超聲檢測(cè)技術(shù)（Ⅱ級(jí)講稿）

1、上海斯耐特?zé)o損檢測(cè)技術(shù)培訓(xùn)中心 輔導(dǎo)教材超聲檢測(cè)技術(shù)（級(jí)講稿）屠耀元上海斯耐特?zé)o損檢測(cè)技術(shù)培訓(xùn)中心2003.2-2006.81 綜合知識(shí)（另稿）3 檢測(cè)技術(shù)及它們的局限性3.1 檢測(cè)方法3.1.1 穿透法l 穿透法是依據(jù)脈沖波或連續(xù)波穿透試件之后的能量變化來(lái)判斷缺陷情況的一種方法，如圖所示。l 穿透法常采用兩個(gè)探頭，一個(gè)作發(fā)射用，一個(gè)作接收用，分別放置在試件的兩側(cè)進(jìn)行探測(cè)，圖中顯示三種情況：無(wú)缺陷時(shí)的波形；缺陷阻擋部分聲束時(shí)的波形；缺陷阻擋全部聲束時(shí)的波形。3.1.2 脈沖反射法超聲波探頭發(fā)射脈沖波到被檢試件內(nèi)，根據(jù)反射波的情況來(lái)檢測(cè)試件缺陷的方法，稱為脈沖反射法。如圖：深度100mm底面發(fā)射

2、波; 左圖顯示一次反射回波，熒光屏100小格代表100mm,此為1：1；右圖顯示二次反射回波，熒光屏100小格代表200mm,此為1：2；1.斜探頭缺陷回波探傷: 根據(jù)儀器示波屏上顯示的缺陷波形進(jìn)行判斷的方法，稱為缺陷回波法。該方法是反射法的基本方法。圖示是斜探頭缺陷回波探傷法的基本原理，當(dāng)試件完好時(shí)，超聲波可順利傳播到達(dá)底面。若試件中存在缺陷，在探傷波形中，底面回波前有缺陷回波和底面回波兩個(gè)信號(hào)。2.直探頭缺陷回波探傷:：當(dāng)透入試件的超聲波能量較大，而試件厚度較小時(shí)，超聲波可在探測(cè)面與底面之間往復(fù)傳播多次，示波屏上出現(xiàn)多次底波B1、B2、B3····&

3、#183;·。如果試件存在缺陷，則由于缺陷的反射以及散射而增加了聲能的損耗，底面回波次數(shù)減少，在底面回波之間出現(xiàn)缺陷回波F1、F2、F3······。如圖 #3.1.3 共振法 一、原理 若聲波（頻率可調(diào)的連續(xù)波）在被檢工件內(nèi)傳播，當(dāng)工件的厚度為超聲波的半波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，將引起共振，儀器顯示出共振頻率，若工件內(nèi)存在缺陷則共振頻率發(fā)生變化，利用共振頻率之差，判斷工件內(nèi)部狀態(tài)。 二、膠接件的聲振動(dòng)檢測(cè) 航空航天器上常用膠接結(jié)構(gòu)，脫膠處常用聲振檢測(cè)方法檢測(cè)。 #3.1.4 自動(dòng)和半自動(dòng)法一、鋼管自動(dòng)檢測(cè)線 原理、方法與應(yīng)用照片二、

4、相控陣技術(shù) （1）原理：通過(guò)對(duì)陣列式換能器發(fā)射脈沖相位控制實(shí)現(xiàn)平面波斜入射、聲波聚焦、聚焦斜入射等目的。 相控陣平面波發(fā)射示意圖 相控陣聲波聚焦示意圖 相控陣聚焦斜入射示意圖相控陣聲波發(fā)射和返回示意圖（2）應(yīng)用三、焊縫多探頭檢測(cè)技術(shù) （1）原理：每個(gè)探頭檢測(cè)固定的被檢區(qū)域，全部探頭檢測(cè)全部被檢區(qū)域；（2）優(yōu)點(diǎn)：縮短了檢測(cè)時(shí)間、減少漏檢幾率。3.2 探頭3.2.1 探頭的基本知識(shí)一、壓電效應(yīng)與壓電材料 某些單晶體和多晶體陶瓷材料在應(yīng)力（壓縮力和拉伸力）作用下產(chǎn)生異種電荷向正反兩面集中而在晶體內(nèi)產(chǎn)生電場(chǎng)，這種效應(yīng)稱為正壓電效應(yīng)。相反，當(dāng)這些單晶體和多晶體陶瓷材料處于交變電場(chǎng)中時(shí)，產(chǎn)生壓縮或拉伸的應(yīng)

