超聲波探傷方法與探傷工藝

1、超聲波探傷方超聲波探傷方法與探傷工藝法與探傷工藝 根據(jù)鍋爐壓力容器壓力管道特種設(shè)備無損根據(jù)鍋爐壓力容器壓力管道特種設(shè)備無損檢測(cè)人員檢測(cè)人員級(jí)資格考核培訓(xùn)班組織委員會(huì)級(jí)資格考核培訓(xùn)班組織委員會(huì)的安排，于的安排，于2004年年4月將將本人負(fù)責(zé)超聲波月將將本人負(fù)責(zé)超聲波探傷方法和工藝講課部分的講稿編印成冊(cè)，探傷方法和工藝講課部分的講稿編印成冊(cè)，作為作為級(jí)人員超聲波探傷專業(yè)培訓(xùn)的補(bǔ)充級(jí)人員超聲波探傷專業(yè)培訓(xùn)的補(bǔ)充教材。閱讀本補(bǔ)充教材時(shí)，應(yīng)同時(shí)閱讀教材。閱讀本補(bǔ)充教材時(shí)，應(yīng)同時(shí)閱讀超聲波探傷超聲波探傷教材。教材。 本補(bǔ)充教材內(nèi)容為：第四章超聲波探傷方本補(bǔ)充教材內(nèi)容為：第四章超聲波探傷方法和通用探傷技術(shù)，

2、第五章板材和管材超法和通用探傷技術(shù)，第五章板材和管材超聲波探傷，第六章鍛件與鑄件超聲波探傷，聲波探傷，第六章鍛件與鑄件超聲波探傷，第七章焊縫超聲波探傷，第八章超聲波探第七章焊縫超聲波探傷，第八章超聲波探傷工藝。每章中的內(nèi)容和順序均與傷工藝。每章中的內(nèi)容和順序均與超聲超聲波探傷波探傷教材全部對(duì)應(yīng)。自教材全部對(duì)應(yīng)。自JB/T4730-2005承壓設(shè)備無損檢測(cè)承壓設(shè)備無損檢測(cè)頒布后發(fā)現(xiàn)原頒布后發(fā)現(xiàn)原補(bǔ)充教材涉及超聲檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)部分的相關(guān)內(nèi)補(bǔ)充教材涉及超聲檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)部分的相關(guān)內(nèi)容與容與 JB/T4730-2005承壓設(shè)備無損檢測(cè)承壓設(shè)備無損檢測(cè)第第3部分超聲檢測(cè)中相應(yīng)規(guī)定不完全符合，為部分超聲檢測(cè)中相應(yīng)規(guī)定

3、不完全符合，為了更好地貫徹執(zhí)行了更好地貫徹執(zhí)行JB/T4730-2005承壓承壓設(shè)備無損檢測(cè)設(shè)備無損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)原補(bǔ)充教材涉及標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)原補(bǔ)充教材涉及JB/T4730-2005承壓設(shè)備無損檢測(cè)承壓設(shè)備無損檢測(cè)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)內(nèi)容均按準(zhǔn)的相關(guān)內(nèi)容均按JB/T4730-2005承壓承壓設(shè)備無損檢測(cè)設(shè)備無損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)第標(biāo)準(zhǔn)第3部分超聲檢測(cè)規(guī)定部分超聲檢測(cè)規(guī)定內(nèi)容要求進(jìn)行了修改，現(xiàn)印刷的為修改版。內(nèi)容要求進(jìn)行了修改，現(xiàn)印刷的為修改版。 由于本人的局限性、缺點(diǎn)和錯(cuò)誤難免，請(qǐng)由于本人的局限性、缺點(diǎn)和錯(cuò)誤難免，請(qǐng)閱讀本補(bǔ)充教材的人員提出寶貴意見和建閱讀本補(bǔ)充教材的人員提出寶貴意見和建議，使本補(bǔ)充教材更加完善。議，使

4、本補(bǔ)充教材更加完善。 本補(bǔ)充教材編寫過程中得到中國鍋爐壓力本補(bǔ)充教材編寫過程中得到中國鍋爐壓力容器檢驗(yàn)協(xié)會(huì)教育工作委員會(huì)杜京社同志容器檢驗(yàn)協(xié)會(huì)教育工作委員會(huì)杜京社同志的支持與幫助，在此表示感謝！的支持與幫助，在此表示感謝！ 編寫者：姚志忠編寫者：姚志忠 2006.4第四章第四章 超聲波探傷方法和通用探傷技超聲波探傷方法和通用探傷技術(shù)術(shù)第一節(jié)第一節(jié) 超聲波探傷方法概述超聲波探傷方法概述 超聲波探傷方法按波的類型可分為脈沖超聲波探傷方法按波的類型可分為脈沖波法和連續(xù)波法，按探傷方法原理可分波法和連續(xù)波法，按探傷方法原理可分為反射法、穿透法和共振法，按波形可為反射法、穿透法和共振法，按波形可分為縱波

