探傷培訓(xùn)理論基礎(chǔ)

1、探傷培訓(xùn)理論基礎(chǔ)2第一章無損檢測(cè)概述2第二章超聲波探傷的物理基礎(chǔ)2第一節(jié)大體知識(shí)2第二節(jié)波的類型及波速測(cè)呈3第三節(jié)波的假設(shè)干概念6第四節(jié)波的反射、透射及衰減W第五節(jié)超聲波發(fā)射聲場(chǎng)和規(guī)那么反射體的回波聲壓12第六節(jié)儀器、探頭和試塊14第七節(jié)儀器和探頭的性能及其測(cè)試18第三章經(jīng)常使用探傷方式和技術(shù)20第一節(jié)探傷方式概述20第二節(jié)儀器、探頭的選擇及耦合與補(bǔ)償23第三節(jié)儀器調(diào)劑和缺點(diǎn)定位26第四節(jié)缺點(diǎn)大小的測(cè)定和缺點(diǎn)高度的測(cè)定27第五節(jié)阻礙缺點(diǎn)定位、定是的要緊因素及其它29第四章板材和管材超聲波探傷31第一節(jié)板材超聲波探傷31第二節(jié)息臺(tái)材料超聲波探傷32第三節(jié)薄板超聲波探傷32第四節(jié)管材超聲波探傷33

2、第五章鍛件與鑄件超聲波探傷34第一節(jié)鍛件超聲波探傷34第二節(jié)鑄件超聲波探傷34第六章焊縫超聲波探傷35第一節(jié)焊接加工及常見缺點(diǎn)35第二節(jié)中厚板對(duì)接焊縫超聲波探傷。36探傷培訓(xùn)理論基礎(chǔ)第一章無損檢測(cè)概述無損檢測(cè)包括射線檢測(cè)（RT）、超聲檢測(cè)（UT）、磁粉檢測(cè)（MT）、滲透檢測(cè)（PT）和渦流檢測(cè)（ET）等五種檢測(cè)方式。要緊應(yīng)用于金屬材料制造的機(jī)械、器件等的原材料、零部件和焊縫，也可用于玻璃等其它制品。射線檢測(cè)適用于碳素鋼、低合金鋼、鋁及鋁合金、鈦及鈦合金材料制機(jī)械、器件等的焊縫及鋼管對(duì)接環(huán)縫。射線對(duì)人體不利，應(yīng)盡可能幸免射線的直接照射和散射線的阻礙。超聲檢測(cè)系指用A型脈沖反射超聲波探傷儀檢測(cè)缺點(diǎn)，

3、適用于金屬制品原材料、零部件和焊縫的超聲檢測(cè)和超聲測(cè)厚。磁粉檢測(cè)適用于鐵磁性材料制品及其零部件表面、近表面缺點(diǎn)的檢測(cè)，包括干磁粉、濕磁粉、熒光和非熒光磁粉檢測(cè)方式。滲透檢測(cè)適用于金屬制品及其零部件表面開口缺點(diǎn)的檢測(cè)，包括熒光和著色滲透檢測(cè)。渦流檢測(cè)適用于管材檢測(cè)，如圓形無縫鋼管及焊接鋼管、鋁及鋁合金拉薄壁管等。磁粉、滲透和渦流統(tǒng)稱為表面檢測(cè)。第二章超聲波探傷的物理基礎(chǔ)第一節(jié)大體知識(shí)超聲波是一種機(jī)械波，機(jī)械振動(dòng)與波動(dòng)是超聲波探傷的物理基礎(chǔ)。物體沿著直線或曲線在某一平穩(wěn)位置周圍作往復(fù)周期性的運(yùn)動(dòng)，稱為機(jī)械振動(dòng)。振動(dòng)的傳播進(jìn)程，稱為波動(dòng)。波動(dòng)分為機(jī)械波和電磁波兩大類。機(jī)械波是機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的傳

4、播進(jìn)程。超聲波確實(shí)是一種機(jī)械波。機(jī)械波要緊參數(shù)有波長(zhǎng)、頻率和波速。波長(zhǎng)L:同一波線上相鄰兩振動(dòng)相位相同的質(zhì)點(diǎn)間的距離稱為波長(zhǎng)，波源或介質(zhì)中任意一質(zhì)點(diǎn)完成一次全振動(dòng)，波正好前進(jìn)一個(gè)波長(zhǎng)的距離，經(jīng)常使用單位為米(m)；頻率f:波動(dòng)進(jìn)程中，任一給定點(diǎn)在1秒鐘內(nèi)所通過的完整波的個(gè)數(shù)稱為頻率，經(jīng)常使用單位為赫茲(Hz);波速C:波動(dòng)中，波在單位時(shí)刻內(nèi)所傳播的距離稱為波速，經(jīng)常使用單位為米/秒(m/s)。由上述概念可得：C=Lf,即波長(zhǎng)與波速成正比，與頻率成反比；當(dāng)頻率一按時(shí)，波速愈大，波長(zhǎng)就愈長(zhǎng)；當(dāng)波速一按時(shí)，頻率愈低，波長(zhǎng)就愈長(zhǎng)。次聲波、聲波和超聲波都是在彈性介質(zhì)中傳播的機(jī)械波，在同一介質(zhì)中的傳播速度

5、相同。它們的區(qū)別要緊在于頻率不同。頻率在2020000Hz之間的能引發(fā)人們聽覺的機(jī)械波稱為聲波，頻率低于20Hz的機(jī)械波稱為次聲波，頻率高于2()0()0Hz的機(jī)械波稱為超言波。次聲波、超聲波不可聞。超聲探傷所用的頻率一樣在70MHz之間，對(duì)鋼等金屬材料的查驗(yàn)，經(jīng)常使用的頻率為15MHz。超聲波波長(zhǎng)很短，由此決定了超聲波具有一些重要特性,使其能普遍用于無損探傷。1 .方向性好：超聲波是頻率很高、波長(zhǎng)很短的機(jī)械波，在無損探傷中利用的波長(zhǎng)為毫米級(jí)；超聲波象光波一樣具有良好的方向性，能夠定向發(fā)射，易于在被檢材料中發(fā)覺缺點(diǎn)。2 .能量高：由于能量(聲強(qiáng))與頻率平方成正比，因此超聲波的能量遠(yuǎn)大于一樣聲波

6、的能量。3 .能在界面上產(chǎn)生反射、折射和波型轉(zhuǎn)換：超聲波具有幾何聲學(xué)的上一些特點(diǎn)，如在介質(zhì)中直線傳播，遇界面產(chǎn)生反射、折射和波型轉(zhuǎn)換等。4 .穿透能力強(qiáng)：超聲波在大多數(shù)介質(zhì)中傳播時(shí)，傳播能量損失小，傳播距離大，穿透能力強(qiáng)，在一些金屬材料中其穿透能力可達(dá)數(shù)米。第二節(jié)波的類型及波速測(cè)量一.波的類型依照波動(dòng)傳播時(shí)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向相關(guān)于波的傳播方向的不同，可將波動(dòng)分為縱波、橫波、表面波和板波等。1 .縱波L介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相互平行的波，稱為縱波，用L表示。當(dāng)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)受到交變拉壓應(yīng)力作歷時(shí)，質(zhì)點(diǎn)之間產(chǎn)生相應(yīng)的伸縮形變，從而形成縱波；凡能經(jīng)受拉伸或緊縮應(yīng)力的介質(zhì)都能傳播縱波。固體介質(zhì)能

7、經(jīng)受位伸或緊縮應(yīng)力；液體和氣體雖不能經(jīng)受拉伸應(yīng)力，但能經(jīng)受壓應(yīng)力產(chǎn)生容積轉(zhuǎn)變。因此固體、液體和氣體都能傳播縱波。鋼中縱波聲速一樣為5960m/s?？v波一樣應(yīng)用于鋼板、鍛件探傷。2橫波SCD介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相互垂直的波，稱為橫波，用S或T表示。當(dāng)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)受到交變的剪切應(yīng)力作歷時(shí)，產(chǎn)生剪切形變，從而形成橫波；只有固體介質(zhì)才能經(jīng)受剪切應(yīng)力，液體和氣體介質(zhì)不能經(jīng)受剪切應(yīng)力，因此橫波只能在固體介質(zhì)中傳播，不能在液體和氣體介質(zhì)中傳播。鋼中橫波聲速一樣為3230m/so橫波一樣應(yīng)用于焊縫、鋼管探傷。3 .表面波R當(dāng)介質(zhì)表面受到交變應(yīng)力作歷時(shí)，產(chǎn)生沿介質(zhì)表面?zhèn)鞑サ牟?，稱為表面波，經(jīng)常使用R表

