無損檢測資料

第1章無損檢測(jiǎncè)概論1.1材料無損檢測的意義1.1.1材料無損檢測的概念材料無損檢測，即指不損傷產(chǎn)品又能發(fā)現(xiàn)缺陷的檢測方法或技術(shù)，亦稱為無損探傷，屬于非破壞性檢測方法的范疇(fànchóu)。它與某些破壞性檢測方法，如力學(xué)性能檢驗(yàn)、化學(xué)分析試驗(yàn)、金相檢驗(yàn)等具有很強(qiáng)的互補(bǔ)性。尤其適合成品檢驗(yàn)和在役運(yùn)行產(chǎn)品的檢驗(yàn)。無損檢測的英文縮寫為：NDT（non－destructivetest）。第一頁，共89頁。1.1.2對實(shí)際工程材料的辨證認(rèn)識材料力學(xué)對于材料的認(rèn)識是基于“均勻性、連續(xù)性和小變形假設(shè)”來討論問題的。而實(shí)際工程材料及產(chǎn)品在制造過程中，往往因冶金、結(jié)構(gòu)、工藝因素(yīnsù)的復(fù)雜性及操作人員技術(shù)水平的差異，即使按照同一工藝規(guī)程操作，也往往會產(chǎn)生各種各樣的工藝缺陷?？傊?，實(shí)際工程材料和構(gòu)件并不那麼理想，有缺陷是絕對的，沒有缺陷則是相對的。第二頁，共89頁。工藝缺陷(quēxiàn)舉例鑄件：可能有縮孔、疏松、冷隔、裂紋等；焊件：可能有氣孔、夾雜、未熔合、未焊透以及焊接裂紋等；鍛件：往往有裂紋、褶皺、夾層等；熱處理件：也可能出現(xiàn)裂紋、偏析、組織粗大(cūdà)等等。第三頁，共89頁。1.1.3材料無損檢測的意義(1)質(zhì)量、安全保證——即控制產(chǎn)品質(zhì)量，保證設(shè)備安全運(yùn)行。①生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品的需要生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品，往往需要從原材料、試板，到零件、部件乃至最終產(chǎn)品，都進(jìn)行較嚴(yán)格的質(zhì)量把關(guān)，即實(shí)行全面質(zhì)量管理。而無損探傷技術(shù)恰好是必不可少的技術(shù)手段。②設(shè)備在役安全運(yùn)行期間跟蹤(gēnzōng)監(jiān)測的需要設(shè)備運(yùn)行期間也可能產(chǎn)生新的缺陷。如：應(yīng)力腐蝕裂紋、延遲裂紋、疲勞裂紋等等。需要定期或不定期地進(jìn)行質(zhì)量跟蹤(gēnzōng)，以保證其運(yùn)行的安全性。如核反應(yīng)堆中的壓力容器。第四頁，共89頁。

（2）工藝、技術(shù)(jìshù)保證——即改進(jìn)制造技術(shù)(jìshù)，優(yōu)化制造工藝；在新產(chǎn)品研制、新工藝制定過程中，對于某些工藝參數(shù)、工藝措施的確定，有時需要進(jìn)行嚴(yán)格的工藝評定，借助先進(jìn)的無損檢測技術(shù)(jìshù)可篩選出最佳規(guī)范，進(jìn)而制定出新產(chǎn)品的工藝規(guī)程，最終制造出合格的產(chǎn)品或優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。第五頁，共89頁。1.1.4區(qū)別適度檢驗(yàn)和過度檢驗(yàn)——無損檢測技術(shù)的兩面性事物總是一分為二的，都具有二重性。在產(chǎn)品制造和在役運(yùn)行過程中，及時、適度地采用無損檢測技術(shù)，是優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的重要保證。但是，過分地采用該項(xiàng)技術(shù)，也會延誤工期，同時無端提高生產(chǎn)成本。因此，應(yīng)參考(cānkǎo)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，合理選擇檢測工藝。這就是強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)性原則，正確處理好質(zhì)量檢測與降低生產(chǎn)成本和生產(chǎn)周期的關(guān)系！第六頁，共89頁。1.2材料無損檢測的特點(diǎn)及檢測依據(jù)1.2.1材料無損檢測的特點(diǎn)材料無損檢測技術(shù)主要(zhǔyào)用于未知工藝缺陷的檢驗(yàn)。它是對破壞性檢驗(yàn)的補(bǔ)充和完善。其特點(diǎn)是：①非破壞性——是指在獲得檢測結(jié)果的同時，除了剔除不合格品外，不損失零件。因此，檢測規(guī)模不受零件多少的限制，既可抽樣檢驗(yàn)，又可在必要時采用普檢。因而，更具有靈活性（普檢、抽檢均可）和可靠性。第七頁，共89頁。

