第三單元超聲檢測的工藝

第三單元超聲檢測的工藝第一頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊一超聲檢測方法概述一、按照檢測原理分1.脈沖反射法超聲波探頭發(fā)射一脈沖超聲波進(jìn)入到被檢測工件內(nèi)，當(dāng)超聲波遇到異質(zhì)

界面（如缺陷處）時，產(chǎn)

生反射、透射和折射，根

據(jù)反射回波的情況來判斷

工件中缺陷的方法，稱為

脈沖反射法。

返回目錄第二頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊一超聲檢測方法概述（1）缺陷回波法根據(jù)超聲波檢測儀顯示屏上缺陷的反射回波情況來判斷缺陷有關(guān)信息的方法，稱為缺陷回波法。（2）底波法如果工件的材質(zhì)均勻、厚度一致，工件底面回波在超聲檢測儀顯示屏上的高度應(yīng)是基本不變的。當(dāng)工件中存在缺陷時，底波的高度會降低甚至消失。因此，可以根據(jù)底面回波的高度變化來判斷工件中的缺陷情況，這就是底波法。

返回目錄第三頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊一超聲檢測方法概述（3）多次底波法當(dāng)超聲波的能量較大，而工件厚度較小時，如果工件中存在缺陷，在出現(xiàn)缺陷波的同時，由于缺陷的反射和散射增加了聲能的損失，底面回波的次數(shù)會減少，高度依次降低的規(guī)律也會發(fā)生變化。

返回目錄第四頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊一超聲檢測方法概述2.穿透法

返回目錄第五頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊一超聲檢測方法概述3.共振法如果進(jìn)入工件的超聲波頻率可調(diào)，當(dāng)工件的厚度為超聲波的半波長的整數(shù)倍時，將引起共振，儀器顯示出共振的頻率。共振法常用于工件的測厚。二、按照使用的波型分類1.縱波法

返回目錄第六頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊一超聲檢測方法概述利用縱波完成對工件檢測的方法，稱為縱波法?？v波法可以分為垂直入射縱波法和小角度入射縱波法；縱波法還可分為單

晶探頭反射法和雙晶探頭反

射法和穿透法?？v波法常用于鍛件、鑄

件、板材及其他軋制件的檢

測，對于平行與檢測面的缺

陷檢出效果最佳。

返回目錄第七頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊一超聲檢測方法概述2.橫波法利用波型轉(zhuǎn)換得到的橫波進(jìn)行檢測的方法，稱為橫波法。 主要用于焊縫和管材的檢測，或者作為縱波法檢測的一種輔助手段，用以發(fā)現(xiàn)縱波法不易發(fā)現(xiàn)的缺陷。3.表面波法使用表面波進(jìn)行工件檢測的

方法，稱為表面波法。4.板波法使用板波進(jìn)行工件檢測的方法，稱為板波法。

返回目錄第八頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊一超聲檢測方法概述三、按照探頭的接觸方式分類1.直接接觸法在檢測時，探頭與工件之間僅涂有很薄的一層耦合劑層，因此可以看作兩者直接接觸，這種探傷方法稱為直接接觸法。2.液浸法在檢測時，探頭與工件之間充滿一定厚度的液體介質(zhì)耦合劑，超聲波先通過液體介質(zhì)后再進(jìn)入工件，這種探傷方法稱為液浸法，

返回目錄第九頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊一超聲檢測方法概述液浸法：a全浸沒式b噴液式c通水式d滿溢式

返回目錄第十頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊一超聲檢測方法概述四、按照使用探頭的數(shù)目分類1.單探頭法2.雙探頭法

返回目錄并列式交叉式V形式K形式串列時3.多探頭法使用兩個以上的探頭成對地組合在一起進(jìn)行探傷的方法，稱為多探頭法。第十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊一超聲檢測方法概述多探頭法

返回目錄小結(jié)超聲檢測的方法很多，如縱波法、橫波法、接觸法、液浸法等。在實(shí)際檢測中，應(yīng)根據(jù)具體的工件材質(zhì)、尺寸、形狀和要求，具體分析，合理選用，否則可能漏檢缺陷。第十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊一超聲檢測方法概述課外作業(yè)：1.液浸法有何優(yōu)點(diǎn)？2.雙探頭法有幾種探頭布置方式？各有什么特點(diǎn)？