8、示。又稱瑞利波。表面波在介質(zhì)表面?zhèn)鞑r(shí)，介質(zhì)表面質(zhì)點(diǎn)作橢圓運(yùn)動(dòng)，橢圓長(zhǎng)軸垂直于波的傳播方向，短軸平行于波的傳播方向；橢圓運(yùn)動(dòng)可視為縱向振動(dòng)與橫向振動(dòng)的合成，即縱波與橫波的合成，因此表面波只能在固體介質(zhì)中傳播，不能在液體和氣體介質(zhì)中傳播。表面波的能量隨深度增加而迅速減弱，當(dāng)傳播深度超過兩倍波長(zhǎng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的振幅就已經(jīng)很小了，因此，一樣以為表面波探傷只能發(fā)覺距工件表面兩倍波長(zhǎng)深度內(nèi)的缺點(diǎn)。表面波一樣應(yīng)用于鋼管探傷。4 .板波在板厚與波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)谋“逯袀鞑サ牟ǎQ為板波。依照質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向不同可將板波分為SH波和蘭姆波。板波一樣應(yīng)用于薄板、薄壁鋼管探傷。二.超聲波聲速測(cè)量對(duì)探傷人員來講，用探傷儀測(cè)量聲速是

9、最簡(jiǎn)便的，用這種方式測(cè)聲速，可用單探頭反射法或雙探頭穿透法；可用于測(cè)縱波聲速和橫波聲速。1 .反射法測(cè)縱波聲速聲速按下式計(jì)算：聲速C=2d/(Tl-t);t=2Tl-T2式中d工件厚度；I由探頭晶片至工件表面?zhèn)鬏敃r(shí)刻；T1由探頭晶片至工件底一次波傳輸時(shí)刻；T2由探頭晶片至工件底二次波傳輸時(shí)刻；2 .穿透法測(cè)縱波聲速聲速按下式計(jì)算：聲速C=d/(Tl-t);t=2Tl-T2式中d工件厚度；i由探頭晶片至工件表面?zhèn)鬏敃r(shí)刻；T1由探頭晶片至工件底一次波傳輸時(shí)刻；T2由探頭晶片至工件底二次波傳輸時(shí)刻；3 .反射法測(cè)橫波聲速用半圓弧測(cè)橫波聲速，按下式計(jì)算：聲速C=2d/(Tlt)；2T1一T2式中d半圓

10、半徑長(zhǎng)度；i-由探頭晶片至半圓弧探測(cè)面?zhèn)鬏敃r(shí)刻；T1由探頭晶片至圓弧面一次波傳輸時(shí)刻；T2由探頭晶片至圓弧面二次波傳輸時(shí)刻；第三節(jié)波的假設(shè)干概念1 波的迭加與干與1波的迭加原理當(dāng)幾列波在同一介質(zhì)中傳播時(shí)，若是在空間某處相遇，那么相遇處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是各列波引發(fā)振動(dòng)的合成，在任意時(shí)刻該質(zhì)點(diǎn)的位移是各列波引發(fā)的位移的矢量和。幾列波相遇后仍維持自己原有的頻率、波長(zhǎng)、振動(dòng)方向等特性并按原先的傳播方向繼續(xù)前進(jìn)，好象在各自的途中沒有碰到其他波一樣，這確實(shí)是波的迭加原理，又稱波的獨(dú)立性原理。波的迭加現(xiàn)象能夠從許多事實(shí)觀看到，如兩石子落水，能夠看到兩個(gè)石子入水處為中心的圓形水波的迭加情形和相遇后的傳播情形。又如樂

11、隊(duì)合奏或幾個(gè)人談話，人們能夠分辨出各類樂器或各人的聲音，這些都能夠說明波傳播的獨(dú)立性。2波的干與兩列頻率相同，振動(dòng)方向相同，位相相同或位相差恒定的波相遇時(shí)，介質(zhì)中某些地址的振動(dòng)相互增強(qiáng)，而另一些地址的振動(dòng)相互減弱或完全抵消的現(xiàn)象叫做波的干與現(xiàn)象。波的迭加原理是波的干與現(xiàn)象的基礎(chǔ)，波的干與是波動(dòng)的重要特點(diǎn)。在超聲波探傷中，由于波的干與，使超聲波源周圍顯現(xiàn)聲壓板大板小值。2 .惠更斯原理和波的衍射1 .惠更斯原理如前所述，波動(dòng)是振動(dòng)狀態(tài)的傳播，若是介質(zhì)是持續(xù)的，那么介質(zhì)中任何質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)都將引發(fā)臨近質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，臨近質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)又會(huì)引發(fā)較遠(yuǎn)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，因此波動(dòng)中任何質(zhì)點(diǎn)都能夠看做是新的波源。據(jù)此惠更斯提

12、出了聞名的惠更斯原理：介質(zhì)中波動(dòng)傳播到的各點(diǎn)都能夠看做是發(fā)射子波的波源，在其后任意時(shí)刻這些子波的包跡就決定新的波陣面。2 .波的衍射（繞射）波在傳播進(jìn)程中碰到與波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)恼系K物時(shí)，能繞過障礙物邊緣改變方向繼續(xù)前進(jìn)的現(xiàn)象，稱為波的衍射或波的繞射。如右圖，超聲波（波長(zhǎng)為D在介質(zhì)中傳播時(shí)，碰到缺點(diǎn)AB（其尺寸為D）,據(jù)惠更斯原理，缺點(diǎn)邊緣能夠看做是發(fā)射于波的波源，使波的傳播改變，從而使缺點(diǎn)背后的聲影縮小，反射波降低。當(dāng)DW1時(shí)，波的繞射強(qiáng)，反射弱，缺點(diǎn)回波很低，容易漏檢；當(dāng)D>>1時(shí)，反射強(qiáng)，繞射弱，聲波幾乎全反射。波的繞射對(duì)探傷即有利又不利。由于波的繞射,使超聲波產(chǎn)生晶料繞射順利地在介

13、質(zhì)中傳播，這對(duì)探傷有利；但同時(shí)由于波的繞射，使一些小缺點(diǎn)回波顯著下降，以致造成漏檢，這對(duì)探傷不利。一樣超聲波探傷靈敏度約為1/2。3 .超聲場(chǎng)的特點(diǎn)值充滿超聲波的空間或超聲振動(dòng)所涉及的部份介質(zhì)，叫超聲場(chǎng)；超聲場(chǎng)具有必然的空間大小和形狀，只有當(dāng)缺點(diǎn)位于超聲場(chǎng)內(nèi)時(shí)，才有可能被發(fā)覺。描述超聲場(chǎng)的特點(diǎn)植（即物理量）要緊有聲壓、聲強(qiáng)和聲阻抗。1 .聲壓p超聲場(chǎng)中某一點(diǎn)在某一時(shí)刻所具有的壓強(qiáng)P1與沒有超聲波存在時(shí)的靜態(tài)壓強(qiáng)R之差，稱為該點(diǎn)的聲壓，用P表示(P-P.Jo聲壓幅值:P=R：*C*U=R*C*(2pFA)其中R介質(zhì)的密度；C波速；U質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度；A聲壓最大幅值；F頻率。超聲場(chǎng)中某一點(diǎn)的聲壓的幅

14、值與介質(zhì)的密度、波速和頻率成正比。在超聲波探傷儀上，屏幕上顯示的波高與聲壓成正比。2 .聲阻抗Z超聲場(chǎng)中任一點(diǎn)的聲壓p與該處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度u之比稱為聲阻抗，經(jīng)常使用Z表示。Z二P/U=R*C*U/U=R*c由上式可知，聲阻抗的大小等于介質(zhì)的密度與波速的乘積。由u=P/Z可知,在同一聲壓下，Z增加，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度下降。因此聲阻抗Z可明白得為介質(zhì)對(duì)證點(diǎn)振動(dòng)的阻礙作用。超聲波在兩種介質(zhì)組成的界面上的反射和透射情形與兩種介質(zhì)的聲阻抗緊密相關(guān)。3 .聲強(qiáng)I單位時(shí)刻內(nèi)垂直通過單位面積的言能稱為吉強(qiáng)，經(jīng)常使用I表示。I=Z*u2/2=P2/(2Z)當(dāng)超聲波傳播到介質(zhì)中某處時(shí)，該處原先靜止不動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)，因