5、法、橫波法、表面波法、板波分為縱波法、橫波法、表面波法、板波法和爬波法，按耦合方式可分為直接接法和爬波法，按耦合方式可分為直接接觸法和液浸法，按探頭個(gè)數(shù)可分為單探觸法和液浸法，按探頭個(gè)數(shù)可分為單探頭法、雙探頭法和多探頭法，現(xiàn)將各種頭法、雙探頭法和多探頭法，現(xiàn)將各種探傷方法分類列于下圖探傷方法分類列于下圖4.1： 超聲波探傷方法圖例超聲波探傷方法圖例4-1.doc第二節(jié)第二節(jié) 儀器與探頭的選擇儀器與探頭的選擇 一、探傷儀選擇一、探傷儀選擇1.儀器和各項(xiàng)指標(biāo)要符合檢測(cè)對(duì)象標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要儀器和各項(xiàng)指標(biāo)要符合檢測(cè)對(duì)象標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。求。2.其次可考慮檢測(cè)目的，如對(duì)定位要求高時(shí)，應(yīng)其次可考慮檢測(cè)目的，如對(duì)

6、定位要求高時(shí)，應(yīng)選擇水平線性誤差小的儀器，選擇水平線性誤差小的儀器， 選擇數(shù)字式探傷儀更好。對(duì)定量要求高時(shí)，選擇數(shù)字式探傷儀更好。對(duì)定量要求高時(shí)，應(yīng)選擇垂直線性誤差小，衰減器精度高的應(yīng)選擇垂直線性誤差小，衰減器精度高的儀器，對(duì)儀器，對(duì) 大型工件或粗晶材料工件探傷，可選擇功大型工件或粗晶材料工件探傷，可選擇功率大，靈敏度余量高，信噪比高，低頻性率大，靈敏度余量高，信噪比高，低頻性能好的儀器。對(duì)近表面缺陷檢測(cè)要求高時(shí)，能好的儀器。對(duì)近表面缺陷檢測(cè)要求高時(shí)，可選擇盲區(qū)小，近區(qū)分辨好的儀器。可選擇盲區(qū)小，近區(qū)分辨好的儀器。 主要考慮：靈敏度、分辨力、定量要求，主要考慮：靈敏度、分辨力、定量要求，定位要

7、求和便攜、穩(wěn)定等方面。定位要求和便攜、穩(wěn)定等方面。 二、探頭選擇二、探頭選擇 1. 型式選擇：原則為根據(jù)檢測(cè)對(duì)象和檢測(cè)目的決型式選擇：原則為根據(jù)檢測(cè)對(duì)象和檢測(cè)目的決定：定： 如：焊縫如：焊縫斜探頭斜探頭 鋼板、鑄件鋼板、鑄件直探頭直探頭 鋼管、水浸板材鋼管、水浸板材聚焦探頭（線、點(diǎn)聚集）聚焦探頭（線、點(diǎn)聚集） 近表面缺陷近表面缺陷雙晶直探頭雙晶直探頭 表面缺陷表面缺陷表面波探頭表面波探頭 2. 探頭頻率選擇探頭頻率選擇 超聲波檢測(cè)靈敏度一般是指檢測(cè)最小缺陷超聲波檢測(cè)靈敏度一般是指檢測(cè)最小缺陷的能力，從統(tǒng)計(jì)規(guī)律發(fā)現(xiàn)當(dāng)缺陷大小為的能力，從統(tǒng)計(jì)規(guī)律發(fā)現(xiàn)當(dāng)缺陷大小為 時(shí)，可穩(wěn)定地發(fā)現(xiàn)缺陷波，對(duì)鋼工件用

8、時(shí)，可穩(wěn)定地發(fā)現(xiàn)缺陷波，對(duì)鋼工件用2.55MHZ，為：縱波為：縱波2.361.18，橫波，橫波1.290.65，則縱波可穩(wěn)定檢測(cè)缺陷最小值，則縱波可穩(wěn)定檢測(cè)缺陷最小值為：為：0.61.2mm之間，橫波可穩(wěn)定檢測(cè)缺之間，橫波可穩(wěn)定檢測(cè)缺陷最小值為：陷最小值為：0.30.6之間。之間。2 這對(duì)壓力容器檢測(cè)要求已能滿足。這對(duì)壓力容器檢測(cè)要求已能滿足。 故對(duì)晶粒較細(xì)的鑄件、軋制件、焊接件等故對(duì)晶粒較細(xì)的鑄件、軋制件、焊接件等常采用常采用2.55MHZ。 對(duì)晶粒較粗大的鑄件、奧氏體鋼等因會(huì)出對(duì)晶粒較粗大的鑄件、奧氏體鋼等因會(huì)出現(xiàn)許多林狀反射，（由材料中聲阻抗有差現(xiàn)許多林狀反射，（由材料中聲阻抗有差異的微

9、小界面作為反射面產(chǎn)生的反射），異的微小界面作為反射面產(chǎn)生的反射），也和材料噪聲干擾缺陷檢測(cè)，故采用較低也和材料噪聲干擾缺陷檢測(cè)，故采用較低的的0.52.5MHZ的頻率比較合適，主要是提的頻率比較合適，主要是提高信噪比，減少晶粒反射。高信噪比，減少晶粒反射。 此外應(yīng)考慮檢測(cè)目的和檢測(cè)效果，如從發(fā)此外應(yīng)考慮檢測(cè)目的和檢測(cè)效果，如從發(fā)現(xiàn)最小缺陷能力方面，可提高頻率，但對(duì)現(xiàn)最小缺陷能力方面，可提高頻率，但對(duì)大工件因聲程大頻率增加衰減急劇增加。大工件因聲程大頻率增加衰減急劇增加。對(duì)粗晶材料如降低頻率，且減小晶片尺寸對(duì)粗晶材料如降低頻率，且減小晶片尺寸時(shí)，則聲束指向性變壞，不利于檢測(cè)遠(yuǎn)場(chǎng)時(shí)，則聲束指向性變