②互容性——即指檢驗(yàn)方法的互容性，即：同一零件可同時或依次采用不同的檢驗(yàn)方法；而且又可重復(fù)地進(jìn)行同一檢驗(yàn)。這也是非破壞性帶來的好處。③動態(tài)性——這是說，無損探傷方法可對使用中的零件進(jìn)行檢驗(yàn)，而且能夠適時考察產(chǎn)品運(yùn)行期的累計影響。因而，可查明結(jié)構(gòu)的失效機(jī)理。④嚴(yán)格性——是指無損檢測技術(shù)的嚴(yán)格性。首先無損檢測需要專用(zhuānyòng)儀器、設(shè)備；同時也需要專門訓(xùn)練的檢驗(yàn)人員，按照嚴(yán)格的規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作。第八頁，共89頁。

⑤檢驗(yàn)結(jié)果的分歧性——不同的檢測(jiǎncè)人員對同一試件的檢測(jiǎncè)結(jié)果可能有分歧。特別是在超聲波檢驗(yàn)時，同一檢驗(yàn)項(xiàng)目要由兩個檢驗(yàn)人員來完成。需要“會診”！概括起來,無損檢測(jiǎncè)的特點(diǎn)是：非破壞性、互容性、動態(tài)性、嚴(yán)格性以及檢測(jiǎncè)結(jié)果的分歧性等。應(yīng)注意揚(yáng)長避短，科學(xué)利用！第九頁，共89頁。1.2.2實(shí)施無損檢驗(yàn)的依據(jù)①產(chǎn)品圖樣圖樣是生產(chǎn)中使用的最基本的技術(shù)資料，也是加工、檢驗(yàn)的依據(jù)。尤其在圖樣的技術(shù)要求中，往往規(guī)定了原材料、零件、產(chǎn)品的質(zhì)量等級、具體要求以及是否需要作無損檢驗(yàn)等等。②相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)企業(yè)(qǐyè)往往要貫徹相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如：企業(yè)(qǐyè)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)、國際標(biāo)準(zhǔn)等等。這些都是產(chǎn)品加工的指導(dǎo)性文件，自然也是實(shí)施無損檢測的指導(dǎo)性文件。在具體標(biāo)準(zhǔn)中，往往詳細(xì)規(guī)定了檢驗(yàn)對象、檢驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)模等等。第十頁，共89頁。③技術(shù)文件產(chǎn)品生產(chǎn)工藝部門下達(dá)的各種技術(shù)文件，如工藝規(guī)程、檢驗(yàn)卡片、產(chǎn)品檢驗(yàn)報告、返修單等等。有時還要追加或改變檢驗(yàn)要求等等。④訂貨合同某些產(chǎn)品的特殊檢驗(yàn)要求、質(zhì)量控制的條款，有時可能較詳細(xì)的強(qiáng)調(diào)在訂貨合同中，應(yīng)引起特別(tèbié)注意。第十一頁，共89頁。第2章超聲波檢測(jiǎncè)本章提要：超聲檢測（UT）是利用其在物質(zhì)中傳播、界面反射、折射(zhéshè)(產(chǎn)生波型轉(zhuǎn)換)和衰減等物理性質(zhì)來發(fā)現(xiàn)缺陷的一種無損檢測方法，應(yīng)用較為廣泛。按其工作原理不同分為：共振法、穿透法、脈沖反射法超聲檢測；按顯示缺陷方式不同分為：A型、B型、C型、3D型超聲檢測；按選用超聲波波型不同分為：縱波法、橫波法、表面波法超聲檢測；第十二頁，共89頁。按聲耦和方式不同分為：直接接觸法、液浸法超聲檢測；由于時間有限，本章(běnzhānɡ)將重點(diǎn)介紹：脈沖反射法原理、直接接觸法、A型顯示方式、縱波法、橫波法