15、此具有動(dòng)能；同時(shí)該處介質(zhì)產(chǎn)生彈性變形，因此也具有彈性位能；聲能為二者之和。聲波的言強(qiáng)與頻率平方成正比，而超聲波的頻率遠(yuǎn)大于可聞聲波。因此超聲波的言強(qiáng)也遠(yuǎn)大于可聞聲波的言強(qiáng)。這是超聲波能用于探傷的重要緣故。在同一介質(zhì)中，超聲波的聲強(qiáng)與聲壓的平方成正比。4 .分貝的概念與應(yīng)用1 .概念由于在生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，所碰到的言強(qiáng)數(shù)量級(jí)往往相差差異，如引發(fā)聽覺的聲強(qiáng)范圍為1(嚴(yán)1()7瓦/厘米2,最大值與最小值相差12個(gè)數(shù)量級(jí)。顯然采納絕對(duì)量來氣宇是不方便的，但如果是對(duì)其比值(相對(duì)量)取對(duì)數(shù)來比較計(jì)算那么可大簡(jiǎn)化運(yùn)算。分貝確實(shí)是兩個(gè)同量綱的量之比取對(duì)數(shù)后的單位。通常規(guī)定引發(fā)聽覺的最弱聲強(qiáng)為11=10瓦/厘米

16、2作為聲強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)，另一言強(qiáng)12與標(biāo)準(zhǔn)聲強(qiáng)II之比的經(jīng)常使用對(duì)數(shù)稱為聲強(qiáng)級(jí)，單位是貝爾CL)。實(shí)際應(yīng)歷時(shí)貝爾太大，故常取1/10貝爾即分貝(dB)來作單位。(如取自然對(duì)數(shù)，那么單位為奈培NP)D=lg(I2/Il)(BcI)=101g(I2/Il)=201g(P2/Pl)(dB)在超聲波探傷中，當(dāng)超聲波探傷儀的垂直線性較好時(shí)，儀器屏幕上的波高與聲壓成正比。這時(shí)有D=201鼠P2/P1)=201虱H2/H1)(dB)這時(shí)聲壓基準(zhǔn)P1或波高基準(zhǔn)H1能夠任意選取。2 .應(yīng)用分貝用于表示兩個(gè)相差專門大的量之比顯得很方便，在聲學(xué)和電學(xué)中都取得普遍的應(yīng)用，專門是在超聲波探傷中應(yīng)用更為普遍。例如屏上兩波高的比

17、較就常經(jīng)常使用dB表示。例如，屏上一波高為80%,另一波高為20%,那么前者比后者高D=201g（H2/Hl）=201g（80/20）=12（dB）用分貝值表示回波幅度的彼此關(guān)系，不僅能夠簡(jiǎn)化運(yùn)算，而且在確信基準(zhǔn)波高以后，可直接用儀器的增益值（數(shù)字機(jī)）或衰減值（模擬機(jī)）來表示缺點(diǎn)波相對(duì)波高。第四節(jié)波的反射、透射及衰減超聲波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)時(shí)，在兩種介質(zhì)的分界面上，一部份能量反射回原介質(zhì)內(nèi)，稱為反射波;另一部份能量透過界面在另一種介質(zhì)內(nèi)傳播,稱為透射波。在界面上聲能（聲壓、聲強(qiáng)）的分派和傳播方向的轉(zhuǎn)變都將遵循必然的規(guī)律。一.單一界面的反射和透射聲能的轉(zhuǎn)變與兩種介質(zhì)的聲阻抗緊密相關(guān)，設(shè)波

18、從介質(zhì)1（聲阻抗Z1）入射到介質(zhì)2（聲阻抗Z2）,有以下幾種情形：>Z1聲壓反射率小于透射率。如水/鋼界面。>Z2聲壓反射率大于透射率。如鋼/水界面。聲強(qiáng)反射率及透射率只與Zl、Z2的數(shù)值有關(guān)，與從哪一種介質(zhì)入射無關(guān)。»Z2聲壓（聲強(qiáng)）幾乎全反射，透射率趨于0。如鋼/空氣界面。«Z2現(xiàn)在幾乎全透射，無反射。因此在焊縫探傷中，假設(shè)母材與填充金屬結(jié)合面沒有任何缺點(diǎn)，是可不能產(chǎn)生界面回波的。2 .薄層界面的反射和透射此情形要緊對(duì)探頭愛惜膜設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。當(dāng)超聲波依次從三種介質(zhì)Z、Z二、Z3（如晶片一愛惜膜一工件）中穿過,那么當(dāng)薄層厚度等于半波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，通過薄層的

19、聲強(qiáng)透射與薄層的性質(zhì)無關(guān)，即好象不存在薄層一樣；當(dāng)薄層厚度等于四分之一波長(zhǎng)的奇數(shù)倍且薄層聲阻抗為其雙側(cè)介質(zhì)聲阻抗幾何平均值（Z=（Z2+Z3）/2）時(shí)，超聲波全透射3 .波型轉(zhuǎn)換和反射、折射定律超聲波傾斜入射到界面時(shí)，除產(chǎn)生同種類型的反射和折射波外，還會(huì)產(chǎn)生不同類型的反射和折射波，這種現(xiàn)象稱為波型轉(zhuǎn)換。1 .縱波斜入射2 .橫波入射四.超聲波的衰減超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，隨著距離熠加，超聲波能量慢慢減弱的現(xiàn)象叫做超聲波衰減。引發(fā)超聲波衰減的要緊緣故是波束擴(kuò)散、晶粒散射和介質(zhì)吸收。1 .擴(kuò)散衰減超聲波在傳播進(jìn)程中，由于波束的擴(kuò)散，使超聲波的能量隨距離增加面慢慢減弱的現(xiàn)象叫做擴(kuò)散衰減。超聲波的擴(kuò)散衰

20、減僅取決于波陣面的形狀，與介質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。2 .散射衰減超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，碰到聲阻抗不同的界面產(chǎn)生散亂反射引發(fā)衰減的現(xiàn)象，稱為散射衰減。散射衰減與材質(zhì)的晶粒緊密相關(guān)，當(dāng)材質(zhì)晶粒粗大時(shí)，散射衰減嚴(yán)峻，被散射的超聲波沿著復(fù)雜的途徑傳播到探頭，在屏上引發(fā)林狀回波(又叫覃波)，使信噪比下降，嚴(yán)峻時(shí)噪聲會(huì)潼沒缺點(diǎn)波。3,吸收衰減超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，由于介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)間內(nèi)磨擦(即粘滯性)和熱傳導(dǎo)引發(fā)超聲波的衰減，稱為吸收衰減或粘滯衰減，通常所說的介質(zhì)衰減是指吸收衰減與散射衰減，不包括擴(kuò)散衰減。第五節(jié)超聲波發(fā)射聲場(chǎng)和規(guī)那么反射體的回波聲壓超聲波探頭(波源)發(fā)射的超聲場(chǎng)，具有特殊的結(jié)構(gòu)，只有當(dāng)缺點(diǎn)位于超聲場(chǎng)

21、內(nèi)時(shí)，才有可能被發(fā)覺一.圓盤波源輻射的縱波聲場(chǎng)在不考慮介質(zhì)衰減的條件下，當(dāng)離波源較遠(yuǎn)處軸線上的聲壓與距離成反比,與波源面積成正比。1.近場(chǎng)區(qū)波源周圍由于波的干與而顯現(xiàn)一系列聲壓極大極小值的區(qū)域，稱為超聲場(chǎng)的近場(chǎng)區(qū)。近場(chǎng)區(qū)聲壓散布不均，是由于波源各點(diǎn)至軸線上某點(diǎn)的距離不同，存在波程差，相互迭加時(shí)存在位相差而相互干與，使某些地址聲壓相互增強(qiáng)，另一些地址相互減弱，于是就顯現(xiàn)聲壓極大極小值的點(diǎn)。波源軸線上最后一個(gè)聲壓極大值至波源的距離稱為近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度，用N表示。N=(Ds2-12)/(4I)?Ds2/(4I)2.遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)波源軸線上至波源的距離x>N的區(qū)域稱為遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)。遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)軸線上的聲壓隨距離增加單調(diào)減