10、壞，不利于檢測(cè)遠(yuǎn)場(chǎng)缺陷，所以應(yīng)綜合考慮。缺陷，所以應(yīng)綜合考慮。 3. 晶片尺寸選擇：晶片尺寸選擇： 原則：原則：晶片尺寸要滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，如滿晶片尺寸要滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，如滿足足JB/T4730-2005要求，即晶片面積要求，即晶片面積500mm2，任一邊長(zhǎng)，任一邊長(zhǎng)25mm。 其次考慮檢測(cè)目的，有利于發(fā)現(xiàn)缺陷，其次考慮檢測(cè)目的，有利于發(fā)現(xiàn)缺陷，如工件較薄，則晶片尺寸可小些，此時(shí)如工件較薄，則晶片尺寸可小些，此時(shí)N小。小。鑄件、厚工件則晶片尺寸可大些，鑄件、厚工件則晶片尺寸可大些，N大、大、0小。發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)距離缺陷能力強(qiáng)。小。發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)距離缺陷能力強(qiáng)。 考慮檢測(cè)面的結(jié)構(gòu)情況考慮檢測(cè)面的結(jié)構(gòu)情況 如對(duì)小型工件

11、，曲率大的工件復(fù)雜形狀工如對(duì)小型工件，曲率大的工件復(fù)雜形狀工件為便于耦合要用小晶片，對(duì)平面工件，件為便于耦合要用小晶片，對(duì)平面工件，晶片可大一些。晶片可大一些。 4. 斜探頭斜探頭K值選擇：值選擇： 原則：原則：保證聲束掃到整個(gè)檢測(cè)斷面，對(duì)保證聲束掃到整個(gè)檢測(cè)斷面，對(duì)不同工件形狀要具體分析選擇。不同工件形狀要具體分析選擇。 盡可能使檢測(cè)聲束與缺陷垂直，在條件盡可能使檢測(cè)聲束與缺陷垂直，在條件許可時(shí)，盡量用許可時(shí)，盡量用K大些的探頭。薄工件大些的探頭。薄工件K大大些，厚工件些，厚工件K可小些。可小些。 根據(jù)檢測(cè)對(duì)象選根據(jù)檢測(cè)對(duì)象選K： 如單面焊根部未焊透，選如單面焊根部未焊透，選K=0.7-1.

12、5，即在，即在K=0.84-1時(shí)檢測(cè)靈敏度最高。時(shí)檢測(cè)靈敏度最高。第三節(jié)第三節(jié) 耦合與補(bǔ)償耦合與補(bǔ)償 耦合就是實(shí)現(xiàn)聲能從探頭向工件的傳遞，耦合就是實(shí)現(xiàn)聲能從探頭向工件的傳遞，它可用探測(cè)面上聲強(qiáng)透過率來表示耦合的它可用探測(cè)面上聲強(qiáng)透過率來表示耦合的好壞，聲強(qiáng)透過率高，表示聲耦合好。好壞，聲強(qiáng)透過率高，表示聲耦合好。 一、耦合劑一、耦合劑在工件與探頭之間表面，涂敷液在工件與探頭之間表面，涂敷液體、排除空氣，實(shí)現(xiàn)聲能傳遞該液體即耦合劑。體、排除空氣，實(shí)現(xiàn)聲能傳遞該液體即耦合劑。 實(shí)際耦合劑聲阻抗在實(shí)際耦合劑聲阻抗在1.52.5106公斤公斤/米米2，而，而鋼聲阻抗為鋼聲阻抗為45106公斤公斤/米米

13、2。所以靠耦合劑是。所以靠耦合劑是很難補(bǔ)償曲面和粗糙表面對(duì)探測(cè)靈敏度的影響。很難補(bǔ)償曲面和粗糙表面對(duì)探測(cè)靈敏度的影響。 水銀耦合效果最好，聲阻抗為：水銀耦合效果最好，聲阻抗為：19.8106kg/m2與鋼接近，但有毒、很貴，故不推薦。與鋼接近，但有毒、很貴，故不推薦。 對(duì)耦合劑的要求：對(duì)耦合劑的要求： 對(duì)工件表面和探頭表面有足夠浸潤性，對(duì)工件表面和探頭表面有足夠浸潤性，并既有流動(dòng)性，又有附著力強(qiáng)，且易清洗。并既有流動(dòng)性，又有附著力強(qiáng)，且易清洗。 聲阻抗大，應(yīng)盡量和被檢工件接近。聲阻抗大，應(yīng)盡量和被檢工件接近。 對(duì)人體無害，對(duì)工件無腐蝕作用。對(duì)人體無害，對(duì)工件無腐蝕作用。 來源廣，價(jià)格低廉。來源