第十三頁，共89頁。

2.1超聲波檢測物理(wùlǐ)基礎(chǔ)2.1.1超聲波的物理本質(zhì)它是頻率(pínlǜ)大于2萬赫茲的機(jī)械振動在彈性介質(zhì)中的轉(zhuǎn)播行為。即超聲頻率(pínlǜ)的機(jī)械波。一般地說，超聲波頻率(pínlǜ)越高，其能量越大，探傷靈敏度也越高。超聲檢測常用頻率(pínlǜ)在0.5～10MHZ。第十四頁，共89頁。2.1.2超聲波的產(chǎn)生（發(fā)射）與接收(1)超聲波的產(chǎn)生機(jī)理——利用了壓電材料的壓電效應(yīng)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，某些晶體材料（如石英(shíyīng)晶體）做成的晶體薄片，當(dāng)其受到拉伸或壓縮時，表面就會產(chǎn)生電荷；此現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)；反之，當(dāng)對此晶片施加交變電場時，晶體內(nèi)部的質(zhì)點(diǎn)就會產(chǎn)生機(jī)械振動，此現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。具有壓電效應(yīng)的晶體材料就稱為壓電材料。第十五頁，共89頁。壓電效應(yīng)(yādiànxiàoyìng)壓電效應(yīng)(yādiànxiàoyìng)圖解＋/－b.施加交流電場時內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生振動拉伸或壓縮時表面產(chǎn)生電荷－－－－－－－－＋＋＋＋＋＋＋＋正壓電效應(yīng)～－/＋逆壓電效應(yīng)

第十六頁，共89頁。

(2)超聲波的發(fā)射與接收①發(fā)射——在壓電晶片制成的探頭中，對壓電晶片施以超聲頻率的交變電壓，由于逆壓電效應(yīng)，晶片中就會產(chǎn)生超聲頻率的機(jī)械振動——產(chǎn)生超聲波；若此機(jī)械振動與被檢測的工件較好地耦合，超聲波就會傳入工件——這就是超聲波的發(fā)射。②接收——若發(fā)射出去的超聲波遇到界面被反射回來，又會對探頭的壓電晶片產(chǎn)生機(jī)械振動，由于正壓電效應(yīng)，在晶片的上下(shàngxià)電極之間就會產(chǎn)生交變的電信號。將此電信號采集、檢波、放大并顯示出來，就完成了對超聲波信號的接收。可見，探頭是一種聲電換能元件，是一種特殊的傳感器，在探傷過程中發(fā)揮重要的作用。第十七頁，共89頁。2.1.3超聲波波型的分類(fēnlèi)按質(zhì)點(diǎn)的振動方向與聲波的傳播方向之間的關(guān)系分為：（1）縱波L——介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向一致；（2）橫波S——介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向垂直；（3）表面波R——介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)沿介質(zhì)表面做橢圓運(yùn)動；又稱瑞利波；（4）板波——板厚與波長相當(dāng)?shù)谋“逯袀鞑サ某暡ǎ宓膬杀砻娼橘|(zhì)質(zhì)點(diǎn)沿介質(zhì)表面做橢圓運(yùn)動，板中間也有超聲波傳播。又稱蘭姆波；第十八頁，共89頁。注意！①液體和氣體介質(zhì)（不能傳遞切向力）中，只能傳播縱波?、谕?tóngyī)介質(zhì)中，聲速的關(guān)系有：CL>CS>CR③同一(tóngyī)介質(zhì)中，聲速、波長、頻率之間的關(guān)系為：C=λ·f=常數(shù)。第十九頁，共89頁。按超聲波振動持續(xù)時間分為：(1)連續(xù)波——在有效作用時間內(nèi)聲波不間斷地發(fā)射；

(2)脈沖波——在有效作用時間內(nèi)聲波以脈沖方式間歇(jiànxiē)地發(fā)射。

注意:超聲波檢測過程常采用脈沖波。第二十頁，共89頁。2.1.4超聲波的基本性質(zhì)(1)具有良好的指向性：直線傳播，符合幾何光學(xué)定律；象光波一樣，方向性好；束射性，象手電筒的光束一樣，能集中在超聲場內(nèi)定向輻射。聲束的擴(kuò)散角滿足如下關(guān)系：θ=arcsin1.22(λ/D)(2-1)可見，波長(bōcháng)越短，擴(kuò)散角θ越小，聲能越集中。第二十一頁，共89頁。(2)具有較強(qiáng)的穿透性，但有衰減；穿透性——來自于它的高能量，因?yàn)槁晱?qiáng)正比于頻率的平方；所以，超聲波的能量比普通聲波大100萬倍！可穿透金屬達(dá)數(shù)米！衰減性——源于三個方面：擴(kuò)散、散射(sǎnshè)和吸收；（3）只能在彈性介質(zhì)中傳播，不能在真空（空氣近似看成真空）中傳播；強(qiáng)調(diào)：橫波不能在氣體、液體中傳播！表面波看作是縱波與橫波的合成，所以，也不能在氣體、液體中傳播！第二十二頁，共89頁。

（4）遇到界面將產(chǎn)生反射、折射和波型轉(zhuǎn)換現(xiàn)象；（5）對人體無害——優(yōu)于射線(shèxiàn)的性質(zhì)。主聲軸

N近場區(qū)長度(chángdù)N=D2/4λ超聲場及近場區(qū)