5、力和應(yīng)變，這種效應(yīng)稱為負(fù)壓電效應(yīng)，如圖所示。 負(fù)壓電效應(yīng)產(chǎn)生超聲波，正壓電效應(yīng)接收超聲波并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 常用的壓電單晶有石英又稱二氧化硅（SiO2）、硫酸鋰（LiS04H20）、碘酸鋰LiIO3）、鈮酸鋰（LiNbO3）等，除石英外，其余幾種人工培養(yǎng)的單晶制造工藝復(fù)雜、成本高。 # 常用的壓電陶瓷有鈦酸鋇（BaTi03）、鋯鈦酸鉛（PZT）、鈦酸鉛（PbTiO3)、偏鈮酸鉛（PbNb2O4）等。二、探頭的編號(hào)方法 2.5 P 20 Z 5 Q 6×6 K3 | | | | | | | | 頻率 材料 直徑 直探頭 頻率 材料 矩形 K=3材料： P-鋯鈦酸鉛；B-鈦酸鋇；T-鈦酸鉛

6、；L-鈮酸鋰；I-碘酸鋰；N-其他探頭類型： Z-直探頭； K-斜探頭； SJ-水浸探頭； FG-分隔探頭；BM-表面探頭；KB-可變角探頭； 三、探頭的基本結(jié)構(gòu) 壓電超聲探頭的種類繁多，用途各異，但它們的基本結(jié)構(gòu)有共同之處，如圖所示。它們一般均由晶片、阻尼塊、保護(hù)膜（對(duì)斜探頭來(lái)說(shuō)是有機(jī)玻璃透聲楔）組成。此外，還必須有與儀器相連接的高頻電纜插件、支架、外殼等。 3.2.2 直探頭一、直探頭的保護(hù)膜l 壓電陶瓷晶片通常均由保護(hù)膜來(lái)保護(hù)晶片不與工件直接接觸以免磨損。常用保護(hù)膜有硬性和軟性兩類。氧化鋁（剛玉）、陶瓷片及某些金屬都屬于硬性保護(hù)膜，它們適用于工件表面光潔度較高、且平整的情況。用于粗糙表面

7、時(shí)聲能損耗達(dá)2030dB。l 軟性保護(hù)膜有聚胺酯軟性塑料等，用于表面光潔度不高或有一定曲率的表面時(shí)，可改善聲耦合，提高聲能傳遞效率，且探傷結(jié)果的重復(fù)性較好，磨損后易于更換，它對(duì)聲能的損耗達(dá)67dB。l 保護(hù)膜材料應(yīng)耐磨、衰減小、厚度適當(dāng)。為有利于阻抗匹配，其聲阻抗Zm應(yīng)滿足一定要求。l 試驗(yàn)表明：所有固體保護(hù)膜對(duì)發(fā)射聲波都會(huì)產(chǎn)生一定的畸變，使分辨率變差、靈敏度降低，其中硬保護(hù)膜比軟保護(hù)膜更為嚴(yán)重。因此，應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用需要選用探頭及其保護(hù)膜。與陶瓷晶片相比，石英晶片不易磨損，故所有石英晶片探頭都不加保護(hù)膜。 #二、直探頭的吸收塊 為提高晶片發(fā)射效率，其厚度均應(yīng)保證晶片在共振狀態(tài)下工作，但共振周期

8、過(guò)長(zhǎng)或晶片背面的振動(dòng)干擾都會(huì)導(dǎo)致脈沖變寬、盲區(qū)增大。為此，在晶片背面充填吸收這類噪聲能量的阻尼材料，使干擾聲能迅速耗散，降低探頭本身的雜亂的信號(hào)。目前，常用的阻尼材料為環(huán)氧樹脂和鎢粉。 # 3.2.3 斜探頭一、結(jié)構(gòu)與類型二、透聲楔 斜探頭都習(xí)慣于用有機(jī)玻璃作斜楔，以形成一個(gè)所需的聲波入射角，并達(dá)到波型轉(zhuǎn)換的目的。一發(fā)一收型分割式雙直探頭和雙斜探頭也都以有機(jī)玻璃作為透聲楔，這是因?yàn)橛袡C(jī)玻璃聲學(xué)性能良好、易加工成形，但它的聲速隨溫度的變化有所改變又易磨損，所以對(duì)探頭的角度應(yīng)經(jīng)常測(cè)試和修正。水浸聚焦探頭常以環(huán)氧樹脂等材料作為聲透鏡材料。三、晶片的厚度 壓電晶片的振動(dòng)頻率f即探頭的工作頻率，它主要取

9、決于晶片的厚度T和超聲波在晶片材料中的聲速。晶片的共振頻率（即基頻）是其厚度的函數(shù)?？梢宰C明，晶片厚度T為其傳播波長(zhǎng)一半時(shí)即產(chǎn)生共振，此時(shí)，在晶片厚度方向的兩個(gè)面得到最大振幅，晶片中心為共振的駐點(diǎn)。 #三、晶片的厚度 通常把晶片材料的頻率f和厚度T的乘積稱為頻率常數(shù)Nt，若T=/2，則 Nt = f T = C/2 式中：C為晶片材料中的縱波聲速。常用晶片材料如PZT的Nt =18002000m/s，石英晶片的Nt285Om/s，鈦酸鋇晶片的Nt2520m/s，鈦酸鉛晶片的Nt=2120m/s。 由式（2.65）可知，頻率越高，晶片越薄，制作越困難，且Nt小的晶片材料不宜用于制作高頻探頭。 #

