測(cè)者都遇到的問(wèn)題。以焊縫檢驗(yàn)為例:標(biāo)稱(chēng)20mm厚的板,實(shí)測(cè)值常常是19mm;圖紙標(biāo)示坡口間隙3mm,但實(shí)際上3mm的一個(gè)也沒(méi)有;規(guī)定焊縫根部是位于焊中線上,但實(shí)際上焊偏是常有的事。過(guò)于相信圖紙、相信它的標(biāo)稱(chēng)值和依此繪出焊縫形態(tài)是失敗的根源,所以對(duì)這些直接關(guān)系檢測(cè)結(jié)果的數(shù)據(jù)及被檢件的特征,必須依據(jù)實(shí)際物體進(jìn)行確認(rèn),這就是現(xiàn)場(chǎng)察看和重視事先對(duì)被檢件特征調(diào)查的重要性。尤其對(duì)于封閉形容器、管件、箱件等,由于不能直接觀察其背面(內(nèi)部)成型形式,所以更要特別注意。建議讀者找來(lái)英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS3923附錄中關(guān)于焊縫根部形狀反射判定的推薦作法一讀,這會(huì)幫助你正確而快速地確定焊縫截面形狀,識(shí)別反射位置。即使是橫波斜角探傷,也必須將直探頭一同帶著,這一點(diǎn)很重要。條件允許時(shí)應(yīng)將測(cè)厚儀一同帶著會(huì)更方便。前邊已強(qiáng)調(diào)了對(duì)被檢物調(diào)查的重要性。如果認(rèn)為同一工件上各條焊縫都相同或同一條焊道上的每個(gè)地方都相同,因而由于埋頭于檢測(cè)操作,造成按一開(kāi)始就實(shí)施的檢測(cè)要領(lǐng)及操作習(xí)慣進(jìn)行到底,難免會(huì)發(fā)生失誤,所以要經(jīng)常注意工件結(jié)構(gòu)尺寸及影響因素(表面狀況,耦合情況等)的變化。閱讀委托人交付的被檢件資料是必須的,但又不能過(guò)于拘泥于委托人交來(lái)的資料。2無(wú)油狀態(tài)的透聲效果會(huì)在半干產(chǎn)品的5.保證實(shí)驗(yàn)室儀器調(diào)整的檢測(cè)極限與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)信號(hào)的評(píng)價(jià)在同一水平上進(jìn)行,這是檢測(cè)有效與否的根本問(wèn)題。然而即使是精確地對(duì)工件作過(guò)傳輸修正,仍然難以使之保持同一水平的因素太多,如:(1)工件表面狀態(tài)處處不同,0.5mm的凹坑和劃痕就能導(dǎo)致透聲效果下降12dB;測(cè)定傳輸修正的地方不一定能代表工件表面各處的狀況。(2)在工件上刷涂的耦合劑,一開(kāi)始太厚,而到后來(lái)又太薄,甚至在豎直面上還會(huì)出現(xiàn)無(wú)油狀態(tài)。這對(duì)透聲效果也有顯著的影響,其影響值可以高達(dá)6dB。這是直接接觸法的弱點(diǎn)。(3)手工操作在剛開(kāi)始工作時(shí)和工作一段時(shí)間時(shí)手臂對(duì)探頭的壓力會(huì)不一樣,在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上操作與在被檢件的豎直面上操作會(huì)對(duì)探頭施加的壓力不一樣。這是手工操作的弱點(diǎn)。(4)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)校正試塊的聲速和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中的被檢件(材質(zhì)、溫度)聲速不同而導(dǎo)致儀器上對(duì)距離顯示的不正確,甚至?xí)鹦▔K升溫,導(dǎo)致鋼中入射角變化,因此導(dǎo)致屏幕上距離顯示錯(cuò)誤或計(jì)算錯(cuò)誤。