壓電晶片第二十三頁，共89頁。

2.2超聲波在介質(zhì)(jièzhì)中的傳播2.2.1超聲波在金屬(jīnshǔ)中的衰減定律超聲波在金屬(jīnshǔ)中主要的衰減原因是散射和擴(kuò)散；在液體中主要是吸收。研究表明，超聲波在金屬(jīnshǔ)中的衰減規(guī)律可用下面的關(guān)系式表達(dá)：PX=P0·e-α·x(2-2)α——衰減系數(shù)；dB/mx——聲束傳播的距離，即聲程m。第二十四頁，共89頁。(2-2)式表明，超聲波的聲壓在其傳播的路徑上，呈負(fù)指數(shù)規(guī)律衰減。這里強(qiáng)調(diào)指出：衰減系數(shù)α為頻率f4和晶粒尺寸d3的函數(shù)。所以，粗晶檢測時，應(yīng)適當(dāng)降低超聲波頻率，彌補(bǔ)能量的不足(bùzú)。研究表明，聲壓p與超聲波探傷儀示波屏上的波高h(yuǎn)成正比關(guān)系：p1/p2=h1/h2(2-3)實(shí)際探測時，超聲波探傷儀示波屏上的波高h(yuǎn)能夠反映聲波的衰減狀況。第二十五頁，共89頁。

2.3超聲波在介質(zhì)(jièzhì)中的傳播2.3.1超聲波在異質(zhì)界面處產(chǎn)生的各種(ɡèzhǒnɡ)現(xiàn)象(1)垂直入射異質(zhì)界面時的透射、反射及繞射①透射與反射②反射系數(shù)K=W反/W入×100%W透W反w入第二十六頁，共89頁。③常見(chánɡjiàn)材料之間的界面反射系數(shù)

界面材料反射系數(shù)K%鋼—鋼

0鋼—變壓器油81鋼—有機(jī)玻璃77鋼——水88有機(jī)玻璃—變壓器油

17鋼——空氣

100有機(jī)玻璃——空氣100第二十七頁，共89頁。

④反射現(xiàn)象的辯證分析反射現(xiàn)象：對發(fā)射超聲波不利(bùlì)；對脈沖反射法接收有利。⑤影響反射系數(shù)K的因素反射系數(shù)K值的大小，決定于相鄰介質(zhì)的聲阻抗之差：ΔZ=|Z2－Z1|ΔZ越大，K值越大。而與何者為第一介質(zhì)無關(guān)。第二十八頁，共89頁。關(guān)于(guānyú)聲阻抗聲阻抗Z——表示聲場中介質(zhì)對質(zhì)點(diǎn)振動的阻礙作用。指超聲波在介質(zhì)中傳播(chuánbō)時，任一點(diǎn)的聲壓p與該點(diǎn)速度振幅V之比。定義式聲阻抗Z=p/V(2-4)數(shù)值表征Z=ρ·CL(2-5)氣體、液體、金屬之間聲阻抗之比約為：1：3000：8000。第二十九頁，共89頁。⑥繞射現(xiàn)象當(dāng)界面尺寸(chǐcun)df<λ/2時，聲波能繞過缺陷界面而繼續(xù)向前傳播的現(xiàn)象，叫作繞射。因此，要想提高探傷靈敏度，必須提高頻率f,以便發(fā)現(xiàn)更小的缺陷。超聲波的繞射現(xiàn)象(xiànxiàng)第三十頁，共89頁。(2)傾斜入射異質(zhì)界面的反射(fǎnshè)、折射和波型轉(zhuǎn)換①參考圖S1L1S2L2

α

αｓ

αLβｓ

βLLoL——入射縱波；α——縱波入射角；L1——反射縱波；αL——縱波L1反射角；S1——反射橫波(héngbō)；αｓ——橫波(héngbō)S1反射角；L2——折射縱波；βL——縱波L2折射角；S2——折射橫波(héngbō)；βｓ——橫波(héngbō)S2折射角。第三十一頁，共89頁。②斯涅耳定律(dìnglǜ)：（2－6)S1L1S2L2