22、少。當(dāng)x>3N時(shí)，聲壓與距離成反比，近似球面波的規(guī)律。因?yàn)榫嚯xx足夠大時(shí)，波源各點(diǎn)至軸線上某一點(diǎn)的波程差很小，引發(fā)的相位差也很小,如此干與現(xiàn)象能夠略去不計(jì)，因此遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)可不能顯現(xiàn)聲壓極大板小值。3 .近場(chǎng)區(qū)在兩種介質(zhì)中散布實(shí)際探傷時(shí)，有時(shí)近場(chǎng)區(qū)散布在兩種不同的介質(zhì)中，如水浸探傷，超聲波先進(jìn)入水，然后再進(jìn)入鋼中，當(dāng)水層厚度較小時(shí)，近場(chǎng)區(qū)就會(huì)散布在水、鋼兩種介質(zhì)中。設(shè)水層厚度為L(zhǎng),那么鋼中剩余近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度N為N=Ds2/(41)-Lcl/c2式中cl-介質(zhì)1水中波速；c2介質(zhì)2鋼中波速；1-介質(zhì)2鋼中波長(zhǎng)。在近場(chǎng)區(qū)內(nèi)，實(shí)際聲場(chǎng)與理想聲場(chǎng)存在明顯區(qū)別，實(shí)際聲場(chǎng)軸線上聲壓雖也存在極大極小值，但波動(dòng)幅

23、度小，極值點(diǎn)的數(shù)量也明顯減少。2 .橫波聲場(chǎng)目前經(jīng)常使用的橫波探頭，是使縱波斜入射到界面上，通過波形轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)橫波探傷的，當(dāng)入射角在第一、第二臨界角之間時(shí)，縱波全反射，第二介質(zhì)中只有折射橫波。橫波聲場(chǎng)同縱波聲場(chǎng)一樣由于波的干與存在近場(chǎng)區(qū)和遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)，當(dāng)x)3N時(shí)，波束軸線上的聲壓與波源面積成正比，與至假想波源的距離成反比，類似縱波聲場(chǎng)。當(dāng)橫波探頭晶片尺寸一按時(shí)，K值增大，近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度將減小。3 .規(guī)那么反射體的回波聲壓在實(shí)際探傷中一樣采納反射法，即依照缺點(diǎn)反射回波聲壓的高低來評(píng)判缺點(diǎn)的大小。但是工件中的缺點(diǎn)形狀性質(zhì)各不相同，目前的探傷技術(shù)還難以確信缺點(diǎn)的真實(shí)大小和形狀，回波聲壓相同的缺點(diǎn)的實(shí)際大小可

24、能相差專門大，為此特引用當(dāng)量法；當(dāng)用法是指在一樣的探測(cè)條件下，當(dāng)自然缺點(diǎn)回波與某人工規(guī)那么反射體回波等高時(shí)，那么該人工規(guī)那么反射體的尺寸確實(shí)是此自然缺點(diǎn)的當(dāng)量尺立。自然缺點(diǎn)的實(shí)際尺寸往往大于當(dāng)量尺寸。超聲波探傷中經(jīng)常使用的規(guī)那么反射體有平底孔、長(zhǎng)橫孔、短橫孔、球孔和大平底面等?；夭晧汗?考慮介質(zhì)衰減因素)：4 .AVG曲線AVG曲線是描述規(guī)那么反射體的距離、回波高及當(dāng)量大小之間關(guān)系的曲線；A、V、G是德文距離、增益和大小的字頭縮寫，英文縮寫為DGS。AVG曲線可用于對(duì)缺點(diǎn)定量和靈敏度調(diào)整。以橫坐標(biāo)表示實(shí)際聲程，縱坐標(biāo)表示規(guī)那么反射體相對(duì)波高，用來描述距離、波幅、當(dāng)量大小之間的關(guān)系曲線，稱為

25、有效AVG曲線。有效AVG曲線可由以下公式取得不同距離的大平底回波dB差：=201gPBl/PB2=201gX2/Xl不同距離的不同大小平底孔回波dB差：A=201gPfl/Pf2=401gDflX2/Df2Xl同距離的大平底與平底孔回波dB差：=2()lgPB/Pf=201g2XX/7uDfnf用以上公式計(jì)算繪制有效AVG曲線時(shí)，要統(tǒng)一靈敏度基準(zhǔn)。第六節(jié)儀器、探頭和試塊超聲波探傷儀、探頭和試塊是超聲波探傷的重要設(shè)笛，了解這些設(shè)翁的原理、構(gòu)造和作用及其要緊性能的測(cè)試方式是正確選用探傷設(shè)備進(jìn)行有效探傷的保證。1 .超聲波探傷儀1 .作用超聲波探傷儀的作用是產(chǎn)生電振蕩并加于換能器（探頭）上，鼓勵(lì)探

26、頭發(fā)射超聲波，同時(shí)將探頭送回的電信號(hào)進(jìn)行放大，通過必然方式顯示出來，從而取得被探工件內(nèi)部有無缺點(diǎn)及缺點(diǎn)位置和大小等信息。2 .分類按缺點(diǎn)顯示方式分類，超聲波探傷儀分為三種。A型：A型顯示是一種波形顯示，探傷儀的屏幕的橫坐標(biāo)代表聲波的傳播距離，縱坐標(biāo)代表反射波的幅度。由反射波的位置能夠確信缺點(diǎn)位置，由反射波的幅度能夠估算缺點(diǎn)大小。B型：B型顯示是一種圖象顯示，屏幕的橫坐標(biāo)代表探頭的掃查軌跡，縱坐標(biāo)代表聲波的傳播距離，因此可直觀地顯示出被探工件任一縱截面上缺點(diǎn)的散布及缺點(diǎn)的深度。C型：C型顯示也是一種圖象顯示，屏幕的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)都代表探頭在工件表面的位置，探頭接收信號(hào)幅度以光點(diǎn)輝度表示，因此當(dāng)探

27、頭在工件表面移動(dòng)時(shí)，屏上顯示出被探工件內(nèi)部缺點(diǎn)的平面圖象，但不能顯示缺點(diǎn)的深度。目前,探傷中普遍利用的超聲波探傷儀都是A型顯示脈沖反射式探傷儀。型脈沖反射式模擬超聲波探傷儀的一樣原理2 .探頭超聲波的發(fā)射和接收是通過探頭來實(shí)現(xiàn)的。下面介紹探頭的工作原理、要緊性能及其反結(jié)構(gòu)。1 .壓電效應(yīng)某些晶體材料在交變拉壓應(yīng)作用下，產(chǎn)生交變電場(chǎng)的效應(yīng)稱為正壓電效應(yīng)。反之當(dāng)晶體材料在交變電場(chǎng)作用下，產(chǎn)生伸縮變形的效應(yīng)稱為逆壓電效應(yīng)。正、逆壓電效應(yīng)統(tǒng)稱為壓電效應(yīng)。超聲波探頭中的壓電晶片具有壓電效應(yīng)，當(dāng)高頻電脈沖鼓勵(lì)壓電晶片時(shí)，發(fā)生逆壓電效應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)換為聲能(機(jī)械能)，探頭發(fā)射超聲波。當(dāng)探頭接收超聲波時(shí)，發(fā)生正

28、壓電效應(yīng)，將聲能轉(zhuǎn)換為電能。不難看出超聲波探頭在工作時(shí)實(shí)現(xiàn)了電能和聲能的彼此轉(zhuǎn)換，因此常把探頭叫做換能器。2 .探頭的種類和結(jié)構(gòu)直探頭用于發(fā)射和接收縱波，要緊用于探測(cè)與探測(cè)面平行的缺點(diǎn)，如板材、鍛件探傷等。斜探頭可分為縱波斜探頭、橫波斜探頭和表面波斜探頭，經(jīng)常使用的是橫波斜探頭。橫波斜探頭要緊用于探測(cè)與探測(cè)面垂直或成必然角度的缺點(diǎn)，如焊縫、汽輪機(jī)葉輪等。當(dāng)斜探頭的入射角大于或等于第二臨界角時(shí)，在工件中產(chǎn)生表面波，表面波探頭用于探測(cè)表面或近表面缺點(diǎn)。雙晶探頭有兩塊壓電晶片,一塊用于發(fā)射超聲波，另一塊用于接收超聲波。依照入射角不同，分為雙晶縱波探頭和雙晶橫波探頭。雙晶探頭具有以下優(yōu)勢(shì)：(1)靈敏度

29、高(2)雜波少盲區(qū)小(3)工件中近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度小(4)探測(cè)范圍可調(diào)雙晶探頭要緊用于探傷近表面缺點(diǎn)。聚焦探頭種類較多。3 .探頭型號(hào)探頭型號(hào)的組成項(xiàng)目及排列順序如下：大體頻率-晶片材料-晶片尺寸-探頭種類-特點(diǎn)三.試塊按必然用途設(shè)計(jì)制作的具有簡(jiǎn)單幾何形狀人工反射體的試樣，通常稱為試塊。試塊和儀器、探頭一樣，是超聲波探傷中的重要工具。4 .試塊的作用(1)確信探傷靈敏度超聲波探傷靈敏度太高或太低都不行，太高雜波多，判傷困難，太低會(huì)引發(fā)漏檢。因此在超聲波探傷前，經(jīng)常使用試塊上某一特定的人工反射體來調(diào)整探傷靈敏度。(2)測(cè)試探頭的性能超聲波探傷儀和探頭的一些重要性能，如放大線性、水平線性、動(dòng)態(tài)范圍、靈敏度