(5)在實(shí)驗(yàn)室使用交流整流電源調(diào)整儀器,在現(xiàn)場(chǎng)換用電池組電源。這些情況的處理在于建立一種良好的工作習(xí)慣,即到達(dá)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng),將儀器調(diào)整到工作狀態(tài),并進(jìn)行了第一次現(xiàn)場(chǎng)的儀器性能檢定認(rèn)為無(wú)誤時(shí),探頭在工件上開(kāi)始操作移動(dòng)幾分鐘內(nèi),要觀察并記憶(必要時(shí)作記錄、提醒記憶)示波屏上雜波的特征形狀、幅度與分布位置。因?yàn)樗鼈儗?duì)于監(jiān)察儀器檢測(cè)操作系統(tǒng)的探傷靈敏度、表面狀態(tài)變化及耦合劑的適宜度造成的傳輸損失、甚至水平掃描(距離顯示)和外界電源電壓變化都會(huì)有相應(yīng)的反應(yīng)。注意使用雜波信息,這會(huì)對(duì)決定什么時(shí)候需要校核儀器狀態(tài)提供可靠的幫助。但對(duì)采用液晶屏顯示的儀器,就無(wú)固有的雜波可用了,這就要根據(jù)屏幕上形狀反射波的特征分析操作中影響因素的變化。3偽缺陷的認(rèn)定這也是初學(xué)超聲檢測(cè)者下現(xiàn)場(chǎng)常遇到的問(wèn)題。有一點(diǎn)必須牢記:進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)評(píng)定的工作首先是分析判斷這個(gè)信號(hào)是不是真正的、工件上不連續(xù)性所發(fā)生的反射波,是進(jìn)行記錄;否則繼續(xù)向前進(jìn)行檢測(cè)工作。不可因?yàn)閷?duì)這個(gè)信號(hào)的迷惑不解而耽誤時(shí)間,對(duì)不可解現(xiàn)象可作詳細(xì)記錄,如筆記描述、錄音解說(shuō)或攝錄檢測(cè)過(guò)程中的工件疑問(wèn)處并同步評(píng)論,以備再行研究。了解產(chǎn)品的缺陷種類(lèi)、估計(jì)發(fā)生的位置,對(duì)檢測(cè)是重要的。檢測(cè)結(jié)果的正確性與探測(cè)速度,隨著對(duì)這個(gè)問(wèn)題了解的程度不同而顯著不同。缺陷的排偽識(shí)別,多發(fā)生在鍛件與焊縫中,管、板中很少遇到。在所有的現(xiàn)場(chǎng)排除干擾認(rèn)定缺陷的辦法中,我們不推薦用手指沾油拍打工件的做法,原因是:(1)二次反射波在返回聲程上的任一點(diǎn)被觸到時(shí)都會(huì)發(fā)生波幅下降。而觸摸點(diǎn)并非發(fā)生反射之處。(2)橫波入射處用手指拍打波幅也不會(huì)下降,例如CSK-IA試塊R100圓弧回波。遇到原因不明的不可理解回波,要考慮:①聲束擴(kuò)散;②反射方向改變;③波型轉(zhuǎn)換自第二標(biāo)記點(diǎn)后加上方向改變等。這里將形狀反射、側(cè)面干擾、變型遲到波等,只要不是真正的工件不連續(xù)性發(fā)生的反射信號(hào)統(tǒng)稱(chēng)為偽缺陷,以便下面進(jìn)行敘述。3.1所有的偽缺陷信號(hào)不具有第二檢測(cè)位置上的重復(fù)性,這是判斷偽缺陷的第一根據(jù)。這是在現(xiàn)場(chǎng)最易操作、最簡(jiǎn)單、最有力的一種識(shí)別方法。如圖1、2、3、4所示,在(a)圖中探頭1的位置上會(huì)出現(xiàn)如(b)圖的波形,按正常的計(jì)算判斷,認(rèn)為(a)圖中在F′位置上有一缺陷存在。