α

αｓ

αLβｓ

βLL第三十二頁，共89頁。(2)臨界角的討論及其應(yīng)用意義(yìyì)因CL=CL1;α=αL;由（2-6）式可推知:（2-7）（2-8）臨界角的討論：當(dāng)取有機(jī)玻璃為第一介質(zhì)，鋼為第二介質(zhì)時，即有：CL1<CL2,CL1<CS2<CL2,必有α<βS<βL；且α，βS，βL；第三十三頁，共89頁。故當(dāng)βL=90°時，第二介質(zhì)中只有橫波。此時對應(yīng)的縱波入射角α；叫作第一臨界角，記為α1m。這時，α1m=27.6°。當(dāng)α，使βs=90°時，第二介質(zhì)中只有表面波。此時對應(yīng)的縱波入射角α叫作第二臨界角，記為α2m=57.6。臨界角的應(yīng)用：斜探頭設(shè)計(shèjì)時，應(yīng)保證聲波的入射角介于第一臨界角、第二臨界角之間。第三十四頁，共89頁。2.4超聲波檢測(jiǎncè)原理本節(jié)重點(diǎn)講解:A型脈沖反射法超聲波檢測原理。在實(shí)際應(yīng)用中以該法為主。2.4.1A型脈沖反射法超聲波檢測原理(1)原理：A型脈沖反射法超聲波檢測就是(jiùshì)利用超聲波在傳播過程中，遇到聲阻抗較大的異質(zhì)界面時，將產(chǎn)生反射的原理來實(shí)現(xiàn)對內(nèi)部缺陷檢測的。第三十五頁，共89頁。(2)實(shí)現(xiàn)方法：該法采用單一探頭——既作發(fā)射器件，又作接收元件，以脈沖方式間歇地向工件發(fā)射超聲波；接受到的回波信號(xìnhào)經(jīng)功能電路放大、檢波后，在探傷儀的示波屏上，以脈沖信號(xìnhào)顯示出來。(3)信號(xìnhào)的解讀：根據(jù)探傷儀示波屏上，始波T、傷波F、底波B的有無、大小及其在時基軸上的位置可判斷工件內(nèi)部缺陷的有無、大小和位置。見下圖：第三十六頁，共89頁。示例(shìlì)直探頭缺陷(quēxiàn)顯示a.無缺陷(quēxiàn)b.小缺陷(quēxiàn)c.大缺陷(quēxiàn)TBTTBFF第三十七頁，共89頁。示波屏特征(tèzhēng)小結(jié)（a）無缺陷——示波屏上只有始波T和底波B，而且底波較高；（b）有小缺陷——示波屏上不僅有始波T和底波B；而其間還有傷波F;相對（a）無缺陷的情況(qíngkuàng)，底波變矮；（c）有大缺陷——示波屏上只有始波T和傷波F,沒有底波B。相對（b）而言，傷波變高。第三十八頁，共89頁。2.5脈沖反射法超聲波檢測(jiǎncè)技術(shù)點(diǎn)內(nèi)容提要：從根本上說，超聲波檢測技術(shù)的基本任務(wù)就是：①通過調(diào)節(jié)探傷系統(tǒng)的靈敏度和調(diào)整操作手法，有效的發(fā)現(xiàn)缺陷；②發(fā)現(xiàn)缺陷后，能夠準(zhǔn)確的給缺陷定性、定量、定位；③根據(jù)工藝要求,提出返修建議及相關(guān)的探傷工藝；④按規(guī)定格式，出具檢測報告。本節(jié)將根據(jù)上述任務(wù)，重點(diǎn)(zhòngdiǎn)介紹兩種探傷方法。第三十九頁，共89頁。

2.5.1垂直入射法（直探頭，縱波法探傷技術(shù)）①定義：采用直探頭將聲束垂直入射工件的探傷方法；該法利用(lìyòng)的聲波類型為縱波，故有縱波法之稱。簡記：垂直入射法=直探頭法=縱波法②缺陷顯示方式：以回波在時基線上的位置、脈沖大小反映缺陷的情況。③應(yīng)用特點(diǎn)：能夠發(fā)現(xiàn)與探測面平行或接近平行的面積型缺陷和體積型缺陷。對體積型缺陷的檢出率較高。第四十頁，共89頁。④缺陷的定位：缺陷就在探頭的正下方！從三維定位的角度，需給出三個坐標(biāo)：x,y,z；其中，在探測面上的水平坐標(biāo)x,y可直接用鋼板尺量??；而缺陷的埋藏深度坐標(biāo)z（習(xí)慣上用h表示(biǎoshì)）可根據(jù)傷波可根據(jù)傷波F在時基線上的位置，按比例關(guān)系確定:h=(tf/tb)·δ=n·tf式中，tf—傷波脈沖前沿在示波屏?xí)r基線上的刻度值；tb—底波在示波屏?xí)r基線上的刻度值；δ—被檢測試件的厚度值；n—比例系數(shù);n=δ/tb。第四十一頁，共89頁。⑤缺陷的定量a.當(dāng)缺陷尺寸大于聲束直徑時，采用移動測長法；即半波(bànbō)高法。圖示如下：缺陷長度探頭移動距離6db波高波高包絡(luò)線