30、余量、分辨力、盲區(qū)、探頭的入射點(diǎn)、K值等都是利用試塊來測(cè)試的。(3)調(diào)整掃描速度利用試塊能夠調(diào)整儀器屏幕上水平刻度值與實(shí)際聲程之間的比例關(guān)系，即掃描速度，以便對(duì)缺點(diǎn)進(jìn)行定位。(4)評(píng)判缺點(diǎn)的大小利用某些試塊繪出的距離-波幅-當(dāng)量曲線(即有效AVG)來對(duì)缺點(diǎn)定量是目前經(jīng)常使用的定量方式之一。專門是3N之內(nèi)的缺點(diǎn)，采納試塊比較法仍然是最有效的定量方式。另外還可利用試塊來測(cè)量材料的聲速、衰減性能等。5 .試塊的分類(1)按試塊來歷分為：標(biāo)準(zhǔn)試塊和參考試塊。(2)按試塊上人工反射體分：平底孔試塊、橫孔試塊和槽形試塊6 .試塊的要求和保護(hù)7 .經(jīng)常使用試塊簡(jiǎn)介(儀器利歷時(shí)重點(diǎn)講解)IIW(CSK-IA)

31、CS-1CSK-1IIA第七節(jié)儀器和探頭的性能及其測(cè)試儀器和探頭的性能包括儀器的性能、探頭的性能和儀器與探頭的綜合性能。儀器的性能僅與儀器有關(guān)，如儀器的垂直線性、水平線性和動(dòng)態(tài)范圍等。探頭的性能僅與探頭有關(guān)，如探頭入射點(diǎn)、K值、雙峰、主聲束偏離等。儀器與探頭的綜合性能不僅與儀器有關(guān)，而且與探頭有關(guān)，如分辨力、盲區(qū)、靈敏度余量等。一.儀器的性能及其測(cè)試1 .垂直線性儀器的垂直線性是指儀器屏幕上的波高與探頭接收的信號(hào)之間成正比的程度。垂直線性的好壞阻礙缺點(diǎn)定量精度。2 .水平線性儀器水平線性是指儀器屏幕上時(shí)基線顯示的水平刻度值與實(shí)際聲程之間成正比的程度，或說是屏幕上多次底波等距離的程度。儀器水平線

32、性的好壞直接阻礙測(cè)距精度，進(jìn)而阻礙缺點(diǎn)定位。3 .動(dòng)態(tài)范圍動(dòng)態(tài)范圍是指儀器屏幕容納信號(hào)大小的能力。二.探頭的性能及其測(cè)試1 .斜探頭入射點(diǎn)斜探頭的入射點(diǎn)是指其主聲束軸線與探測(cè)面的交點(diǎn)。入射點(diǎn)至探頭前沿的距離稱為探頭的前沿長(zhǎng)度。測(cè)定探頭的入射點(diǎn)和前沿長(zhǎng)度是為了便于對(duì)缺點(diǎn)定位和測(cè)定探頭的K值。注意試塊上R應(yīng)大于鋼中近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度N,因?yàn)榻鼒?chǎng)區(qū)同軸線上的聲壓不必然最高，測(cè)試誤差大。2 .斜探頭K值和折射角斜探頭K值是指被探工件中橫曲折射角的正切值。注意測(cè)定斜探頭的K值或折射角也應(yīng)在近場(chǎng)區(qū)之外進(jìn)行。3 .探頭主吉束偏離和雙峰探頭實(shí)際主聲束與其理論幾何中心軸線的偏離程度稱為主聲束的偏離。平行移動(dòng)探頭，同一反

33、射體產(chǎn)生兩個(gè)波峰的現(xiàn)象稱為雙峰。探頭主聲束偏離和雙峰,將會(huì)阻礙對(duì)缺點(diǎn)的定位和判別。4 .探頭聲束特性探頭聲束特性是指探頭發(fā)射聲束的擴(kuò)散情形，經(jīng)常使用軸線上聲壓下降6dB時(shí)探頭移動(dòng)距離（即某處的聲束寬度）來表示。三.儀器和探頭的綜合性能及其測(cè)試1 .靈敏度超聲波探傷中靈敏度一樣是指整個(gè)探傷系統(tǒng)（儀器和探頭）發(fā)覺最小缺點(diǎn)的能力。發(fā)覺缺點(diǎn)愈小，靈敏度就愈高。儀器的探頭的靈敏度經(jīng)常使用靈敏度余量來衡量。靈敏度余量是指儀器最大輸出時(shí)（增益、發(fā)射強(qiáng)度最大，衰減和抑制為0),使規(guī)定反射體回波達(dá)基準(zhǔn)高所需衰減的衰減總量。靈敏度余量大，說明儀器與探頭的靈敏度高。靈敏度余量與儀器和探頭的綜合性能有關(guān)，因此又叫儀器

34、與探頭的綜合靈敏度。2 .盲區(qū)與始脈沖寬度直區(qū)是指從探測(cè)面到能夠發(fā)覺缺點(diǎn)的最小距離。盲區(qū)內(nèi)的缺點(diǎn)一概不能發(fā)覺。始脈沖寬度是指在必然的靈敏度下,屏幕上高度超過垂直幅度20%時(shí)的始脈沖延續(xù)長(zhǎng)度。始脈沖寬度與靈敏度有關(guān)，靈敏度高，始脈沖寬度大。3 .分辨力儀器與探頭的分辨力是指在屏幕上區(qū)分相鄰兩缺點(diǎn)的能力。能區(qū)分的相鄰兩缺點(diǎn)的距離愈小，分辨力就愈高。4 .信噪比值堤比是指屏幕上有效的最小缺點(diǎn)信號(hào)幅度與無用的噪聲雜波幅度之比。信噪比高，雜波少，對(duì)探傷有利。信噪比太低，容易引發(fā)漏檢或誤判，嚴(yán)峻時(shí)乃至無法進(jìn)行探傷。第三章經(jīng)常使用探傷方式和技術(shù)第一節(jié)探傷方式概述一.按原理分類超聲波探傷方式按原理分類，可分為

35、脈沖反射法、穿透法和共振法。1 .脈沖反射法超聲波探頭發(fā)射脈沖波到被檢試件內(nèi)，依照反射波的情形來檢測(cè)試件缺點(diǎn)的方式，稱為脈沖反射法。脈沖反射法包括缺點(diǎn)回波法、底波高度法和多次底波法。2 .穿透法穿透法是依據(jù)脈沖波或持續(xù)波穿透試件以后的能量轉(zhuǎn)變來判定缺點(diǎn)情形的一種方式。穿透法常采納兩個(gè)探頭，一收一發(fā)，別離放置在試件的雙側(cè)進(jìn)行探測(cè)。3 .共振法假設(shè)聲波（頻率可調(diào)的持續(xù)波）在被檢工件內(nèi)傳播，當(dāng)試件的厚度為超聲波的半波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，將引發(fā)共振，儀器顯示出共振頻率。當(dāng)試件內(nèi)存在缺點(diǎn)或工件厚度發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)，將改變?cè)嚰墓舱耦l率，依據(jù)試件的共振頻率特性，來判定缺點(diǎn)情形和工件厚度轉(zhuǎn)變情形的方式稱為共振法。共振法

36、經(jīng)常使用于試件測(cè)厚。二.按波形分類依照探傷采納的波形，可分為縱波法、橫波法、表面波法、板波法、爬波旺生1 .縱波法利用直探頭發(fā)射縱波進(jìn)行探傷的方式，稱為縱波法?，F(xiàn)在波束垂直入射至試件探測(cè)面，以不變的波型和方向透入試件，因此又稱為垂直入射法，簡(jiǎn)稱垂直法。垂直法分為單晶探頭反射法、雙晶探頭反射法和穿透法。經(jīng)常使用單晶探頭反射法。垂直法要緊用于鑄造、鍛壓、軋材及其制品的探傷，該法對(duì)與探測(cè)面平行的缺點(diǎn)檢出成效最正確。由于盲區(qū)和分辨力的限制,其中反射法只能發(fā)覺試件內(nèi)部離探測(cè)面必然距離之外的缺點(diǎn)。在同一介質(zhì)中傳播時(shí)，縱波速度大于其它波型的速度，穿透能力強(qiáng)，晶界反射或散射的靈敏性較差，因此可探測(cè)工件的厚度是