當(dāng)假定這是真實(shí)存在時(shí),可將探頭依缺陷檢出而放在另一位置上,如在圖1、2中放在反轉(zhuǎn)180°的位置上,在圖3中放在正交位置上,圖4中則置于鏡像對(duì)稱(chēng)位置上,但在(c)圖中不可能在予計(jì)的相應(yīng)位置上發(fā)生反射波,在予計(jì)位置上的時(shí)基線平平無(wú)痕,足以證明不存在缺陷。本段所述的工藝意義其逆向表達(dá)也是成立的,即為:真實(shí)的不連續(xù)性的反射信號(hào)必具有空間第二方向上的重現(xiàn)性。在第五講的“缺陷認(rèn)定”中,我們已經(jīng)明確了在進(jìn)行常規(guī)超聲波檢測(cè)時(shí)只把握住第一時(shí)序信號(hào)進(jìn)行分析而不是其它。在焊縫檢測(cè)時(shí),Ⅰ聲程中的第一時(shí)序信號(hào)只要發(fā)生在工件上的檢測(cè)范圍中,就可以認(rèn)定必有工件上的不連續(xù)性與之相對(duì)應(yīng)。在鋼板檢測(cè)時(shí),對(duì)Ⅰ聲程中的第一時(shí)序信號(hào)可以立即認(rèn)定工件的對(duì)應(yīng)位置上必存在一不連續(xù)性。但在鍛件檢測(cè)時(shí),對(duì)Ⅰ聲程中的第一時(shí)序信號(hào)則存在著一個(gè)排除其為形狀反射后才能認(rèn)定的問(wèn)題。在焊縫檢測(cè)時(shí),若第一時(shí)序信號(hào)發(fā)生于第一標(biāo)記點(diǎn)及Ⅱ次聲程范圍時(shí),也存在著排偽認(rèn)定問(wèn)題。3.2第一聲程上除了聲束擴(kuò)散的形狀反射和缺陷多次反射(如圖1、2所示)外,不會(huì)發(fā)生變型波。如圖4、5中的變型波與圖6中的側(cè)面干擾波,都是出現(xiàn)在經(jīng)過(guò)一次反射之后的。在增益充分高的情況下,即使是無(wú)缺陷的場(chǎng)合,在多次底面反射波后,也出現(xiàn)干擾波。這是因?yàn)榭v波直探頭的聲束并非單一發(fā)射縱波,或者是因?yàn)橐后w介質(zhì)理論不適于固體彈性介質(zhì)。教材中的理論沒(méi)有包括固體彈性介質(zhì)中超聲波的傳播特性,縱波探頭實(shí)際上也發(fā)射低振幅的橫波和斜射縱波,這是干擾波的來(lái)源。如果在Ⅰ聲程上某一位置沒(méi)有值得分析的回波,而在Ⅱ聲程以后出現(xiàn)某相應(yīng)位置的回波,就可以認(rèn)定它是偽缺陷波。3.3油膜反射及爬波、表面波造成的棱角及焊道表面反射,如圖7、8所示。從屏幕所示反射波的2倍距離(按聲速折算的)之外,沿探頭前的表面上自遠(yuǎn)向近處順次抹去就可看到波形的下降,并同時(shí)判斷發(fā)生反射的位置。3.4真實(shí)存在的缺陷都能在工件的結(jié)構(gòu)方式中找到形成原因。而假定存在的缺陷,都不具有結(jié)構(gòu)上在該處形成缺陷的可能。當(dāng)對(duì)工件的事先調(diào)查足夠時(shí),就可以免去測(cè)量。如圖5所示的棒材上不可能在整個(gè)長(zhǎng)度范圍的圓周上全部存在如此大的缺陷,同時(shí)在反轉(zhuǎn)位置后也得不到信號(hào)證實(shí)。當(dāng)然,了解各種探測(cè)對(duì)象上的真正缺陷的波形特征是有益的,讀者有興趣可以參看其它教材。能對(duì)屏幕上的反射波正確解釋、追根求源的程度,表明檢測(cè)人員的技術(shù)水平。ISO/TC44/SC5NO192中推薦的觀察長(zhǎng)、寬、厚度方向動(dòng)態(tài)波形包絡(luò)圖是確定缺陷特征的指南,見(jiàn)圖9、10。