探頭第四十二頁，共89頁。b.缺陷(quēxiàn)尺寸小于聲束直徑時，采用當(dāng)量法；當(dāng)量法的基本思想：在一定的探傷靈敏度條件下，將已知形狀、尺寸的人工反射體的回波與實(shí)際檢測到的缺陷(quēxiàn)回波相對比，若二者的聲程、回波高度相等，則這個已知人工反射體的相關(guān)尺寸可視為該實(shí)際缺陷(quēxiàn)的“缺陷(quēxiàn)當(dāng)量”?？梢姰?dāng)量法應(yīng)該選擇恰當(dāng)?shù)膶Ρ仍噳K。設(shè)計適當(dāng)?shù)木嚯x尺寸和人工反射體的尺寸；得到“探測距離與波幅曲線”；第四十三頁，共89頁。

當(dāng)量法的距離——波幅(bōfú)曲線示意圖對比試(bǐshi)塊25050孔徑(kǒngjìng)可改變?yōu)椋害?，Φ3，Φ4，Φ6；探頭平底孔距探測面的距離為：5，10，15，20，25，30，35，40，45第四十四頁，共89頁。

當(dāng)量(dāngliàng)法的距離——波幅曲線示意圖圖例(túlì)波幅(bōfú)距離mm評定線

定量線報廢線ⅠⅡⅢdB第四十五頁，共89頁。⑥缺陷的定性對于A型顯示的超聲波檢測來說，給缺陷定性是較復(fù)雜和困難的。需要了解檢測對象的材質(zhì)、工藝(gōngyì)、缺陷位置、空間位向、信號大小、特征等多方面的信息。缺陷性質(zhì)不同，其波形特征各異；在探頭移動時，也會表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)。要做動態(tài)分析！第四十六頁，共89頁。舉例點(diǎn)狀缺陷的波幅較低，當(dāng)探頭作環(huán)繞掃查時，信號反映遲鈍；夾渣群則呈連串的波峰，而且波形雜亂；裂紋和未焊透等平面缺陷的回波高而陡峭，對探頭轉(zhuǎn)角掃查反映敏感；特別是回波信號往往隨探頭的掃查方式改變而發(fā)生不同(bùtónɡ)的變化。其變化規(guī)律需操作者積累豐富的經(jīng)驗(yàn)。各種現(xiàn)代超聲檢測技術(shù)的出現(xiàn)，大大提高了缺陷定性的準(zhǔn)確性。第四十七頁，共89頁。2.5.2斜角探傷法（斜探頭，橫波法）(1)定義：采用斜探頭將聲束傾斜入射工件(gōngjiàn)探傷面進(jìn)行檢測的方法，簡稱斜射法。在具體檢測中，采用橫波探傷，因此，又稱橫波法。(2)斜探頭的主要參數(shù):①橫波折射角βｓ；簡稱折射角β；②探頭K值:K=tgβ.③超聲波頻率:f.第四十八頁，共89頁。(3)示波屏上的缺陷顯示(xiǎnshì)情況：TTTFB’a.無缺陷(quēxiàn)b.有缺陷(quēxiàn)c.端角波第四十九頁，共89頁。(4)幾何關(guān)系術(shù)語入射點(diǎn)o；前沿長度b—聲波入射點(diǎn)至探頭前端距離；折射角β；探頭K值，K=tgβ;跨距P1=2δ·tgβ=2Kδ;半跨距P0.5=K·δ;直射法—聲波未經(jīng)發(fā)射直接(zhíjiē)對準(zhǔn)缺陷；一次反射法—聲波只經(jīng)過一次反射就對準(zhǔn)了缺陷。第五十頁，共89頁。幾何(jǐhé)關(guān)系術(shù)語的圖解圖例(túlì):直射法＝一次波法；一次反射法＝二次波法oβBP1P0.5δbF缺陷水平距離L聲程Sh第五十一頁，共89頁。直射(zhíshè)法圖解K=tgβ=L/h缺陷水平(shuǐpíng)距離L=S·sinβ;缺陷深度h=S·cosβ；工件缺陷Lhβ第五十二頁，共89頁。一次反射(fǎnshè)法圖解L=S·sinβ=S·K/√1＋K2h=2δ－S·cosβ=2δ－L/K；工件(gōngjiàn)缺陷(quēxiàn)Lhβh第五十三頁，共89頁。（5）常用的掃查方式粗探——鋸齒型（W）掃查；又稱垂直—水平掃查；精探——轉(zhuǎn)角(zhuǎnjiǎo)、環(huán)繞、垂直、水平。