返回目錄第十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日第三單元超聲檢測的工藝模塊二超聲檢測設(shè)備的選擇導(dǎo)入：在上一模塊中我們學(xué)習(xí)了超聲檢測的方法，接下來如何確定超聲檢測的設(shè)備呢？課時：2學(xué)時。授課方式：新授。重點(diǎn)：超聲檢測設(shè)備的一般原則。難點(diǎn)：探頭的選擇。

返回目錄第十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊二超聲檢測設(shè)備的選擇一、超聲檢測儀選擇原則1.對于室外現(xiàn)場探傷，應(yīng)選擇重量輕，熒光亮度好，抗干擾能力強(qiáng)的便攜式儀器。2.對于近表面缺陷的檢測，應(yīng)選擇盲區(qū)小、分辨力好的儀器。3.對于大型零件的探傷，應(yīng)選擇功率大、靈敏度余量高、信噪比高的儀器。4.如果對缺陷定位要求高，應(yīng)選擇水平線性誤差小的儀器。5.如果對缺陷定量要求高，應(yīng)選擇垂直線性好、衰減器精度高的儀器。此外還應(yīng)考慮儀器的性能穩(wěn)定性、重復(fù)性、可靠性和

返回目錄第十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊二超聲檢測設(shè)備的選擇方便性等因素。隨著相關(guān)學(xué)科的技術(shù)進(jìn)步，目前數(shù)字式超聲波檢測儀具有輕便、能存儲、記憶、簡單計(jì)算并直觀顯示檢測結(jié)果等智能化的特點(diǎn)，大有取代模擬式超聲檢測儀的趨勢。二、探頭選擇1.探頭類型縱波探頭-適合檢測與檢測面平行的缺陷。如鍛件、鋼板中的夾層、折疊等。橫波斜探頭-主要用于檢測與探測面成一定角度的缺陷，如焊縫中的夾渣、未熔合、未焊透等。表面波探頭和雙晶探頭-用于檢測工件表面或近表面的缺陷，如疲勞裂紋等。

返回目錄第十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊二超聲檢測設(shè)備的選擇

聚焦探頭-發(fā)射的超聲波具有靈敏度高、聲束窄、橫向分辨率高和定位精度高等特點(diǎn)，常用于水浸法檢測管材或板材等。2.探頭頻率常用頻率：0.5MHz、1MHz、1.25MHz、2MHz、2.5MHz、4MHz、5MHz、6MHz、10MHz、15MHz、25MHz。選擇原則：1）由于波的衍射，使超聲波檢測的理論靈敏度為λ/2，因此提高超聲波頻率，有利于發(fā)現(xiàn)更小的缺陷。但是，隨著頻率的提高，介質(zhì)中聲波散射加劇，使聲波能量的衰減曾

返回目錄第十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊二超聲檢測設(shè)備的選擇增加。2）超聲波的頻率高，脈沖寬度小，分辨力高，有利于區(qū)分相鄰的缺陷。3）超聲波的頻率高，波長短，半擴(kuò)散角小，聲束指向性好，能量集中，有利于對缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確定位。但是，近場區(qū)長度加大，對探傷不利。3.晶片尺寸通常探頭中圓晶片的尺寸為ф（10～30）mm。選擇晶片大小時，應(yīng)考慮以下因素。1）晶片尺寸增加，半擴(kuò)散角減小，聲束指向性變好，超聲波能量集中，有利于探傷。

返回目錄第十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊二超聲檢測設(shè)備的選擇2）晶片尺寸增加，近場區(qū)長度迅速加大，對探傷不利。3）晶片尺寸大，輻射的能量大，聲場未擴(kuò)散區(qū)范圍大，遠(yuǎn)距離范圍相對變小，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)距離缺陷能力降低。

4.橫波斜探頭K值小結(jié)超聲檢測用的設(shè)備主要指超聲檢測儀、探頭。不同的超聲檢測儀具有不同的外觀尺寸和性能。在實(shí)際檢測時，應(yīng)根據(jù)具體檢測方法、檢測要求，合理選擇檢測儀，才能充分儀器的性能。探頭的選擇主要是確定所用探頭的類型、頻率、尺寸、K值等。

返回目錄第十九頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊一超聲檢測方法概述課外作業(yè)：1.探頭K值對超聲檢測有什么影響？