14、廣，價(jià)格低廉。 性能穩(wěn)定。性能穩(wěn)定。 二、影響聲耦合的主要因素二、影響聲耦合的主要因素3.耦合層厚度耦合層厚度d： 在均勻介質(zhì)中：在均勻介質(zhì)中： 最好：最好：d=n 即半波長(zhǎng)整數(shù)倍時(shí)聲壓透射率為即半波長(zhǎng)整數(shù)倍時(shí)聲壓透射率為1，幾乎無反射，幾乎無反射，聲能全部透射。好象耦合層不存在。聲能全部透射。好象耦合層不存在。 最不好：最不好：d=（2n+1） 即四分之一波長(zhǎng)奇數(shù)倍時(shí)，聲壓透射率最低，反即四分之一波長(zhǎng)奇數(shù)倍時(shí)，聲壓透射率最低，反射率最高。射率最高。24 此時(shí)相當(dāng)于鋼保護(hù)膜直探頭探測(cè)鋼件。根此時(shí)相當(dāng)于鋼保護(hù)膜直探頭探測(cè)鋼件。根據(jù)均勻介質(zhì)中異質(zhì)薄層對(duì)聲波的反射特性，據(jù)均勻介質(zhì)中異質(zhì)薄層對(duì)聲波的反

15、射特性，其聲壓反射其聲壓反射r為：為： 在非均勻介質(zhì)中，根據(jù)教材在非均勻介質(zhì)中，根據(jù)教材1.37式，當(dāng)式，當(dāng)d=n時(shí)和時(shí)和d=（2n+1） , 且且Z2= 時(shí)，聲強(qiáng)透射率最大，超聲檢時(shí)，聲強(qiáng)透射率最大，超聲檢測(cè)大多情況滿足次種條件。測(cè)大多情況滿足次種條件。 2431ZZ22221222222122241124111dSinZZZZdSinZZZZr 由式可看出：當(dāng)耦合層由式可看出：當(dāng)耦合層d=時(shí)，時(shí)，r=0、t=1，靈敏度可以保證，但發(fā)射反射靈敏度可以保證，但發(fā)射反射 脈沖后面干擾振蕩增加，也影響缺陷檢測(cè)，脈沖后面干擾振蕩增加，也影響缺陷檢測(cè)，故實(shí)際上常使用故實(shí)際上常使用d0的光滑工件使耦合層

16、的光滑工件使耦合層d0，效果好。，效果好。 如果再增加耦合層厚度，可以使界面波和如果再增加耦合層厚度，可以使界面波和工件多次反射波分得很開，探傷圖工件多次反射波分得很開，探傷圖 形變得很清晰，如控制在底面回波在第二形變得很清晰，如控制在底面回波在第二次界面回波前出現(xiàn)，對(duì)缺陷判斷有利（這次界面回波前出現(xiàn)，對(duì)缺陷判斷有利（這是水浸探傷中的水層耦合原理）。是水浸探傷中的水層耦合原理）。 為使耦合層耦合效果好，由教材為使耦合層耦合效果好，由教材1.36式和式和1.37式可知，則必須使式可知，則必須使r0，此時(shí)，此時(shí)t1，或，或T= 達(dá)最大，即聲能從探頭全部透達(dá)最大，即聲能從探頭全部透到工件，則由聲壓反

17、射率表示式知，到工件，則由聲壓反射率表示式知，r0得得Sin 0，即，即d0或或d0，但，但d0，即工，即工件表面越平整，耦合劑層厚件表面越平整，耦合劑層厚d越接近零，耦越接近零，耦合越好。合越好。22121)(4ZZZZd24.工件表面粗糙度影響工件表面粗糙度影響由上面均勻介質(zhì)中異質(zhì)薄層對(duì)聲波的聲壓反射由上面均勻介質(zhì)中異質(zhì)薄層對(duì)聲波的聲壓反射率表示式可知率表示式可知d0時(shí)，可得時(shí)，可得r0。耦合效果越好。耦合效果越好。表示工件表面光潔度越光越好，表面粗糙度越表示工件表面光潔度越光越好，表面粗糙度越差。則差。則d越大耦合越差。但是當(dāng)表面太光后探頭越大耦合越差。但是當(dāng)表面太光后探頭和工件之間耦合

18、層由于表面張力吸附作用，變和工件之間耦合層由于表面張力吸附作用，變成真空使探頭移動(dòng)困難。同時(shí)因真空不能傳播成真空使探頭移動(dòng)困難。同時(shí)因真空不能傳播聲波，使耦合變差。聲波，使耦合變差。一般工件要求粗糙度一般工件要求粗糙度Ra=6.3m5.耦合劑聲阻抗影響耦合劑聲阻抗影響一般液體耦合劑聲阻抗均比工件聲阻抗小，一般液體耦合劑聲阻抗均比工件聲阻抗小，故對(duì)同一探測(cè)面（光潔度相工件故對(duì)同一探測(cè)面（光潔度相工件材質(zhì)相同）聲阻抗越大的耦合劑耦合效果材質(zhì)相同）聲阻抗越大的耦合劑耦合效果越好。越好。6. 工件表面形狀影響工件表面形狀影響 平面工件耦合最好。平面工件耦合最好。 凸曲面和凹曲面均耦合不好。凸曲面和凹曲

19、面均耦合不好。 在實(shí)際工作中，在實(shí)際工作中，T最大處聲壓透射率為平面最大處聲壓透射率為平面接觸時(shí)，透射率一半時(shí)的曲率半徑接觸時(shí)，透射率一半時(shí)的曲率半徑 為聲耦合臨界曲率半徑為聲耦合臨界曲率半徑R0。圖4-2 則：則：R0=0.45fD2Zt/C0Z0（1+Zt/Zm） f頻率，頻率，D晶片直徑，晶片直徑，Zt保護(hù)保護(hù)膜或斜透聲楔聲阻抗，膜或斜透聲楔聲阻抗， Z0耦合劑聲阻抗，耦合劑聲阻抗，Zm工件聲阻抗，工件聲阻抗，C0耦合劑聲速。耦合劑聲速。 當(dāng)工件曲率半徑當(dāng)工件曲率半徑R與臨界曲率半徑與臨界曲率半徑R0比較比較R/R0=1時(shí)，修正值時(shí)，修正值2.5dB以下，以下， R/R01時(shí)，可不修正，