37、所有波型中最大的，而且可用于粗晶材料的探傷。2 .橫波法將縱波通過楔塊、水等介質(zhì)傾斜入射至試件探測(cè)面，利用波型轉(zhuǎn)換取得橫波進(jìn)行探傷的方式，稱為橫波法。由于透入試件的橫波束與探測(cè)面成銳角，因此又稱斜射法。此方式要緊用于管材、焊縫的探傷;其它試件探傷時(shí)，那么作為一種有效的輔助手腕，用以發(fā)覺垂直法不易發(fā)覺的缺點(diǎn)。3 .表面波法利用表面波進(jìn)行探傷的方式，稱為表面波法。這種方式要緊用于表面滑膩的試件。表面波波長(zhǎng)很短，衰減專門大。同時(shí)，它僅沿表面?zhèn)鞑?，關(guān)于表面上的復(fù)層、油污、不但潔等，反映靈敏，并被大量地衰減。利用此特點(diǎn)可通過手沾油在聲束傳播方向上進(jìn)行觸摸并觀看缺點(diǎn)回波高度的轉(zhuǎn)變，對(duì)缺點(diǎn)定位。4 .板波法

38、利用板波進(jìn)行探傷的方式，稱為板波法。要緊用于薄板、薄壁管等形狀簡(jiǎn)單的試件探傷。探傷時(shí)板波充塞于整個(gè)試件，能夠發(fā)覺內(nèi)部和表面的缺點(diǎn)。5 .爬波法三.按探頭數(shù)量分類1 .單探頭法利用一個(gè)探頭兼作發(fā)射和接收超聲波的探傷方式稱為單探頭法，單探頭法最經(jīng)常使用。2 .雙探頭法利用兩個(gè)探頭（一個(gè)發(fā)射，一個(gè)接收）進(jìn)行探傷的方式稱為雙探頭法，要緊用于發(fā)覺單探頭難以檢出的缺點(diǎn)。3 .多探頭法利用兩個(gè)以上的探頭成對(duì)地組合在一路進(jìn)行探傷的方式，稱為多探頭法。四.按探頭接觸方式分類1 .直接接觸法探頭與試件探測(cè)面之間，涂有很薄的耦合劑層，因此能夠看做為二者直接接觸，此法稱為直接接觸法。此法操作方便，探傷圖形較簡(jiǎn)單，判定

39、容易，檢出缺點(diǎn)靈敏度高，是實(shí)際探傷頂用得最多的方式。但對(duì)被測(cè)試件探測(cè)面的粗糙度要求較高。2 .液浸法將探頭和工件浸于液體中以液體作耦合劑進(jìn)行探傷的方式，稱為液浸法。耦合劑能夠是油，也能夠是水。液浸法適用于表面粗糙的試件，探頭也不易磨損,耦合穩(wěn)固，探測(cè)結(jié)果重復(fù)性好，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化探傷。液浸法分為全浸沒式和局部浸沒式。第二節(jié)儀器、探頭的選擇及耦合與補(bǔ)償1 .探傷儀的選擇2 .探頭的選擇超聲波探傷中，超聲波的發(fā)射和接收都是通過探頭來實(shí)現(xiàn)的。探頭的種類很多，結(jié)構(gòu)型式也不一樣。探傷前應(yīng)依照被檢對(duì)象的形狀、衰減和技術(shù)要求來選擇探頭，探頭的選擇包括探頭型式、頻率、晶片尺寸和斜探頭K值的選擇等。1 .探頭型式

40、的選擇經(jīng)常使用的探頭型式有縱波直探頭、橫波斜探頭、表面波探頭、雙晶探頭,聚焦探頭等。一樣依照工件的形狀和可能顯現(xiàn)缺點(diǎn)的部位、方向等條件來選擇探頭的型式，使聲束軸線盡可能與缺點(diǎn)垂直?？v波直探頭波束軸線垂直于探測(cè)面，要緊用于探測(cè)與探測(cè)面平行的缺點(diǎn)，如鍛件、鋼板中的夾層、折疊等缺點(diǎn)。橫波斜探頭要緊用于探測(cè)與探測(cè)面垂直可成必然角度的缺點(diǎn)，如焊縫中未焊透、夾渣、未溶合等缺點(diǎn)。表面波探頭用于探測(cè)工件表面缺點(diǎn)，雙晶探頭用于探測(cè)工件近表面缺點(diǎn)，聚焦探頭用于水浸探測(cè)管材或板材。2 .探頭頻率的選擇。超聲波探傷頻率10MHz之間，選擇范圍大。一樣選擇頻率時(shí)應(yīng)考慮以下因素：由于波的繞射，使超聲波探傷靈敏度約為波長(zhǎng)的

41、一半，因此提高頻率，有利于發(fā)覺更小的缺點(diǎn)。頻率高，脈沖寬度小，分辨力高，有利于區(qū)分相鄰缺點(diǎn)。頻率高，波長(zhǎng)短，那么半擴(kuò)散角小，聲束指向性好，能量集中，有利于發(fā)覺缺點(diǎn)并對(duì)缺點(diǎn)定位。(4)頻率高，波長(zhǎng)短，近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度大，對(duì)探傷不利。頻率增加，衰減急劇憎加。由以上分析可知，頻率的高低對(duì)探傷有較大的阻礙，頻率高，靈敏度和分辨力高，指向性好，對(duì)探傷有利；但近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度大，衰減大，又對(duì)探傷不利。實(shí)際探傷中要全面分析考慮各方面的因素，合理選擇頻率。一樣在保證探傷靈敏度的前提下盡可能選用較低的頻率。關(guān)于晶粒較細(xì)的鍛件、軋制件和焊接件等，一樣選用較高的頻率，經(jīng)常使用5MHz；對(duì)晶粒較粗大的鑄件、奧氏體鋼等宜選用較低的

42、頻率，經(jīng)常使用若是頻率太高，就會(huì)引發(fā)嚴(yán)峻衰減，屏幕上顯現(xiàn)林狀回波，信噪比下降，乃至無法探傷。3 .探頭晶片尺寸的選擇晶片尺寸對(duì)探傷也有必然的阻礙，選擇晶片尺寸進(jìn)耍考慮以下因素:(1)晶片尺寸增加，半擴(kuò)散角減少，波束指向性變好，超聲波能量集中，對(duì)探傷有利。(2)晶片尺寸增加，近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度迅速增加，對(duì)探傷不利。(3)晶片尺寸大，輻射的超聲波能量大，探頭未擴(kuò)散區(qū)掃查范圍大，遠(yuǎn)距離掃查范圍相對(duì)變小，發(fā)覺遠(yuǎn)距離缺點(diǎn)能力增強(qiáng)。以上分析說明晶片大小對(duì)聲束指向性、近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度、近距離掃查范圍和遠(yuǎn)距離缺點(diǎn)檢出能力有較大的阻礙。實(shí)際探傷中，探傷面積范圍大的工件時(shí)，為了提高探傷效率宜選用大晶片探頭；探傷厚度大的工件時(shí)，

43、為了有效地發(fā)覺遠(yuǎn)距離的缺點(diǎn)宜選用大晶片探頭；探傷小型工件時(shí)，為了提高缺點(diǎn)定位定量精度宜選用小晶片探頭；探傷表面不太平整，曲率較低較大的工件時(shí)，為了減少耦合損失宜選用小晶片探頭。4 .橫波斜頭K值的選擇在橫波探傷中，探頭的K值對(duì)探傷靈敏度、聲束軸線的方向，一次波的聲程(入射點(diǎn)至底面反射點(diǎn)的距離)有較大的阻礙。K值大，一次波的聲程大。因此在實(shí)際探傷中，當(dāng)工件厚度較小時(shí)，應(yīng)選用較大的K值，以便增加一次波的言程，幸免近場(chǎng)區(qū)探傷；當(dāng)工件厚度較大時(shí)，應(yīng)選用較小的K值，以減少聲程過大引發(fā)的衰減，便于發(fā)覺深度較大處的缺點(diǎn)。在焊縫探傷中，不要保證主聲束能掃查整個(gè)焊縫截面；關(guān)于單面焊根未焊透，還要考慮端角反射問題