10、3.2.4 特殊探頭一、水浸聚焦探頭二、可變角探頭三、充水探頭四、雙晶探頭五、表面波探頭3.3 超聲檢測(cè)技術(shù)3.3.1 串列技術(shù)用超聲波檢查板厚100mm以上的焊縫中垂直表面的裂紋，最有效的方法是采用串列法。3.3.2 聚焦探頭技術(shù)一、平面聲波聚焦和發(fā)散的條件l 平面聲波聚焦和發(fā)散的原因是聲波在介質(zhì)分界面的折射；l 介質(zhì)分界面二邊的聲速?zèng)Q定了平面聲波是聚焦還是發(fā)散；l 聚焦的條件 聲波進(jìn)入凹面：入射介質(zhì)內(nèi)聲速C1折射介質(zhì)內(nèi)聲速C2 聲波進(jìn)入凸面：入射介質(zhì)內(nèi)聲速C1折射介質(zhì)內(nèi)聲速C2l 發(fā)散的條件聲波進(jìn)入凹面：入射介質(zhì)內(nèi)聲速C1 折射介質(zhì)內(nèi)聲速C2聲波進(jìn)入凸面：入射介質(zhì)內(nèi)聲速C1折射介質(zhì)內(nèi)聲速C

11、2 #二、聲透鏡三、聚焦探頭：直探頭 + 聲透鏡 （楔塊聲透鏡或壓電體聲透鏡） 3.3.3 雙晶探頭技術(shù)一、雙晶探頭的種類l 雙晶縱波探頭l 雙晶橫波探頭（縱波全反射）二、應(yīng)用：板材探傷 / 分層缺陷 / 發(fā)現(xiàn)焊縫近表面氣孔 三、優(yōu)點(diǎn)：l 靈敏度高l 雜波少、盲區(qū)小l 近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度小3.3.4 表面波探頭技術(shù)一、表面波的產(chǎn)生 入射角大于第二臨界角時(shí)產(chǎn)生表面波。二、表面波傳播特征（1）只在厚度遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)的光滑表面?zhèn)鞑ィ唬?）傳播體表面質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)具有縱波和橫波的綜合特性，運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓；（3）表面波振幅隨深度的衰減很快，離表面一個(gè)波長(zhǎng)以上的地方很微弱；（4）表面波在曲率半徑較大（約大于5個(gè)波長(zhǎng)）的

12、棱邊可以全部跨過(guò)繼續(xù)前進(jìn)；（5）表面波在尖銳棱邊（缺陷）會(huì)原路反射，曲率愈大，反射愈強(qiáng)烈。三、表面波技術(shù)的應(yīng)用 （1）表面波能夠檢測(cè)到表面或近表面的缺陷；（2）工件表面應(yīng)清除油污、毛刺等雜物；（3）用沾有油的手指點(diǎn)擊表面會(huì)引起表面波的反射，用此探測(cè)表面波的存在；3.3.5 液浸技術(shù)一、一般技術(shù)l 探頭和工件浸于液體中以液體作耦合劑進(jìn)行探傷的方法，稱為液浸法。耦合劑可以是水，也可以是油。當(dāng)以水為耦合劑時(shí)，稱為水浸法。l 液浸法探傷時(shí)，探頭不直接接觸試件，所以此方法適用于表面粗糙的試件，探頭也不易磨損，耦合穩(wěn)定，探測(cè)結(jié)果重復(fù)性好，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化探傷。l 液浸法按探傷方式不同又分為全浸沒(méi)式和局部浸沒(méi)

13、式。l 根據(jù)探頭與試件探測(cè)面之間液層的厚度，液浸法又可分為高液層法和低液層法。 #二、充水法與水層計(jì)算l 如圖，由于水層關(guān)系水界面一次回波（S）先于鋼板底面回波（B）；l 鋼板底面第一回波（B1）與水界面二次回波（S2）重合稱為一次重合法 ；l 鋼板底面第二回波（B2）與水界面二次回波（S2）重合稱為二次重合法 ；l 水界面一次回波（S1）由于聲程差無(wú)法與鋼板底面回波重合； 水層厚度計(jì)算 C水 C水、 C鋼： 縱波速度 H=n- =n- n： 重合次數(shù) C鋼 4 ： 鋼板厚度例：水浸法探30毫米厚的鋼板，采用4次重合法水層厚度應(yīng)為多少？解： 30 H=n-=4-= 30 毫米 4 4 5 檢測(cè)