20、此時(shí)修正值為時(shí)，可不修正，此時(shí)修正值為2.5dB以下，當(dāng)以下，當(dāng)R/R0d 1.1時(shí)修時(shí)修正條件，可求得：正條件，可求得： K=1.0 r/R0.86 K=2.0 r/R0.96 K=2.5 r/R3N時(shí)做試塊不易，故僅在時(shí)做試塊不易，故僅在X3N時(shí)時(shí)應(yīng)用。應(yīng)用。 13.當(dāng)量計(jì)算方法當(dāng)量計(jì)算方法 當(dāng)量：不同類型和不同大小的工件中的任何缺當(dāng)量：不同類型和不同大小的工件中的任何缺陷反射回波高與同聲程的某陷反射回波高與同聲程的某 標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)則）反射體的反射回波高相同時(shí)，則該標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)則）反射體的反射回波高相同時(shí)，則該標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)則）反射體的類型和尺寸即為該缺陷的標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)則）反射體的類型和尺寸即為該缺陷的當(dāng)量

21、。當(dāng)量。 由于實(shí)際缺陷的幾何形狀，表面狀況、方向，由于實(shí)際缺陷的幾何形狀，表面狀況、方向，缺陷性質(zhì)各不相同，其聲吸缺陷性質(zhì)各不相同，其聲吸 收、聲散射比標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則幾何反射體復(fù)雜的多。收、聲散射比標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則幾何反射體復(fù)雜的多。 一般實(shí)際缺陷總比所定的當(dāng)量值大一般實(shí)際缺陷總比所定的當(dāng)量值大35倍，倍，或更多?；蚋唷?當(dāng)量計(jì)算方法：當(dāng)量計(jì)算方法： 利用規(guī)則形狀反射體回波聲壓（第二章中利用規(guī)則形狀反射體回波聲壓（第二章中介紹的幾種）與缺陷回波聲壓（缺介紹的幾種）與缺陷回波聲壓（缺 陷波高陷波高dB值）進(jìn)行比較得到缺陷當(dāng)量。值）進(jìn)行比較得到缺陷當(dāng)量。 基本公式：（各標(biāo)準(zhǔn)反射體回波聲壓）基本公式：（各標(biāo)準(zhǔn)反

22、射體回波聲壓） 大平底：大平底：21PPB 平底孔：平底孔： 長(zhǎng)橫孔：長(zhǎng)橫孔： 短橫孔：短橫孔： Lf短橫孔長(zhǎng)，短橫孔長(zhǎng)，Df短橫孔直徑。短橫孔直徑。 球孔：球孔： Xpp42XPP221ffDXLPP2短XdPPd4 園柱曲面：園柱曲面：PC= 凸面凸面 r內(nèi)半徑內(nèi)半徑 PC= 凹面凹面 R外半徑。外半徑。 RrP21rRP21 考慮材質(zhì)衰減應(yīng)均乘上：考慮材質(zhì)衰減應(yīng)均乘上：e- 式中：式中：P=2P0Sin 在在X3N時(shí)時(shí) P= 具體計(jì)算：具體計(jì)算： 用公式計(jì)算：應(yīng)根據(jù)缺陷波高與所定探傷用公式計(jì)算：應(yīng)根據(jù)缺陷波高與所定探傷靈敏度比較或和底波高比較，再與探傷靈靈敏度比較或和底波高比較，再與探傷

23、靈敏度比較。敏度比較。 68. 82 XXXD224XDPO4*2 計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮：計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮： 材質(zhì)衰減。材質(zhì)衰減。 如題中不考慮，就不管。如題中不考慮，就不管。 如題中告訴衰減，要弄清是雙程還是單程如題中告訴衰減，要弄清是雙程還是單程的。的。 是否要不同孔型之間相互換算。是否要不同孔型之間相互換算。 如靈敏度為平底孔，題中要求求出長(zhǎng)橫孔如靈敏度為平底孔，題中要求求出長(zhǎng)橫孔當(dāng)量，這要互換。當(dāng)量，這要互換。 X3N近似準(zhǔn)確。近似準(zhǔn)確。 用用AVG圖計(jì)算，可直接查得缺陷相對(duì)大圖計(jì)算，可直接查得缺陷相對(duì)大小小G，再乘探頭晶片尺寸，再乘探頭晶片尺寸DS則可得缺陷尺則可得缺陷尺Df。 用實(shí)用當(dāng)量曲線可