44、，應(yīng)使K=1因?yàn)镵v或K>,端角反射很低，容易引發(fā)漏檢。3 .耦合超聲耦合是指超聲波在探測(cè)面上的聲強(qiáng)透射率。聲強(qiáng)透射率高，超聲耦合好。為提高耦合成效，在探頭與工件表面之間施加的一層透聲介質(zhì)稱為耦合劑。耦合劑的作用在于排除探頭與工件表面之間的空氣，使超聲波能有效地傳入工件，達(dá)到探傷的目的；耦合劑還有減少,磨擦的作用。阻礙聲耦合的要緊因素有：耦合層的厚度，耦合劑的言阻抗，工件表面粗糙度和工件表面形狀。4 .表面耦合損耗的補(bǔ)償在實(shí)際探傷中，當(dāng)調(diào)劑探傷靈敏度用的試塊與工件表面粗糙度、曲率半徑不同時(shí)，往往由于工件耦合損耗大而使探傷靈敏度降低，為了彌補(bǔ)耦合損耗，必需增大儀器的輸出來進(jìn)行補(bǔ)償。第三節(jié)儀

45、器調(diào)劑和缺點(diǎn)定位在實(shí)際探傷中，為了在確信的探測(cè)范圍內(nèi)發(fā)覺規(guī)定大小的缺點(diǎn)，并對(duì)缺點(diǎn)定位和定量，就必需在探測(cè)前調(diào)劑好儀器。1 .零點(diǎn)調(diào)劑由于超聲波通過爰惜膜、耦合劑（直探頭）或有機(jī)玻璃楔塊（斜探頭）進(jìn)入待測(cè)工件的，缺點(diǎn)定位時(shí)，需將這部份聲程移去，才能取得超聲波在工件中實(shí)際聲程。零點(diǎn)一樣是通過已知聲程的試塊進(jìn)行調(diào)劑，如CSK-IA試塊中的R100圓弧面（斜探頭）或深10（）mm的大平底（直探頭）。2 .K值調(diào)劑由于斜探頭探傷時(shí)不僅要明白缺點(diǎn)的言程，更要得出缺點(diǎn)的垂直和水平位置，因此斜探頭還要精準(zhǔn)測(cè)定其K值（折射角）才能準(zhǔn)確地對(duì)缺點(diǎn)進(jìn)行定位。K值一樣是通過對(duì)具有已知深度孔的試塊來調(diào)劑，如用CSK-IA

46、試塊F50或的孔。3 .定量調(diào)劑定量調(diào)劑一樣采納AVG（直探頭）或DAC（斜探頭）。四.缺點(diǎn)定位超聲波探傷中測(cè)定缺點(diǎn)位置簡(jiǎn)稱缺點(diǎn)定位。1 ,縱波(直探頭)定位縱波定位較簡(jiǎn)單，如探頭波束軸線不偏離，缺點(diǎn)波在屏幕上位置即是缺點(diǎn)至探頭在垂直方向的距離。2 .表面波定位表面波探傷定位與縱波定位大體類似，只是缺點(diǎn)位于工件表面，缺點(diǎn)波在屏幕上位置是缺點(diǎn)至探頭在水平方向的距離(現(xiàn)在要考慮探頭前沿)。3 .橫波定位橫波斜探頭探傷定位由缺點(diǎn)的聲程和探頭的折射角或缺點(diǎn)的水平和垂直方向的投影來確信。4 .橫波周向探測(cè)圓柱面時(shí)缺點(diǎn)定位周向探傷時(shí)，缺點(diǎn)定位與平面探傷不同。(1)外圓探傷周向探測(cè)(2)內(nèi)壁周向探測(cè)第四節(jié)缺

47、點(diǎn)大小的測(cè)定和缺點(diǎn)高度的測(cè)定缺點(diǎn)定量包括確信缺點(diǎn)的大小和數(shù)量，而缺點(diǎn)的大小指缺點(diǎn)的面積和長(zhǎng)度。經(jīng)常使用的定量方式有當(dāng)法、底波高度法和測(cè)長(zhǎng)法三種。當(dāng)量法和底波高度法用于缺點(diǎn)尺寸小于聲束截面的情形，測(cè)長(zhǎng)法用于缺點(diǎn)尺寸大于聲束截面的情形。1 .當(dāng)量法測(cè)缺點(diǎn)大小2 .采納當(dāng)量法確信的缺點(diǎn)尺寸是缺點(diǎn)的當(dāng)量尺寸，經(jīng)常使用的當(dāng)量法有當(dāng)量試塊比較法、當(dāng)量計(jì)算法和當(dāng)量AVG曲線法。1 .當(dāng)量試塊比較法當(dāng)量試塊比較法是將工件中的自然缺點(diǎn)回波與試塊上的人工缺點(diǎn)回波進(jìn)行比較來對(duì)缺點(diǎn)定量的方式。此法的優(yōu)勢(shì)是直觀易懂，當(dāng)量概念明確，定量比較穩(wěn)妥靠得住。但本錢高，操作也較煩瑣，很不方便。因此此法應(yīng)用不多，僅在xV3N的情形

48、下或?qū)ｉT重要零件的精準(zhǔn)定量時(shí)應(yīng)用。2 ,當(dāng)量計(jì)算法當(dāng)x>3N時(shí)，規(guī)那么反射體的回波聲壓轉(zhuǎn)變規(guī)律大體符合理論回波聲壓公式，當(dāng)量計(jì)算法確實(shí)是依照探傷中測(cè)得的缺點(diǎn)波高的dB值，利用各類規(guī)那么反射體的理論回波言壓公式進(jìn)行計(jì)算來確信缺點(diǎn)當(dāng)量尺寸的定量方式。3 .當(dāng)量AVG曲線法當(dāng)量AVG曲線法是利用AVG曲線來確信工件中缺點(diǎn)的當(dāng)量尺寸。2 .測(cè)長(zhǎng)法測(cè)缺點(diǎn)大小當(dāng)工件中缺點(diǎn)尺寸大于聲束截面時(shí)，一樣采納測(cè)長(zhǎng)法來確信缺點(diǎn)的長(zhǎng)度。測(cè)長(zhǎng)法是依照缺點(diǎn)波高與探頭移動(dòng)距離來確信缺點(diǎn)的尺寸，按規(guī)定的方式測(cè)定的缺點(diǎn)長(zhǎng)度稱為缺點(diǎn)的指示長(zhǎng)度。由于實(shí)際工件中缺點(diǎn)的取向、性質(zhì)、表面狀態(tài)等都會(huì)阻礙缺點(diǎn)回波高度，因此缺點(diǎn)的指示長(zhǎng)度

49、老是小于或等于缺點(diǎn)的實(shí)際長(zhǎng)度。依照測(cè)定缺點(diǎn)長(zhǎng)度時(shí)的基準(zhǔn)不同將測(cè)長(zhǎng)法分為相對(duì)靈敏度法、絕對(duì)靈敏度法和端點(diǎn)峰值法。3 .底波高度法測(cè)缺點(diǎn)大小底波高度法是利用缺點(diǎn)波與底波的相對(duì)波高來衡量缺點(diǎn)的相對(duì)大小。當(dāng)工件中存在缺點(diǎn)時(shí)，由于缺點(diǎn)的反射，使工件底波下降。缺點(diǎn)愈大，缺點(diǎn)波愈高，底波就愈低，缺點(diǎn)波高與底波高之比就愈大。四.缺點(diǎn)測(cè)高第五節(jié)阻礙缺點(diǎn)定位、定量的要緊因素及其它目前A型脈沖反射式超聲波探傷儀是依照屏幕上缺點(diǎn)波的位置和高度來評(píng)判被檢工件中缺點(diǎn)的位置和大小，了解阻礙因素，關(guān)于提高定位、定量精度是十分有利的。一.阻礙缺點(diǎn)定位的要緊因素1 .儀器的阻礙儀器的水平線性的好壞對(duì)缺點(diǎn)定位有必然的阻礙。2 .探

50、頭的阻礙探頭的聲束偏離、雙峰、斜楔磨損、指向性等阻礙缺點(diǎn)定位。3 .工件的阻礙工件的表面粗糙度、材質(zhì)、表面形狀、邊界阻礙、溫度及缺點(diǎn)情形等阻礙缺點(diǎn)定位。4 .操作人員的阻礙儀器調(diào)試時(shí)零點(diǎn)、K值等參數(shù)存在誤差或定位方式不妥阻礙缺點(diǎn)定位二.阻礙缺點(diǎn)定量的要緊因素1 .儀器及探頭性能的阻礙儀器的垂直線性、精度及探頭頻率、型式、晶片尺寸、折射角大小等都直接阻礙缺點(diǎn)回波高度。2 .耦合與衰減的阻礙耦合劑的聲阻抗和耦合層厚度對(duì)回波高有較大的阻礙；當(dāng)探頭與調(diào)靈敏度用的試塊和被探工件表面耦合狀態(tài)不同時(shí)，而又沒有進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償，也會(huì)使定量誤差增加，精度下降。由于超聲波在工件中存在衰減，當(dāng)衰減系數(shù)較大或距離較大時(shí)