14、系統(tǒng)的校準(zhǔn)5.1 設(shè)備的校準(zhǔn)5.1.1 水平線性一、定義：儀器水平線性是示波屏上時(shí)基線的水平刻度與實(shí)際聲程之間成正比的程度，即示波屏上多次底波等距離的程度。水平線性對(duì)缺陷定位有較大的影響。 水平線性用水平線性誤差表示。二、測(cè)試步驟：（1）將直探頭置于CSK-1A試塊的25mm厚大平底面上；（2）通過(guò)微調(diào)水平脈沖位移等按鈕，使屏上出現(xiàn)5次底波 B1-B5，當(dāng)?shù)撞˙1和B5的幅度分別為50滿刻度時(shí)，將它們的前沿分別對(duì)準(zhǔn)刻度2.0和10.0。B1和B6的前沿位置在調(diào)整中如相互影響，則應(yīng)反復(fù)進(jìn)行調(diào)整。 a2、a3、a4分別為B2、B3、B4與4.0、6.0、8.0的偏差。（3）水平線性誤差計(jì)算： |a

15、max| amax： a2、a3、a4中的最大值 =-×100% b為示波屏水平滿刻度值 0.8b * ZBY230-84規(guī)定：儀器的水平線性誤差2%例：用IIW或CSK-1A試塊測(cè)儀器的水平線性，現(xiàn)測(cè)得B1對(duì)準(zhǔn)2.0，B5對(duì)準(zhǔn)10.0時(shí)，B2、B3、B4與4.0、6.0、8.0的偏差分別為0.5、0.6、0.8;求其水平誤差為多少？解： 0.8 =-×100%=1% 0.8×1005.1.2 垂直線性一、定義：儀器垂直線性是示波屏上波高與探頭接收的信號(hào)幅值之間成正比的程度。它取決于儀器放大器的性能。垂直線性用垂直線性誤差表示。垂直線性影響缺陷的檢出和定量。 二、

16、測(cè)試步驟： （1）抑制至零，衰減器保留30dB衰減余量； （2）將直探頭置于CSK-1A試塊的25mm厚大平底面上， 恒定壓力壓??； （3）調(diào)節(jié)儀器使試塊上某次底波位于示波屏中央，并達(dá)到100%幅度，作為“0”dB; （4）固定增益和其他旋鈕，調(diào)衰減器，每次衰減2dB,并記下相應(yīng)的波高H填入表中，直到底波消失； Hi(衰減idB后波高)上表中：實(shí)測(cè)相對(duì)波高%=-×100% H0(衰減0dB后波高) 理想相對(duì)波高是i=2、4、6dB時(shí)的波高比（如i=6dB時(shí)的理想相對(duì)波高是50.1%）三、計(jì)算垂直線性誤差 D=（ |d1|+|d2| ） 式中： d1-實(shí)測(cè)值與理想值的最大正偏差 d2-

17、實(shí)測(cè)值與理想值的最大負(fù)偏差* ZBY230-84規(guī)定：儀器的垂直線性誤差D8%5.2 探頭的驗(yàn)證5.2.1 試塊一、試塊的用途l 測(cè)試或校驗(yàn)儀器和探頭的性能；l 確定探測(cè)靈敏度和缺陷大?。籰 調(diào)整探測(cè)距離和確定缺陷位置；l 測(cè)定材料的某些聲學(xué)特性。二、試塊的分類（主要分二類）l 標(biāo)準(zhǔn)試塊l 對(duì)比試塊（參考試塊）l 其他叫法：校驗(yàn)試塊、靈敏度試塊；平底孔試塊、橫孔試塊、槽口試塊；鍛件試塊、焊縫試塊等。三、試塊簡(jiǎn)介1. 荷蘭試塊l 1955年荷蘭人提出；1958年國(guó)際焊接學(xué)會(huì)通過(guò)并命名為IIW試塊；ISO組織推薦使用。l 類似的有：中國(guó)CSK-IA、日本STB-A1、英國(guó)BS-A、西德DIN545

18、212. IIW2試塊（三角形試塊、牛角試塊）l 適用于現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)（體積小、輕、方便）；l 用途較IIW少3. CSK-IA試塊：中國(guó)的改型試塊三、試塊簡(jiǎn)介1. 荷蘭試塊l 1955年荷蘭人提出；1958年國(guó)際焊接學(xué)會(huì)通過(guò)并命名為IIW試塊；ISO組織推薦使用。l 類似的有：中國(guó)CSK-IA、日本STB-A1、英國(guó)BS-A、西德DIN545212. IIW2試塊（三角形試塊、牛角試塊）l 適用于現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)（體積小、輕、方便）；l 用途較IIW少3. CSK-IA試塊：中國(guó)的改型試塊l CSK-IA試塊的主要用途: R50、R100圓?。?- 斜探頭入射點(diǎn)、前沿測(cè)定； - 掃描線比例校準(zhǔn)； 上下表面