常規(guī)超聲波探傷標(biāo)準(zhǔn)中,關(guān)于缺陷判定的波形分析方法見(jiàn)圖11。4人自身的原因引起了異常的接觸和接觸從心理學(xué)的角度來(lái)說(shuō),人的感覺(jué)處理是單通道的。檢測(cè)操作者在手工操作的同時(shí)不但要觀察屏幕、注意回波的位置、波高,還要不斷變更波高區(qū)域界線、評(píng)價(jià)缺陷。要同時(shí)處理這些涌入的信息,人的思維不能全部響應(yīng)。這就難免會(huì)出現(xiàn)失誤,如手工操作復(fù)蓋不夠甚至有漏檢區(qū)、忘記了變更波高區(qū)域界線的衰減旋鈕調(diào)整、弄錯(cuò)了靈敏度幅度,把根部缺陷當(dāng)成一次標(biāo)記點(diǎn)反射等。而且心理學(xué)的研究成果指出人處理信息的速率是一定的(且因人的個(gè)體差別很大),涌入的信息太多,不但處理結(jié)果發(fā)生失誤,還容易造成疲勞和煩燥,在人的潛意識(shí)中造成一種抵觸反應(yīng)。這時(shí)就會(huì)發(fā)生正誤完全顛倒的判斷。在長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有信息輸入時(shí),也會(huì)使人的注意力轉(zhuǎn)移、精力分散,同樣發(fā)生對(duì)信息輸入視而不見(jiàn)的結(jié)果,這時(shí)會(huì)視缺陷波判為偽缺陷。這在社會(huì)生活中的高速公路現(xiàn)象中已被證實(shí),故按人的信息處理速度,給出各種路標(biāo)提示和轉(zhuǎn)彎。雖然在超聲檢測(cè)中很少有人注意到這種心理因素,但下列情況下易發(fā)生差錯(cuò)卻是人所共知的。(1)工作時(shí)間長(zhǎng)且環(huán)境過(guò)于單調(diào)無(wú)聲,或過(guò)于嘈雜時(shí);(2)產(chǎn)生大量干擾波(如焊縫檢測(cè)和軸件檢測(cè)),并且不斷變化時(shí);(3)陽(yáng)光太亮,影響屏幕亮度或在高處攀扶條件不好時(shí);(4)限制時(shí)間完成工作時(shí)。在人的潛意識(shí)中一旦發(fā)生工作抵觸,會(huì)首先表現(xiàn)為煩燥,因而會(huì)出現(xiàn)以下差錯(cuò):(1)視誤差;(2)省略探傷范圍;(3)掃查距離變寬;(4)標(biāo)記缺陷位置的臘筆(粉筆)不再削制,粗糙的劃位;(5)找不到最大反射波就對(duì)信號(hào)加以評(píng)定;(6)忘記變更波幅高度區(qū)分線的操作。接下來(lái)就是誤判,自不必說(shuō)。這就要求操作者在了解一些心理學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上,具有較好的自我調(diào)解能力,把握自己的情緒和恰當(dāng)掌握操作速度。在情緒不好、人的潛意識(shí)處于操作抵觸時(shí)應(yīng)停止工作。正常的工作狀態(tài)是一種平穩(wěn)的、細(xì)心又自信的狀態(tài)。即使一再地疏導(dǎo)人的因素,但仍避免不了檢測(cè)結(jié)果會(huì)有再現(xiàn)性差、檢測(cè)數(shù)據(jù)分散性大的現(xiàn)象,這是手工操作的特點(diǎn)屬正?，F(xiàn)象。5耦合劑超聲檢測(cè)的質(zhì)量控制在前邊已述及下現(xiàn)場(chǎng)前的技術(shù)準(zhǔn)備,如核對(duì)工件情況的調(diào)查、按工藝書(shū)選擇儀器、制作或校正距離波幅曲線等。無(wú)論是使用模擬儀器還是使用智能儀器,都還是手工操作。在檢測(cè)進(jìn)行時(shí),缺陷的定位計(jì)算和測(cè)量都要依靠人工進(jìn)行。