返回目錄第二十頁，共七十二頁，2022年，8月28日第三單元超聲檢測的工藝模塊三耦合與補(bǔ)償導(dǎo)入：為了使超聲波能量盡可能多的進(jìn)入工件中，在探頭與工件檢測面之間充以合適的透聲介質(zhì)-耦合劑。課時：2學(xué)時。授課方式：新授。重點(diǎn)：耦合的選擇。難點(diǎn)：耦合補(bǔ)償。

返回目錄第二十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊三耦合與補(bǔ)償一、影像聲耦合的因素1.耦合劑的要求、種類（1）聲阻抗高，透聲性能好。（2）對工件無腐蝕，對人體無害、不污染環(huán)境。（3）能潤濕工件和探頭表面，流動性、粘度和附著力適當(dāng)，容易清洗。（4）性能穩(wěn)定，不易變質(zhì)。（5）來源廣，價格便宜。種類：表3-1。2.耦合層厚度半波透聲。

返回目錄第二十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊三耦合與補(bǔ)償3.工件表面粗糙度4.工件表面形狀二、耦合損耗測定和補(bǔ)償

返回目錄方法一對比試塊工件第二十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊三耦合與補(bǔ)償

返回目錄方法二工件厚度＜試塊試塊厚度＜工件第二十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊一超聲檢測方法概述小結(jié)耦合劑的目的在于讓更多的超聲波能量進(jìn)入工件，為此必須了解耦合劑的聲阻抗，熟悉耦合劑的一般要求，以及他對聲耦合的影響。必要時，需要用適當(dāng)?shù)姆椒y定耦合損耗的大小，以便進(jìn)行補(bǔ)償。課外作業(yè)：耦合介質(zhì)對回波高有什么影響？

返回目錄第二十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日第三單元超聲檢測的工藝模塊四缺陷位置的測定導(dǎo)入：缺陷位置的測定簡稱缺陷的定位，本模塊主要介紹用直探頭和斜探頭超聲檢測時定位缺陷的方法。課時：8學(xué)時。授課方式：新授。重點(diǎn)：掃描速度的調(diào)節(jié)、斜探頭的缺陷定位。難點(diǎn)：斜探頭二次波法和圓柱形工件的缺陷定位。

返回目錄第二十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊四缺陷位置的測定一、掃描速度的調(diào)節(jié)儀器顯示屏上時基掃描線上某一回波的水平刻度值τ與工件中對應(yīng)的實(shí)際聲程（單程）x的比例關(guān)系，即τ︰x=1︰n稱為掃描速度（時基線掃描比例）。

1.縱波掃描速度調(diào)節(jié)縱波探傷一般按縱波聲程來調(diào)節(jié)掃描速度。具體做法是：將縱波探頭對準(zhǔn)厚度適當(dāng)?shù)钠降酌婊蚯酌?，使兩次不同的底波分別對準(zhǔn)相應(yīng)的水平刻度值。2.表面波掃描速度的調(diào)節(jié)3.橫波掃描速度的調(diào)節(jié)

返回目錄第二十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊四缺陷位置的測定縱波掃描速度調(diào)節(jié)表面波掃描速度調(diào)節(jié)橫波掃描速度調(diào)節(jié)

返回目錄（1）聲程調(diào)節(jié)法第二十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊四缺陷位置的測定（2）水平調(diào)節(jié)法

返回目錄第二十九頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊四缺陷位置的測定

返回目錄第三十頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊四缺陷位置的測定（3）深度調(diào)節(jié)法

返回目錄第三十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊四缺陷位置的測定二、缺陷定位1.縱波探傷時缺陷定位設(shè)儀器按1︰n調(diào)節(jié)的掃描深度，在探傷中發(fā)現(xiàn)一缺陷波，在顯示屏上該缺陷波的水平刻度值為，則缺陷至探頭的距離為

例3-2：用某直探頭探傷一鋼制工件，儀器按1︰5調(diào)節(jié)掃描速度，探傷中在顯示屏上水平刻度值60處發(fā)現(xiàn)一缺陷波，求此缺陷的位置。解：缺陷至探頭的距離為（mm）

返回目錄第三十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊四缺陷位置的測定2.表面波探傷時缺陷定位表面波探傷時，缺陷位置的確定方法基本同縱波，只是缺陷位于工件表面、探頭前方。3.橫波探傷時缺陷定位

返回目錄聲程調(diào)節(jié)法：第三十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊四缺陷位置的測定

返回目錄第三十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊四缺陷位置的測定

返回目錄水平調(diào)節(jié)法：第三十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊四缺陷位置的測定