19、刻度：斜探頭K值校準(zhǔn)； 50、44、40孔：斜探頭分辨率測(cè)定； 89、91、100mm 臺(tái)階：直探頭分辨率測(cè)定； 50孔：盲區(qū)測(cè)定。4. CS-1和CS-2l 1986年通過(guò)，CS-1全套26塊，CS-2全套66塊；l 要求： （1）D/L比不能太小，否則產(chǎn)生側(cè)壁效應(yīng)； （2）平底孔應(yīng)足以分辨； （3）材質(zhì)衰減要小。 注：鑄鋼件試塊與此形狀相同、尺寸不同5. CSK-IIA / CSK-IIIA6. RB-1、RB-2、RB-37. 鋼板試塊8. 半圓試塊9. 管子試塊10. 其它試塊5.2.2 探頭靈敏度一、調(diào)節(jié)靈敏度的幾個(gè)旋鈕l 發(fā)射強(qiáng)度 調(diào)節(jié)發(fā)射脈沖的輸出幅度，發(fā)射強(qiáng)度大靈敏度高，但分辨

20、率低；l 增益 調(diào)節(jié)接收放大器的放大倍數(shù)，增益大靈敏度高；l 抑制 限制檢波后信號(hào)的輸出幅度，主要用于抑制雜波、提高信噪比。使用抑制會(huì)使儀器的垂直線性變壞，動(dòng)態(tài)范圍變小。 抑制增加，靈敏度降低，盡量不要用抑制；l 衰減器 電路內(nèi)專用器件，用于定量地調(diào)節(jié)示波屏上的波高，它是步進(jìn)旋鈕。分：粗調(diào)細(xì)調(diào)二檔， 粗調(diào)步長(zhǎng)10-20dB, 細(xì)調(diào)步長(zhǎng)1-2dB。CTS-6型總衰減量50db;CTS-22型則為80dB;調(diào)節(jié)靈敏度的幾個(gè)旋鈕l ZB Y230-84 A型脈沖反射超聲探傷通用技術(shù)條件中規(guī)定：總衰減量不小于60dB;衰減誤差：1dB / 12dB.二、靈敏度和靈敏度余量概念· 靈敏度:超聲

21、波在規(guī)定反射體上的回波振幅（即回波高度）即靈敏度。· 靈敏度余量：使超聲波在規(guī)定反射體上的回波振幅達(dá)到一定高度（即基準(zhǔn)波高）時(shí)所需的衰減總量稱為靈敏度余量。三、直探頭 + 儀器的靈敏度余量測(cè)試l 探頭對(duì)準(zhǔn)200 / 2平底孔；l 抑制：0； 發(fā)射強(qiáng)度 增益：最大；l 提起探頭，用衰減器將電噪聲電平衰減到10%以下，這時(shí)衰減量為N1dB;l 調(diào)衰減器使2孔最高回波達(dá)滿刻度的50%（基準(zhǔn)高），這時(shí)衰減量為N2dB;l 靈敏度余量 N=N1-N2（dB）; 直探頭的靈敏度余量要求30dB四、斜探頭 + 儀器的靈敏度余量測(cè)試l 探頭對(duì)準(zhǔn)IIW試塊R100園弧面；l 抑制：0； 發(fā)射強(qiáng)度 增益

22、：最大；l 提起探頭，用衰減器將電噪聲電平衰減到10%以下，這時(shí)衰減量為N1dB;l 調(diào)衰減器使R100回波達(dá)滿刻度的50%（基準(zhǔn)高），這時(shí)衰減量為N2dB;l 靈敏度余量 N=N1-N2（dB）; 斜探頭的靈敏度余量要求40dB五、探頭盲區(qū)測(cè)定 1 概念l 盲區(qū)是指從探測(cè)面到能夠發(fā)現(xiàn)缺陷處的最小距離，即始脈沖寬度覆蓋區(qū)的距離。l 盲區(qū)與近場(chǎng)區(qū)的區(qū)別：盲區(qū)是始脈沖寬度與放大器引起的，而近場(chǎng)區(qū)是波的干涉引起的。盲區(qū)內(nèi)缺陷一概不能發(fā)現(xiàn)，而近場(chǎng)區(qū)內(nèi)缺陷可以發(fā)現(xiàn)但很難定量。 2 測(cè)定方法 方法（1）：l 先將直探頭在靈敏度試塊上用1平底孔調(diào)80%基準(zhǔn)高。l 將直探頭放于盲區(qū)試塊上，能獨(dú)立顯示1平底孔回