51、，由此引發(fā)的衰減也較大，如不考慮介質(zhì)衰減補(bǔ)償，定量精度必將受到阻礙。因此在探傷晶粒較粗大和大型工件時(shí)，應(yīng)測(cè)定材質(zhì)的衰減系數(shù)，并在定量計(jì)算時(shí)考慮介質(zhì)衰減的阻礙，以便減少定量誤差。3 .工件幾何形狀和尺寸的阻礙工件底面形狀不同，回波高度不一樣，凸曲面使反射波發(fā)散，回波降低，凹曲面使反射波聚焦，回波升高；工件底面與探測(cè)面的平行度和底面的光潔度、干凈程度也對(duì)缺點(diǎn)定量有較大的阻礙；由于側(cè)壁干與的緣故，當(dāng)探測(cè)工件側(cè)壁周圍的缺點(diǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生定量不準(zhǔn)，誤差增加；工件尺寸的大小對(duì)定量也有必然的阻礙。為減少側(cè)壁的阻礙，宜選用頻率高、晶片尺寸大且指向性好的探頭探測(cè)或橫波探測(cè)；必要時(shí)不可采納試塊比較法來定量。4 .缺點(diǎn)

52、的阻礙不同的缺點(diǎn)形狀對(duì)其回波高度有專門大的阻礙，缺點(diǎn)方位也會(huì)阻礙到回波高度，另外缺點(diǎn)波的指向性與缺點(diǎn)大小有關(guān)，而且不同較大；另外缺點(diǎn)回波高度還與缺點(diǎn)表面粗糙度、缺點(diǎn)性質(zhì)、缺點(diǎn)位置等有阻礙。3 .缺點(diǎn)性質(zhì)分析超聲波探傷還應(yīng)盡可能判定缺點(diǎn)的性質(zhì)，不同性質(zhì)的缺點(diǎn)危害程度不同，例如裂紋就比氣孔、夾渣大得多。但缺點(diǎn)定性是一個(gè)很復(fù)雜的問題，實(shí)際探傷中常常依照體會(huì)結(jié)合工件的加工工藝、缺點(diǎn)特點(diǎn)、缺點(diǎn)波形和底波情形來分析估量缺點(diǎn)的性質(zhì)。4 .非缺點(diǎn)回波的判別超聲波探傷中屏上常常除始波、底波、和缺點(diǎn)波外，還會(huì)顯現(xiàn)一些其他的信號(hào)波，如遲到波、三角反射波、61°反射波和其他緣故引發(fā)的非缺點(diǎn)回波，分析和了解常

53、見非缺點(diǎn)回波產(chǎn)生的緣故和特點(diǎn)也是十分必要的。5 .側(cè)壁干與縱波探傷時(shí)，探頭假設(shè)靠近側(cè)壁，那么經(jīng)側(cè)壁反射的縱波或橫波與直接傳播的縱波相遇產(chǎn)生干與，對(duì)探傷帶來不利阻礙。一樣脈沖持續(xù)的時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的聲程不大于4羨因此只要側(cè)壁反射波束與直接傳播的波束聲程差大于4X就能夠夠幸免側(cè)壁干射。第四章板材和管材超聲波探傷第一節(jié)板材超聲波探傷依照板材的材質(zhì)不同，板材分為鋼板、鋁板、銅板等，實(shí)際生產(chǎn)中鋼板應(yīng)用最廣，那個(gè)地址以鋼板為例來講明板材的超聲波探傷工藝方式。1 .鋼板常見缺點(diǎn)及探傷方式鋼板是由板坯軋制而成，而板坯又是由鋼錠軋制或持續(xù)澆鑄而成的，鋼板中常見缺點(diǎn)有分層、折迭、白點(diǎn)等，裂紋少見。鋼板中分層、折迭等缺點(diǎn)

54、是在軋制進(jìn)程中形成的，因此它們多數(shù)平行于板面。依照板厚的不同，將鋼板分為薄板（小于6mm）與中厚板（中板在640mm之間，厚板大于40mm）。中厚板經(jīng)常使用垂直板面入射的縱波探傷法；薄板經(jīng)常使用板波探傷法。中厚板垂直探傷法的耦合方式有直接接觸法和充水耦合法。采納的探頭有單晶直探頭、雙晶直探頭或聚焦探頭。探傷鋼板時(shí)，一樣采納多次底波反射法，只有當(dāng)板厚專門大時(shí)才采納一次底波或二次底法。2 .探頭與掃查方式的選擇1 .探頭的選擇包括探頭頻率、直徑和結(jié)構(gòu)形式的選擇由于鋼板晶粒比較細(xì),為了取得較高的分辨力，宜選用較高的頻率，一樣為。鋼板面積大，為了提高探傷效率，宜選用較大直徑的，但關(guān)于厚度較小的鋼板，探

55、頭直徑不宜過大，因?yàn)榇筇筋^近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度大，對(duì)探傷不利。一樣探頭直徑范圍為F10F30mm。探頭的結(jié)構(gòu)形式主耍根據(jù)板厚為確定，板厚較大時(shí)，常選用單晶探頭；板厚較薄時(shí)可選用雙晶直探頭，因?yàn)殡p晶直探頭盲區(qū)很小。雙晶直探頭主要用于探測(cè)厚度為630mm的鋼板。2 .掃查方式的選擇依照鋼板用途和要求不同，采納的要緊掃查方式分為全面掃查、列線掃查、邊緣掃查和格子掃查等。三.探測(cè)范圍和靈敏度的調(diào)整第二節(jié)復(fù)合材料超聲波探傷一.復(fù)合材料中常見缺點(diǎn)復(fù)合材料是由母材與復(fù)合層粘合而成，常的復(fù)合材料是在碳鋼或低合金母材上，粘接不銹鋼、鈦、鋁、銅合金等復(fù)合層，以提高鋼板的耐侵蝕性。復(fù)合材料一樣用軋制、粘按、爆炸和堆焊等方式制

56、造。復(fù)合材料中常風(fēng)缺點(diǎn)是脫層（脫接），即復(fù)合層與母材在界面處復(fù)合不良。二.探傷方式復(fù)合材料探傷與一樣鋼板的探傷方式大體相同，經(jīng)常使用單直探頭或聯(lián)合雙直探頭進(jìn)行縱波探傷。探傷時(shí)可從母材一側(cè)探測(cè)，也可從復(fù)合層一側(cè)探測(cè)。三.缺點(diǎn)的判別第三節(jié)薄板超聲波探傷關(guān)于板厚小于6mm的薄板，如采納一樣的縱波探傷法，由于其板厚往往在盲區(qū)內(nèi)，缺點(diǎn)難以分辨。目前對(duì)這種薄板一樣采納蘭姆波（板波）進(jìn)行探傷。第四節(jié)管材超聲波探傷一、管材加工及常見缺點(diǎn)管材種類很多，據(jù)管徑不同分為小口徑管和大口徑管，據(jù)加工方式不同分為無縫鋼管和焊接管。無縫鋼管是通過穿孔法和高速擠壓法取得的，穿孔法是用穿孔機(jī)穿孔，并同時(shí)用軋根滾軋，最后用心棒軋

57、管機(jī)定徑壓延平整成型。高速擠壓法是在擠壓機(jī)中直接擠壓成形，這種方式加工的管材尺寸精度高。焊接管是先將板材卷成管形，然后用電阻焊或埋弧自動(dòng)焊加工成型。一樣大口徑管多用這種方式。關(guān)于厚壁大口徑管也能夠由鋼錠經(jīng)鍛造、軋制等于工藝加工而成。管材中常見缺點(diǎn)與加工方式有關(guān)。無縫鋼管中常見缺點(diǎn)有裂紋、折迭、夾層等；焊接管中常見缺點(diǎn)與焊縫類似，一樣為裂紋、氣孔、夾渣、未焊透等。鍛軋管常見缺點(diǎn)與鍛件類似，一樣為裂紋、白點(diǎn)、重皮等。二、小口徑管探傷小口徑管是指外徑小于100mm的管材。這種管材一樣為無縫管，采納穿孔法或擠壓法取得，其中要緊缺點(diǎn)平行于管軸的徑向缺點(diǎn)（稱縱向缺點(diǎn)），有時(shí)也有垂直于管軸線的徑向缺點(diǎn)（稱橫向缺點(diǎn)）