返回目錄第三十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊四缺陷位置的測定

返回目錄深度調(diào)節(jié)法：第三十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊四缺陷位置的測定

返回目錄第三十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊四缺陷位置的測定三、橫波周向探傷圓柱形工件時的缺陷定位

返回目錄第三十九頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊四缺陷位置的測定

返回目錄四、影響缺陷定位的因素1.儀器的影響2.探頭的影響3.工件的影響第四十頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊四缺陷位置的測定4.操作人員的影響小結(jié)本模塊主要教授了超聲檢測定位缺陷的方法，它主要包括兩個步驟：一是調(diào)節(jié)掃描速度，二是計(jì)算缺陷位置。掃描速度的調(diào)節(jié)方法包括縱波、橫波、表面波的調(diào)節(jié)，相應(yīng)的有不同的定位缺陷方法。當(dāng)工件為曲面時，還應(yīng)注意缺陷位置的修正。課外作業(yè)教材P116第8題。

返回目錄第四十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日第三單元超聲檢測的工藝模塊五缺陷大小的測定導(dǎo)入：缺陷大小的測定稱為缺陷的定量。定量的方法通常采取當(dāng)量法，其具體包括試塊比較、曲線法、計(jì)算法等。課時：6學(xué)時。授課方式：新授。重點(diǎn)：曲線的繪制、計(jì)算法定量缺陷。難點(diǎn)：缺陷測長、各種干擾回波的識別與判定。

返回目錄第四十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊五缺陷大小的測定一、AVG曲線繪制AVG曲線是描述規(guī)則反射體的距離、回波高、當(dāng)量大小三者之間相互關(guān)系的曲線。1.通用AVG曲線當(dāng)x≥3N時：

返回目錄第四十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊五缺陷大小的測定

返回目錄第四十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊五缺陷大小的測定

返回目錄2.實(shí)用AVG曲線第四十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊五缺陷大小的測定

返回目錄3.AVG面板曲線第四十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊五缺陷大小的測定

返回目錄二、距離-波幅曲線的繪制步驟：1.測定斜探頭的K值。2.測定試塊CSK-IIA上的孔。3.利用基準(zhǔn)波高時的孔的距離和分貝值繪制曲線。4.據(jù)下表平移。第四十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊五缺陷大小的測定

返回目錄第四十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊五缺陷大小的測定

返回目錄繪制面板曲線時，應(yīng)保持不變的超聲波強(qiáng)度。此圖垂直方向表示波的實(shí)際高度，并非衰減器讀數(shù)。第四十九頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊五缺陷大小的測定

返回目錄應(yīng)用舉例：第五十頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊五缺陷大小的測定

返回目錄三、檢測靈敏度的調(diào)節(jié)檢測靈敏度是指在確定的聲程范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)規(guī)定大小缺陷的能力，一般根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求或有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定。1.試塊調(diào)整法例如，超聲波探傷一厚度為100mm的鋼制鍛件，要求不允許存在Ф2平底孔當(dāng)量大小的缺陷。其檢測靈敏度的調(diào)節(jié)方法是：先加工一塊材質(zhì)、表面粗糙度、聲程與被檢鍛件相同的Ф2平底孔試塊，將探頭對準(zhǔn)Ф2平底孔，儀器保留一定的衰減余量，調(diào)節(jié)“衰減器”使Ф2平底孔的最高回波達(dá)基準(zhǔn)高60%，這時靈敏度就調(diào)好了。2.曲線法第五十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊五缺陷大小的測定

返回目錄2.曲線法例如，某鍛件200/Ф2靈敏度的調(diào)節(jié)方法是：在AVG曲線上通過橫坐標(biāo)200處作一條垂線與Ф2線相交，讀出交點(diǎn)的縱坐標(biāo)Δ。調(diào)節(jié)“衰減器”至讀數(shù)為Δ，這時靈敏度就調(diào)好了。用距離—波幅曲線調(diào)節(jié)靈敏度時，通常要求靈敏度不低于測長線，且規(guī)定：當(dāng)工件厚度T=8～46時，用兩倍工件的厚度對應(yīng)的測長線分貝值作為檢測靈敏度。當(dāng)工件厚度T＞46時，用工件的厚度對應(yīng)的測長線分貝值作為檢測靈敏度。第五十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊五缺陷大小的測定