23、波的最小深度為盲區(qū)。方法（2）：l 用IIW試塊估算l 將直探頭放于IIW上方：能獨(dú)立顯示回波的，盲區(qū)5mm。無(wú)獨(dú)立回波的，盲區(qū)5mm。l 將直探頭放于IIW左側(cè)：能獨(dú)立顯示回波的，盲區(qū)510mm。無(wú)獨(dú)立回波的，盲區(qū)10mm。5.2.3 探頭分辨率一、概念：示波屏上區(qū)分相鄰二缺陷的能力，能區(qū)分的相鄰二缺陷的距離愈小，分辨率就愈高。分辨率與儀器和探頭的質(zhì)量有關(guān)。二、縱波直探頭分辨率測(cè)定l 直探頭放于IIW試塊85、91、100處，抑制為0，左右移動(dòng)探頭，使屏上出現(xiàn)A、B、C波；l 若A、B、C不能分開，先將A、B等高，并取a1、b1值 求： a1 X=20 lg- (dB) b1 然后用衰減器使

24、B、C等高，取相應(yīng)的a2、b2值 求： a2 Y=20 lg- (dB) b2X、Y值愈大分辨率愈高，一般X、Y 15dB三、橫波斜探頭分辨率測(cè)定l 如圖,平行移動(dòng)探頭，使A、B等高則分辨率： h1 X=20lg- (dB) h2l 平行移動(dòng)探頭，使B、C等高則分辨率： h3 Y=20lg- (dB) h4要求：X或Y 6dB實(shí)測(cè)時(shí)，衰減器將h1衰減到h2即為X值，將h3衰減到h4即為Y值。5.2.4 斜探頭的校準(zhǔn)一、入射點(diǎn)、前沿測(cè)試l 如圖，斜探頭入射到R100圓弧上，左右移動(dòng)探頭找到最大反射回波；如果試塊上有圓心刻度，則刻度對(duì)應(yīng)處為入射點(diǎn)；如果試塊上無(wú)圓心刻度則用鋼尺量，使鋼尺100處對(duì)準(zhǔn)

25、試塊圓弧端，鋼尺0點(diǎn)即為入射點(diǎn)；使鋼尺0點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)探頭前端點(diǎn)，差值即為前沿。二、斜探頭K值測(cè)試l 如圖，斜探頭分別入射到試塊的二個(gè)圓上，左右移動(dòng)探頭找到最大反射回波；探頭入射點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的刻度即Kl 探頭K值的選擇原則: (1)聲束掃查到整個(gè)焊縫截面; (2)聲束盡量垂直于主要缺陷; (3)有足夠的靈敏度和信噪比; (4)有利于防止出現(xiàn)偽缺陷波。三、聲束偏轉(zhuǎn)角測(cè)定l 概念：主聲束中心線與聲軸間的夾角稱為聲軸偏轉(zhuǎn)角。l 測(cè)定：探頭置于試塊面上，旋轉(zhuǎn)移動(dòng)找到最大回波，測(cè)定探頭中心線與試塊上表面垂線間的夾角。 錄象：入射點(diǎn)、前沿、斜探頭K值測(cè)試5.3 對(duì)曲面工件的校準(zhǔn) （略）5.4 距離-波幅曲線及校準(zhǔn)一、

26、概念： 描述同一反射體在不同聲程時(shí)，其反射回波幅值關(guān)系的曲線稱為距離-波幅曲線。二、距離-波幅（分貝）曲線的繪制 1.測(cè)探頭入射點(diǎn)、K值。調(diào)掃描速度（通常調(diào)深度1：1）； 2.衰減器值定52dB（設(shè)定），在CSK-IIIA試塊上調(diào)增益使10mm深的1×6孔的最高回波達(dá)基準(zhǔn)的60%，依次測(cè)20、30,填入下表，并依次數(shù)據(jù)畫出曲線三、距離-波幅（面板）曲線的繪制1.測(cè)探頭入射點(diǎn)、K值。調(diào)掃描速度（通常調(diào)深度1：1）；2. 在CSK-IIIA試塊上調(diào)增益找到10mm深的1×6孔的最高回波達(dá)基準(zhǔn)的100%，在面板上標(biāo)記,記下dB值（例如選定30dB）。3.固定增益衰減器，分別測(cè)得2

27、0、30、4090處的1×6孔的最高回波并標(biāo)注出相應(yīng)的,連接各點(diǎn)便成面板曲線。該曲線為1×6缺陷。4. 衰減器值調(diào)到30-9=21dB,為評(píng)定線即1×6 - 95. 衰減器值調(diào)到30-3=27dB,為定量線即1×6 - 36. 衰減器值調(diào)到30+5=35dB,為判廢線即1×6+5四、距離-波幅曲線的校準(zhǔn)l 掃描量程的復(fù)核 如果距離波幅曲線上任意一點(diǎn)在掃描線上的偏移超過(guò)掃描讀數(shù)的10，則掃描量程應(yīng)予以修正，并在檢測(cè)記錄中加以標(biāo)明。l 距離波幅曲線的復(fù)核 復(fù)核時(shí)，校核應(yīng)不少于3點(diǎn)。如曲線上任何一點(diǎn)幅度下降2d，則應(yīng)對(duì)上一次以來(lái)所有的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行復(fù)檢