24、在曲線上直接查得缺用實(shí)用當(dāng)量曲線可在曲線上直接查得缺陷當(dāng)量直徑。陷當(dāng)量直徑。 二、測(cè)長(zhǎng)法：二、測(cè)長(zhǎng)法： 適用于缺陷尺寸大于聲束截面時(shí)的缺陷。適用于缺陷尺寸大于聲束截面時(shí)的缺陷。 指示長(zhǎng)度：根據(jù)缺陷波高，用探頭移動(dòng)距指示長(zhǎng)度：根據(jù)缺陷波高，用探頭移動(dòng)距離的方法。按規(guī)定方法測(cè)得的缺陷長(zhǎng)稱指離的方法。按規(guī)定方法測(cè)得的缺陷長(zhǎng)稱指示長(zhǎng)度。示長(zhǎng)度。 特點(diǎn)：由于工件中實(shí)際缺陷取向、性質(zhì)、特點(diǎn)：由于工件中實(shí)際缺陷取向、性質(zhì)、表面狀態(tài)均影響缺陷回波高度。故指示長(zhǎng)表面狀態(tài)均影響缺陷回波高度。故指示長(zhǎng)度一般小于或等于實(shí)際長(zhǎng)度（此時(shí)所用度一般小于或等于實(shí)際長(zhǎng)度（此時(shí)所用dB值即缺陷波最高波下降值即缺陷波最高波下降dB

25、值值6dB時(shí)），當(dāng)時(shí)），當(dāng)dB6dB時(shí)，一般將缺陷測(cè)大，即指示長(zhǎng)度時(shí)，一般將缺陷測(cè)大，即指示長(zhǎng)度大于實(shí)際長(zhǎng)度。大于實(shí)際長(zhǎng)度。 1. 相對(duì)靈敏度測(cè)方法相對(duì)靈敏度測(cè)方法 相對(duì)靈敏度法是以缺陷最高回波為基準(zhǔn)，相對(duì)靈敏度法是以缺陷最高回波為基準(zhǔn)，使探頭沿缺陷長(zhǎng)度方向兩端移動(dòng)，使缺陷使探頭沿缺陷長(zhǎng)度方向兩端移動(dòng)，使缺陷波下降一定的波下降一定的dB值。常用值。常用6dB（半波）、（半波）、12dB（波高）、（波高）、20dB（全波消失）。（全波消失）。 6dB法（半波）法（半波） 適用于：適用于： 缺陷只有一個(gè)高點(diǎn)缺陷只有一個(gè)高點(diǎn) 缺陷基本垂直聲束缺陷基本垂直聲束 缺陷沿探頭移動(dòng)方向基本均勻缺陷沿探頭移動(dòng)

26、方向基本均勻 缺陷長(zhǎng)度大于缺陷長(zhǎng)度大于聲束截面聲束截面 指所用波束截面這里指6dB波束截面 端點(diǎn)端點(diǎn)6dB法：一般將缺陷測(cè)大法：一般將缺陷測(cè)大 缺陷有多個(gè)高點(diǎn)時(shí)，用端部缺陷有多個(gè)高點(diǎn)時(shí)，用端部6dB法即使端法即使端部波高下降部波高下降6dB。 關(guān)鍵：確定端部缺陷回波關(guān)鍵：確定端部缺陷回波峰值峰值（最高值），（最高值），找到了缺陷端部峰值后，和找到了缺陷端部峰值后，和6dB法同樣操法同樣操作。作。 2. 絕對(duì)靈敏度法絕對(duì)靈敏度法 探傷儀在規(guī)定靈敏度條件下沿缺陷方向移探傷儀在規(guī)定靈敏度條件下沿缺陷方向移動(dòng)（不管缺陷最高在何值）。使缺陷波下動(dòng)（不管缺陷最高在何值）。使缺陷波下降至規(guī)定的位置如評(píng)定線，

27、如降至規(guī)定的位置如評(píng)定線，如JB/T4730 中中區(qū)缺陷規(guī)定降到測(cè)長(zhǎng)線即為絕對(duì)靈敏區(qū)缺陷規(guī)定降到測(cè)長(zhǎng)線即為絕對(duì)靈敏度法。度法。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 測(cè)長(zhǎng)是與缺陷最高波多少無關(guān)。測(cè)長(zhǎng)是與缺陷最高波多少無關(guān)。 缺陷長(zhǎng)度（指示長(zhǎng)度）與缺陷波高和所缺陷長(zhǎng)度（指示長(zhǎng)度）與缺陷波高和所規(guī)定的測(cè)長(zhǎng)值位置有關(guān)，如缺陷波高只比規(guī)定的測(cè)長(zhǎng)值位置有關(guān)，如缺陷波高只比規(guī)定測(cè)長(zhǎng)靈敏度高規(guī)定測(cè)長(zhǎng)靈敏度高3dB，即為，即為3dB測(cè)長(zhǎng)，一測(cè)長(zhǎng)，一般將缺陷測(cè)短。般將缺陷測(cè)短。 如缺陷波高比規(guī)定測(cè)長(zhǎng)靈敏度高如缺陷波高比規(guī)定測(cè)長(zhǎng)靈敏度高20dB，即，即為為20dB測(cè)長(zhǎng)，一般將缺陷測(cè)大。測(cè)長(zhǎng)，一般將缺陷測(cè)大。 3. 端點(diǎn)峰值法：一般將缺陷