為了簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程和使計(jì)算不發(fā)生大的失誤,建議將使用的水平測(cè)量尺依據(jù)儀器的距離顯示方式制成有針對(duì)性的前沿尺。如截去前沿長(zhǎng)度,將屏幕定位點(diǎn)在前沿尺上一一標(biāo)出或?qū)⑴c水平距離相對(duì)應(yīng)的深度值在前沿尺上也大致標(biāo)出。示意圖見(jiàn)圖12。這種方法能有效地提高檢測(cè)速度和降低操作者的疲勞程度。為了使超聲檢測(cè)成為一個(gè)工作系統(tǒng),其它一些事項(xiàng)也應(yīng)一一核實(shí),一些物品也應(yīng)仔細(xì)準(zhǔn)備。例如:(1)除了儀器、探頭選擇外,對(duì)選定的連接高頻電纜要檢查其接頭的穩(wěn)定性,以免有線頭虛接。電纜也要盡量柔軟。(2)檢查儀器背附帶的可靠性。(3)按工藝書(shū)選擇耦合劑后,還應(yīng)注意耦合劑的潔凈,如漿糊含塵后不宜再用,甘油(吸濕)含水量增大后,透聲效果變化,每天要檢定含水量,及時(shí)調(diào)制。使用機(jī)油時(shí)則要清理桶底的污物及在桶底墊附毫米格的金屬網(wǎng)。采用刷涂法時(shí),務(wù)必使用干凈刷具等。(4)清點(diǎn)并續(xù)加記錄用具:卷尺、工件上用的臘筆、記錄紙、記錄用的鉛筆、袖珍錄音機(jī)(或袖珍錄相機(jī))、前沿尺(或一般鋼尺)、取形尺、遮光罩(及反差增強(qiáng)板)、標(biāo)準(zhǔn)回波器(或校正試塊)、直探頭、備份電池等。其中一些需連帶固定的,如遮光罩要確認(rèn)其固定完好,有些易丟失掉落的,如臘筆、前沿尺等要增加備份等,既使使用智能化儀器,有內(nèi)記錄,也應(yīng)帶記錄紙筆以備不測(cè)之用。特別是超聲檢測(cè)時(shí)機(jī)有些是一現(xiàn)即逝的,記錄不周,就失去了記錄的價(jià)值。(5)核實(shí)所帶耦合劑與實(shí)驗(yàn)調(diào)整用耦合劑相同。(6)核實(shí)所帶探頭,是制作所持距離——波幅曲線的探頭。(7)安全防護(hù)用品要齊全。對(duì)于一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的操作者,這些工作在例行檢測(cè)時(shí)測(cè)定開(kāi)機(jī)穩(wěn)定性的20分鐘內(nèi)就可以從容完成。6檢測(cè)不配合造成的錯(cuò)誤也會(huì)產(chǎn)生檢測(cè)結(jié)果還有一個(gè)發(fā)生在超聲檢測(cè)之后的易誤問(wèn)題在此一并說(shuō)明。超聲檢測(cè)結(jié)果與返修磨除時(shí)看到的不同是一個(gè)經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題。在返修磨除時(shí)甚至?xí)l(fā)生完全(用肉眼)看不到缺陷的情況,而這種情況恰恰是微裂紋發(fā)生幾率最高的時(shí)候。至于其它如報(bào)告的是條狀缺陷,磨除時(shí)看到的是鏈狀氣孔或密集氣孔;測(cè)定長(zhǎng)度與磨除時(shí)的長(zhǎng)度不符等。這都是常規(guī)超聲檢測(cè)中不可避免而發(fā)生的問(wèn)題,這并不是檢測(cè)的失誤。完全的相符才是令人不理解的。這些情況是常規(guī)超聲波檢測(cè)方法的特點(diǎn)與精度所決定的,遇到這種情況不必驚慌,也不必和焊接人員爭(zhēng)執(zhí)。在這里還要指出的是:有些微裂紋、無(wú)間隙的未熔合(未焊透),在焊接人員磨除時(shí)是很難觀察到的,這要由無(wú)損檢測(cè)人員自