返回目錄3.工件底波調(diào)整法計(jì)算：利用工件底波調(diào)整靈敏度時，將探頭對準(zhǔn)工件底面，調(diào)節(jié)儀器使工件底波B1達(dá)基準(zhǔn)高60%，然后利用“衰減器”增益ΔdB即可。四、缺陷大小測定1.當(dāng)量試塊比較法2.當(dāng)量曲線法第五十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊五缺陷大小的測定

返回目錄3.計(jì)算法第五十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊五缺陷大小的測定

返回目錄第五十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊五缺陷大小的測定

返回目錄4.底波高度法（1）F/BF法F/BF法是在一定的檢測靈敏度下，用缺陷波高F與缺陷處的底波高BF之比來衡量缺陷的相對大小的方法。（2）F/BG法F/BG法是在一定的檢測靈敏度下，用缺陷波高F與無缺陷處底波高BG之比來衡量缺陷的相對大小的方法。（3）BG/BF法BG/BF法是用無缺陷處底波高BG與缺陷處的底波高BF之比來衡量缺陷的相對大小的方法。5.測長法（1）相對靈敏度測長法探傷時沿缺陷長度方向移動探頭第五十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊五缺陷大小的測定

返回目錄降低一定的dB值來測定缺陷的長度的方法，稱為相對靈敏度測長法。降低的dB值有3dB、6dB、10dB、12dB、20dB等幾種。常用的是6dB法和端點(diǎn)6dB法。1）6dB法。2）端點(diǎn)6dB法。（2）絕對靈敏度測長法（3）端點(diǎn)峰值法第五十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊五缺陷大小的測定

返回目錄第五十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊五缺陷大小的測定

返回目錄五、影響缺陷定量的因素1.儀器和探頭的性能2.工件3.耦合4.缺陷第五十九頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊五缺陷大小的測定

返回目錄小結(jié)缺陷大小的測定方法主要有試塊比較法、計(jì)算法和曲線法。相關(guān)的內(nèi)容有AVG曲線和距離-波幅曲線的繪制、檢測靈敏度的調(diào)節(jié)和缺陷的測長方法。課外作業(yè)綜合訓(xùn)練：三、11。第六十頁，共七十二頁，2022年，8月28日第三單元超聲檢測的工藝模塊六缺陷的性質(zhì)分析導(dǎo)入：不同類型的缺陷對產(chǎn)品的危害不一樣，因此超聲檢測不僅要找出缺陷位置、測定其大小，還需要判定缺陷的類型。不過，目前A型顯示的超聲檢測儀很難直觀、準(zhǔn)確得到缺陷種類，它需要檢測人員運(yùn)用所掌握的知識和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行綜合分析，才能獲得較為合理的結(jié)果。課時：1學(xué)時。授課方式：新授。重點(diǎn)：根據(jù)缺陷波形分析缺陷的性質(zhì)。難點(diǎn)：動態(tài)波形。

返回目錄第六十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊六缺陷的性質(zhì)分析一、根據(jù)加工工藝分析缺陷性質(zhì)1.工件中缺陷與加工工藝密切相關(guān)。2.檢測前應(yīng)查閱有關(guān)工件的圖樣和資料，了解工件的材料、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、幾何尺寸、加工工藝等。二、根據(jù)缺陷特征分析缺陷性質(zhì)缺陷特征：缺陷的形狀、大小、密集程度等。1.平面型缺陷（裂紋、夾層、折疊等）垂直于缺陷檢測時，回波較高；平行于缺陷檢測時，回波較低，甚至無回波。2.點(diǎn)狀缺陷（氣孔、小夾渣等）在不同方向上檢測，缺陷回波的高度五明顯變化。

返回目錄第六十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日模塊六缺陷的性質(zhì)分析3.密集型缺陷（白點(diǎn)、密集氣孔、疏松等）從不同方向探測，缺陷回波情況類似，都是密集相連。三、根據(jù)缺陷波形分析缺陷性質(zhì)1.靜態(tài)波形一般聲阻抗小、表面光滑的缺陷，回波較高，波形陡直尖銳，如氣孔、白點(diǎn)等。反之，波形寬度大且?guī)т忼X狀，如夾渣等。2.動態(tài)波形不同缺陷的動態(tài)波形對探頭移動的敏感程度不一樣。通常白點(diǎn)的敏感度較高，只要探頭稍一移動，缺陷波立刻此起彼伏，十分活躍。常見缺陷的動態(tài)波形如下：

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