28、測(cè)少。端點(diǎn)峰值法：一般將缺陷測(cè)少。 在探頭移動(dòng)過程中發(fā)現(xiàn)缺陷有多個(gè)高點(diǎn)，在探頭移動(dòng)過程中發(fā)現(xiàn)缺陷有多個(gè)高點(diǎn)，則將缺陷兩端點(diǎn)最大波高處探頭位置的距則將缺陷兩端點(diǎn)最大波高處探頭位置的距離作為端點(diǎn)峰值法指示長(zhǎng)度。離作為端點(diǎn)峰值法指示長(zhǎng)度。 關(guān)鍵：尋找端點(diǎn)峰值位置。關(guān)鍵：尋找端點(diǎn)峰值位置。 以上測(cè)長(zhǎng)法適用：長(zhǎng)條形缺陷以上測(cè)長(zhǎng)法適用：長(zhǎng)條形缺陷 對(duì)于缺陷回波包絡(luò)線只有一個(gè)極大值的對(duì)于缺陷回波包絡(luò)線只有一個(gè)極大值的缺陷，可用最大波高衰減法，常用缺陷，可用最大波高衰減法，常用6dB法。法。 對(duì)缺陷回波包絡(luò)線有多個(gè)極大值缺陷，對(duì)缺陷回波包絡(luò)線有多個(gè)極大值缺陷，可用端點(diǎn)可用端點(diǎn)6dB法或端點(diǎn)峰值法。法或端點(diǎn)峰值

29、法。 對(duì)條形氣孔、未焊縫等宜用對(duì)條形氣孔、未焊縫等宜用6dB法。法。 對(duì)裂紋、未熔合、條形夾渣等宜用對(duì)裂紋、未熔合、條形夾渣等宜用1012dB法。對(duì)小于法。對(duì)小于10mm缺陷宜用缺陷宜用3dB法。（標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定指示長(zhǎng)度小于法。（標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定指示長(zhǎng)度小于10mm，以，以5mm計(jì)）。計(jì)）。 對(duì)中間粗、兩端細(xì)或細(xì)長(zhǎng)缺陷（裂紋、對(duì)中間粗、兩端細(xì)或細(xì)長(zhǎng)缺陷（裂紋、未熔合）用端點(diǎn)法可獲得較好的結(jié)果。未熔合）用端點(diǎn)法可獲得較好的結(jié)果。 用用20dB法時(shí)應(yīng)考慮聲場(chǎng)修正。（即測(cè)得法時(shí)應(yīng)考慮聲場(chǎng)修正。（即測(cè)得移動(dòng)長(zhǎng)度應(yīng)減去聲場(chǎng)直徑才為缺陷指示長(zhǎng)移動(dòng)長(zhǎng)度應(yīng)減去聲場(chǎng)直徑才為缺陷指示長(zhǎng)度）度） 三、底波高度法三、底波高度法 在

30、遠(yuǎn)場(chǎng)（在遠(yuǎn)場(chǎng)（X3N），當(dāng)缺陷比聲束截面小時(shí)，），當(dāng)缺陷比聲束截面小時(shí)，缺陷波高與面積成正比（此時(shí)可用當(dāng)量法缺陷波高與面積成正比（此時(shí)可用當(dāng)量法定缺陷大小）；當(dāng)小缺陷數(shù)量很多，或缺定缺陷大?。划?dāng)小缺陷數(shù)量很多，或缺陷面積逐漸增加，則缺陷越大，所遮擋的陷面積逐漸增加，則缺陷越大，所遮擋的聲束愈多，造成缺陷處工件底波下降越大，聲束愈多，造成缺陷處工件底波下降越大，此時(shí)可用缺陷波與底波相對(duì)波高來評(píng)價(jià)缺此時(shí)可用缺陷波與底波相對(duì)波高來評(píng)價(jià)缺陷的大小。陷的大小。 1. ：BF為缺陷處底波高度，為缺陷處底波高度，F(xiàn)缺缺陷波高陷波高 2. ：BG無缺陷處底波高度無缺陷處底波高度 3. 此方法在鋼板、鍛件探傷

31、中常應(yīng)用。此方法在鋼板、鍛件探傷中常應(yīng)用。第七節(jié)第七節(jié) 缺陷自身高度的測(cè)定缺陷自身高度的測(cè)定 一、表面波波高法：一、表面波波高法： 利用表面波傳播時(shí)遇到深度較小缺陷時(shí)反利用表面波傳播時(shí)遇到深度較小缺陷時(shí)反射回波隨深度增加而升高的特點(diǎn)。射回波隨深度增加而升高的特點(diǎn)。 只適用：表面開口缺陷只適用：表面開口缺陷 缺陷深度小于缺陷深度小于2的情況。的情況。 該法存在許多問題，未說清，現(xiàn)介紹一下該法存在許多問題，未說清，現(xiàn)介紹一下表面波探傷的情況：表面波探傷的情況： （）表面波的性質(zhì)：）表面波的性質(zhì)：14.表面波即瑞利波，介質(zhì)表層質(zhì)點(diǎn)具有縱波和表面波即瑞利波，介質(zhì)表層質(zhì)點(diǎn)具有縱波和橫波的綜合特性。橫波的

32、綜合特性。15.表面波在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)只限于在表面波在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)只限于在傳播方向與垂直于表面的傳播方向與垂直于表面的 平面內(nèi)，其軌跡為橢圓。平面內(nèi)，其軌跡為橢圓。16.表面波聲場(chǎng)的深度范圍為表面波聲場(chǎng)的深度范圍為2，可探測(cè)的深度，可探測(cè)的深度范圍也為范圍也為2。17.當(dāng)表面波傳播時(shí)，深度當(dāng)表面波傳播時(shí)，深度=0.183時(shí)，質(zhì)點(diǎn)不時(shí)，質(zhì)點(diǎn)不作水平方向振動(dòng)（在此深度作水平方向振動(dòng)（在此深度上有缺陷將不會(huì)引起反射，也就是檢測(cè)不上有缺陷將不會(huì)引起反射，也就是檢測(cè)不出）。此即表示表面波能檢測(cè)的最小深度出）。此即表示表面波能檢測(cè)的最小深度（此深度對(duì)鋼材，用（此深度對(duì)鋼材，用5MHZ，就