鉛直水平環(huán)繞轉(zhuǎn)角第五十四頁，共89頁。6）缺陷定位斜探頭定位的復(fù)雜性分析：缺陷定位的目的，就是在發(fā)現(xiàn)缺陷后，如何給出它的三維坐標(biāo)，并在圖紙上表示(biǎoshì)清楚。習(xí)慣上，采用直角坐標(biāo)來表示(biǎoshì)。即給出X,Y,h.參見下圖:工件XyLY=y＋LAAFLyhFA－A第五十五頁，共89頁。（6）缺陷定位重點(diǎn)講一種水平1:1定位法即斜探頭進(jìn)行焊縫缺陷定位的方法(fāngfǎ)。①首先完成水平1:1定位（借助標(biāo)準(zhǔn)試塊）由于已知探頭K值，故可直接計算L50和L100：其中，L50＝50K/√1＋K2;L100=2L50第五十六頁，共89頁。CSK-1A標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)試塊圖例(túlì)R50R10030091L50L100β100200第五十七頁，共89頁。

CTS-22型超聲波探傷儀面板(miànbǎn)圖衰減器增益脈沖移位深度微調(diào)深度粗調(diào)電源指示電源開關(guān)第五十八頁，共89頁。然后(ránhòu),利用CSK-1A標(biāo)準(zhǔn)試塊上的同心圓弧R50，R100為人工反射體，將斜探頭的入射點(diǎn)對準(zhǔn)同心圓弧R50，R100的圓心（此時回波最高），并利用水平移位旋紐和深度調(diào)節(jié)旋紐使同心圓弧R50，R100的回波分別對準(zhǔn)時基線上的L50和L100。這樣，就完成了水平1:1定位調(diào)節(jié)。此后的探傷過程千萬不要再動水平移位旋紐和深度調(diào)節(jié)旋紐。否則，就會破壞剛剛調(diào)好的定位關(guān)系。第五十九頁，共89頁。2.6超聲波探傷(tànshāng)系統(tǒng)2.6.1超聲波檢測系統(tǒng)組成(1)超聲波探頭；(2)超聲波探傷儀；（3）測試(cèshì)線；（4）試塊/工件；（5）耦合劑。第六十頁，共89頁。(1)探頭(tàntóu):①直探頭(tàntóu)

外殼(wàiké)壓電晶片引線(yǐnxiàn)阻尼塊

第六十一頁，共89頁。②斜探頭(tàntóu)o有機(jī)玻璃楔塊阻尼材料壓電晶片引線握柄外殼入射點(diǎn)第六十二頁，共89頁。斜探頭的參數(shù)(cānshù)選擇為了保證斜探頭檢測時，盡可能使用直射法或一次反射(fǎnshè)法探傷。應(yīng)注意：a.板厚較大時,選擇K值較小的探頭；按深度1:1定位法進(jìn)行初始定位。b.板厚較薄時,選擇K值較大的探頭；按水平1:1定位法進(jìn)行初始定位。第六十三頁，共89頁。

2）探傷儀衰減器增益脈沖移位深度微調(diào)深度粗調(diào)電源指示電源開關(guān)第六十四頁，共89頁。強(qiáng)調(diào)(qiángdiào)一點(diǎn)超聲波探傷儀在工作時，其始波T是不依賴探頭而存在的！這時因?yàn)椋菏疾ㄗ鳛橐环N標(biāo)志信號，直接通過(tōngguò)內(nèi)部電路饋送而來的，它不是反射信號！直探頭探傷時，要求始波前沿對準(zhǔn)0刻度！斜探頭探傷時，由于探頭內(nèi)部楔塊已經(jīng)有一段聲程S0，因此不再要求始波對準(zhǔn)0刻度！第六十五頁，共89頁。（3）試塊超聲波檢測，離不開試塊。其作用比象質(zhì)計還要大！試塊分為：標(biāo)準(zhǔn)試塊和對比試塊兩類。它們都是超聲波檢測的輔助工具。用來(yònɡlái)模擬各種工藝缺陷，對超聲檢測系統(tǒng)的靈敏度進(jìn)行調(diào)整！試塊中精心設(shè)計了各種人工反射體，并進(jìn)行了科學(xué)布置。第六十六頁，共89頁。標(biāo)準(zhǔn)試塊與對比試(bǐshi)塊的定義標(biāo)準(zhǔn)試塊(standardtestblock)指材質(zhì)、形狀和尺寸均經(jīng)主管機(jī)關(guān)或權(quán)威機(jī)構(gòu)鑒定的試塊。也叫校準(zhǔn)試塊。用于對超聲檢測裝置或系統(tǒng)的性能測試(cèshì)及靈敏度調(diào)整。對比試塊（referenceblock）用于調(diào)整超聲檢測系統(tǒng)靈敏度或比較缺陷大小的試塊。也叫參考試塊。一般采用與被檢材料特性相似的材料制成。第六十七頁，共89頁。標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)試塊示例(1)CS—1試塊尺寸(chǐcun)參數(shù)：高H=225mm；直徑(zhíjìng)Φ70mm；底部平底孔Φ2mm；孔深h=25mm.作用：標(biāo)定儀器靈敏度！第六十八頁，共89頁。試塊示例(shìlì)（2)CSK-1A試塊