28、；如幅度上升2d，則應(yīng)對(duì)所有的記錄信號(hào)進(jìn)行重新評(píng)定。5.4 AVG（DGS）曲線一、概念 表示回波聲程、幅度（dB）和缺陷之間關(guān)系的曲線稱為AVG曲線?？捎糜阱懠z測(cè)時(shí)缺陷的面積當(dāng)量計(jì)算。 聲程以直探頭的近場(chǎng)區(qū)為單位，用A表示 缺陷以探頭的直徑為單位，用G表示 幅值以初始波高為單位，用V表示 -缺陷回波幅值 Vf -大平底回波幅值 Vb 換算關(guān)系為： 二、AVG曲線的類型 （1）通用AVG 按以上計(jì)算公式算得一組數(shù)據(jù)做出的曲線圖稱為通用AVG曲線。 （2）實(shí)用AVG 實(shí)用AVG曲線是在通用AVG曲線的基礎(chǔ)上經(jīng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后得到的。 實(shí)用AVG曲線的坐標(biāo)均以十進(jìn)制。 三、AVG曲線的應(yīng)用例：5.6

29、耦合介質(zhì)一、概念l 為了排除探頭與工件表面之間的空氣，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。l 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。此外耦合劑還有減少摩擦的作用。二、耦合效果與聲阻抗有關(guān)，聲阻抗大耦合性能好。三 、耦合介質(zhì)的種類l 甘油聲阻抗高，耦合性能好，常用于一些重要工件的精確探傷，但價(jià)格較貴，對(duì)工件有腐蝕作用。l 水玻璃的聲阻抗較高，常用于表面粗糙的工件探傷，但清洗不太方便，且對(duì)工件有腐蝕作用。l 水的來(lái)源廣，價(jià)格低，常用于水浸探傷，但易使工件生銹。l 機(jī)油和變壓器油粘度、流動(dòng)性、附著力適當(dāng)，對(duì)工件無(wú)腐蝕、價(jià)格也不貴，因此是目

30、前應(yīng)用最廣的耦合劑l 超聲波探傷中常用耦合劑有機(jī)油、變壓器油、甘油、水、水玻璃等。它們的聲阻抗Z 如下： 耦合劑 機(jī)油 水 水玻璃 甘油 Z×106kg/m2·s 1.28 1.5 2.17 2.43l 此外，近年來(lái)化學(xué)漿糊也常用來(lái)作耦合劑，耦合效果比較好。l 影響耦合的主要因素有：耦合層的厚度，耦合劑的聲阻抗，工件表面粗糙度和工件形狀。7. 法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)條件和規(guī)程7.1 與超聲檢測(cè)特別有關(guān)的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件（1）GB/T 11345-89 鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果的分級(jí)（2）JB4730-94 壓力容器無(wú)損檢測(cè)（將修訂為鍋爐、容器和管道標(biāo)準(zhǔn)）l 壓力容器

31、原材料和另部件的超聲檢測(cè)，共有六個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：鋼板、鍛件、復(fù)合鋼板、高壓無(wú)縫鋼管、高壓螺栓、奧氏體鋼鍛件l 壓力容器焊縫的超聲檢測(cè)，共有三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)： 鋼焊縫、不銹鋼堆焊層焊縫、鋁焊縫 （3）GB/T 15830-95 鋼制管道對(duì)接環(huán)焊縫超聲波探傷方法和檢驗(yàn)結(jié)果的分級(jí) （4）GB/T6402-1991 鋼鍛件超聲波檢驗(yàn)方法 與超聲檢測(cè)特別有關(guān)的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件 （5）ZBJ 04 001 A型脈沖反射式超聲探傷系統(tǒng)工作性能測(cè)試方法 （6）ZBY 230 A型脈沖反射式超聲探傷儀通用技術(shù)條件 （7）ZBY 231 超聲探傷用探頭性能測(cè)試方法 （8）ZBY 232 超聲探傷用1#標(biāo)準(zhǔn)試塊技術(shù)條件7.2

32、缺陷評(píng)定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) （1）焊縫：JB 4730-94 標(biāo)準(zhǔn)P45：9.1.6-9.1.8.4 “ 9·1·6 缺陷定量檢測(cè) 9·1·6·1 靈敏度應(yīng)調(diào)到定量線靈敏度。 9·1·6·2 對(duì)所有反射波幅超過(guò)定量線的缺陷，均應(yīng)確定其位置、最大反射波幅和缺陷當(dāng)量。9·1·6·3 缺陷定量 應(yīng)根據(jù)缺陷最大反射波幅確定缺陷當(dāng)量直徑或缺陷指示長(zhǎng)度。 a· 缺陷當(dāng)量直徑，用當(dāng)量平底孔直徑表示，主要用于直探頭檢測(cè)，可采用公式計(jì)算，距離波幅曲線和試塊對(duì)比來(lái)確定缺陷當(dāng)量尺寸。 b·缺陷指

33、示長(zhǎng)度的測(cè)定采用以下： （1）當(dāng)缺陷反射波只有一個(gè)高點(diǎn)，且位于II 區(qū)時(shí)，用6dB法測(cè)其長(zhǎng)度。 （2）當(dāng)缺陷反射波峰值起伏變化，有多個(gè)高點(diǎn)，且位于II 區(qū)時(shí)，應(yīng)以端點(diǎn)6dB法測(cè)其長(zhǎng)度。 （3）當(dāng)缺陷反射波峰位于 I 區(qū)，如認(rèn)為有必要記錄時(shí)，將探頭左右移動(dòng)，使波幅降到評(píng)定線，以此測(cè)定缺陷指示長(zhǎng)度。9·1·7缺陷評(píng)定9·1·7·1 超過(guò)評(píng)定線的信號(hào)應(yīng)注意其是否具有裂紋等 危害性缺陷特征，如有懷疑時(shí)，應(yīng)采取改變探頭K值 、增加檢測(cè)面、觀察動(dòng)態(tài)波型并結(jié)合結(jié)構(gòu)工藝特征判定，如對(duì)波型不能判斷時(shí)，應(yīng)輔以其它檢測(cè)方法作綜合判定。9·1·7&

34、#183;2 缺陷指示長(zhǎng)度小于10mm時(shí)按5mm計(jì)。9·1·7·3 相鄰兩 缺陷在一直線上，其間距小于其中較小缺陷長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)作為一條缺陷處理，以兩 缺陷長(zhǎng)度之和作為其指示長(zhǎng)度（不考慮間距）。9·1·8 缺陷等級(jí)評(píng)定9·1·8·1不容許存在下列缺陷： a· 反射波幅位于判廢線及III 區(qū)的缺陷； b· 檢測(cè)人員判定為裂紋等危害性的缺陷。9·1·8·2 最大反射波幅位于II 區(qū)的缺陷，根據(jù)其缺陷指示長(zhǎng)度按表96的規(guī)定予以評(píng)級(jí)。9·1·8·3

35、 最大反射波幅低于定量線的非裂紋類缺陷，均評(píng)為 級(jí)。9·1·8·4 不合格的缺陷應(yīng)予以返修。返修部位及熱影響區(qū)仍按本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)和等級(jí)評(píng)定。 表9-6見書本 缺陷評(píng)定舉例： 例1 焊縫厚度T=40mm，在500mm長(zhǎng)的焊縫內(nèi)發(fā)現(xiàn)位于區(qū)的缺陷，其指示長(zhǎng)度為14mm 一個(gè)，7mm 一個(gè)，3mm 一個(gè)，缺陷間距如圖所示。試評(píng)定該焊縫符合JB4730-94標(biāo)準(zhǔn)幾級(jí)？解：根據(jù)JB4730-94標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：該缺陷在區(qū)，需要按指示長(zhǎng)度定級(jí)。先按級(jí)判定： 1/3T=13.3 而單個(gè)缺陷1413.3 不符合級(jí)；按級(jí)判定： 2/3T=26.6 而單個(gè)缺陷1426.6 單個(gè)缺陷符合 級(jí)；

36、再看累積指示長(zhǎng)度總和 級(jí)焊縫在4.5T焊縫長(zhǎng)度范圍內(nèi)，多個(gè)缺陷的累積指示長(zhǎng)度總和L不應(yīng)超過(guò)T，按照“缺陷指示長(zhǎng)度小于10mm，按5mm計(jì)”的規(guī)定，指示長(zhǎng)度總和應(yīng)為： L=14+5+5=24mm， 24mm40mm(T) 符合級(jí)規(guī)定。 答:該缺陷符合標(biāo)準(zhǔn)級(jí)要求。例2 焊縫厚度T=100mm，在1000mm焊縫內(nèi)發(fā)現(xiàn)波幅為1×6 + 2dB 的缺陷三個(gè)，其指示長(zhǎng)度14mm、7mm、3mm，缺陷之間的間距如圖所示。試評(píng)定該焊縫符合JB4730-94標(biāo)準(zhǔn)幾級(jí)？解：根據(jù)JB4730-94標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：1×6 + 2dB該缺陷在區(qū)，需要按指示長(zhǎng)度定級(jí)。 先按級(jí)判定： 1/3T=33.3 而14與7之間的間距4小于7 單個(gè)缺陷為19（14+5）33.3 符合級(jí)； 單個(gè)缺陷