R50R10030091L50L100β100200第六十九頁，共89頁。CSK-1A試塊的作用(zuòyòng)①標(biāo)定探頭K值；②測試分辨力；③測試探傷儀的水平(shuǐpíng)線性；④進(jìn)行斜探頭的垂直或水平(shuǐpíng)1：1定位；⑤測試斜探頭的入射點(diǎn)等等。第七十頁，共89頁。2.6.2超聲波探傷儀基本性能簡介（1）垂直(chuízhí)線性—回波波高與放大系統(tǒng)的回波電壓信號成正比關(guān)系的程度。因此，又稱為放大線性或波幅線性。它涉及對缺陷的定量。合格儀器一般要求≤8%。（2）水平線性—探傷儀示波屏?xí)r基線上的傷波前沿讀數(shù)與實(shí)際聲程成正比關(guān)系的程度。又稱時基線性、掃描線性或距離線性。它涉及對缺陷的定位。合格儀器一般要求≤2%。（3）動態(tài)范圍—回波波高從100％至完全消失，衰減器db值的改變量。一般大于26db。第七十一頁，共89頁。2.6.3超聲波檢測系統(tǒng)的組合性能相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)GB/T12604.1-90規(guī)定:超聲檢測系統(tǒng)——由超聲檢測儀器(yíqì)、探頭和電纜組成的系統(tǒng)。(1)組合靈敏度——用靈敏度余量來表示。指超聲檢測系統(tǒng)中，以一定電平（或波高）表示的標(biāo)準(zhǔn)缺陷探測靈敏度與最大探測靈敏度之間的差值。用db數(shù)表征。該值越大，表明該系統(tǒng)的組合靈敏度越好。即靈敏度余量越大。第七十二頁，共89頁。(2)組合盲區(qū)（deadzone）在一定探傷靈敏度下，從被檢件探測面到最近可探缺陷之間距離。換言之，在此區(qū)間內(nèi)，系統(tǒng)無法有效發(fā)現(xiàn)缺陷。注釋：發(fā)現(xiàn)不了缺陷——成為“盲”；一定范圍(fànwéi)內(nèi)都“發(fā)現(xiàn)不了缺陷”，便構(gòu)成“盲區(qū)”?。ńM合盲區(qū)測定是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之一）第七十三頁，共89頁。盲區(qū)的示意圖超聲波探傷儀示波屏T盲區(qū)100806040200F第七十四頁，共89頁。(3)組合分辨力（resolution）指超聲探傷系統(tǒng)能夠區(qū)分深度方向一定大小的兩個相鄰缺陷的能力。這一組合性能，需借助CSK-1A標(biāo)準(zhǔn)試塊來完成(wánchéng)。圖示如下：第七十五頁，共89頁。組合(zǔhé)分辨力測試圖示用CSK-1A試塊測探傷系統(tǒng)(xìtǒng)的組合分辨力

30091100200兩個(liǎnɡɡè)人工反射體直探頭85第七十六頁，共89頁。組合(zǔhé)分辨力測試圖示20～30％首先找到兩個反射體的回波A、B；將二者調(diào)至滿量程的20～30％；記下此時(cǐshí)的衰減器讀數(shù)S1.然后將回波(huíbō)A、B的谷底調(diào)至原來波高，即滿量程的20～30％；記下此時的衰減器讀數(shù)S2.最后計算出衰減器的改變量S=S1－S2即為該探傷系統(tǒng)的組合分辨力！第七十七頁，共89頁。第3章磁粉檢測(jiǎncè)本章提要(tíyào)：磁粉檢測（MT）與屬于表面檢測技術(shù)，工程應(yīng)用廣泛，行業(yè)十分重視,有相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)。本課程簡要介紹其基本原理、操作要點(diǎn)及適用性。

第七十八頁，共89頁。3.1檢測原理利用磁化材料或工件表面的漏磁場吸引磁粉顆?；虼艖乙褐械拇欧垲w粒，使其在具有較強(qiáng)漏磁場的位置集聚，從而(cóngér)形成磁痕達(dá)到顯示缺陷的效果。3.2檢測工藝預(yù)處理勵磁噴灑磁粉顆粒或磁懸液