33、相當(dāng)于，就相當(dāng)于0.1mm）。）。18.表面波的傳播速度，對(duì)平面波而言，與頻率表面波的傳播速度，對(duì)平面波而言，與頻率無關(guān)，與材料的泊松比無關(guān)，與材料的泊松比和橫波聲速和橫波聲速CS有關(guān)。有關(guān)。 CR= （二）（二） 表面波產(chǎn)生表面波產(chǎn)生 1. 直接用石英進(jìn)行直接用石英進(jìn)行Y切割產(chǎn)生。切割產(chǎn)生。 2. 利用縱波斜入射到工件表面產(chǎn)生表面波。利用縱波斜入射到工件表面產(chǎn)生表面波。 sinR= SC112. 187. 0RLCC CL=斜楔有機(jī)玻璃縱波速度斜楔有機(jī)玻璃縱波速度 CR=鋼中表面波速度鋼中表面波速度 對(duì)鋼和有機(jī)玻璃而言。對(duì)鋼和有機(jī)玻璃而言。R=6264較好。較好。 3.探頭晶片一般用矩形晶片

34、。探頭晶片一般用矩形晶片。 4.實(shí)用中無近場(chǎng)長(zhǎng)度影響（實(shí)用中無近場(chǎng)長(zhǎng)度影響（N已全部在透場(chǎng)已全部在透場(chǎng)楔內(nèi)）。楔內(nèi)）。 （即透聲楔內(nèi)縱波行程較大。）（即透聲楔內(nèi)縱波行程較大。） （即大于（即大于N） （三）（三） 表面波的傳播特性表面波的傳播特性 1. 對(duì)表面柱孔和近表面橫孔隨孔徑增大反對(duì)表面柱孔和近表面橫孔隨孔徑增大反射率增加，頻率越高，反射率增大越快。射率增加，頻率越高，反射率增大越快。 2. 對(duì)棱角邊的反射有下列特性（棱角可認(rèn)對(duì)棱角邊的反射有下列特性（棱角可認(rèn)為相當(dāng)于裂紋）。為相當(dāng)于裂紋）。 用用2.55MHZ頻率表面波，反射信號(hào)在棱角小于或頻率表面波，反射信號(hào)在棱角小于或等于等于90時(shí)

35、有時(shí)有 較強(qiáng)的反射；大于較強(qiáng)的反射；大于90之后，反射逐漸降之后，反射逐漸降低；大于低；大于170時(shí)，棱邊反射降為零。時(shí)，棱邊反射降為零。 因工件中裂紋與表面之間會(huì)成各種角度，因工件中裂紋與表面之間會(huì)成各種角度，為防止漏檢，必須從兩個(gè)方向上探測(cè)。為防止漏檢，必須從兩個(gè)方向上探測(cè)。 表面波傳到棱邊時(shí)會(huì)產(chǎn)生波型轉(zhuǎn)換，變型波遇到反表面波傳到棱邊時(shí)會(huì)產(chǎn)生波型轉(zhuǎn)換，變型波遇到反射面時(shí)，同樣射面時(shí)，同樣 會(huì)產(chǎn)生反射回波，形成干擾回波。會(huì)產(chǎn)生反射回波，形成干擾回波。 如圖：表面波在如圖：表面波在A、B反射間還有反射間還有 S變型橫波到底面的反射，波型為：變型橫波到底面的反射，波型為：S表面波RACSB在C

36、處產(chǎn)生變形橫波S 的反射圖4-5TASB棱邊曲率半徑棱邊曲率半徑R5時(shí)，表面波幾乎全時(shí)，表面波幾乎全部跨越傳播，無反射；棱部跨越傳播，無反射；棱 邊曲率半徑邊曲率半徑Rh。 當(dāng)裂紋內(nèi)有油、或水時(shí)，裂紋表面粗糙當(dāng)裂紋內(nèi)有油、或水時(shí)，裂紋表面粗糙時(shí)及下端裂太尖時(shí)，裂紋尖端時(shí)及下端裂太尖時(shí)，裂紋尖端B回波可能不回波可能不出現(xiàn)。出現(xiàn)。 表面波探傷應(yīng)用程序：表面波探傷應(yīng)用程序： 頻率：頻率：5MHZ 耦合劑：甘油、粘度較大的機(jī)油耦合劑：甘油、粘度較大的機(jī)油 表面要求：光潔度要高一些，除油、污、表面要求：光潔度要高一些，除油、污、除銹蝕，露出金屬光澤。除銹蝕，露出金屬光澤。 掃描速度調(diào)節(jié)：掃描速度調(diào)節(jié)：

37、為調(diào)節(jié)準(zhǔn)確，一般不用試塊（如試塊和工為調(diào)節(jié)準(zhǔn)確，一般不用試塊（如試塊和工件材質(zhì)，表面完全相同也可以用試塊）。件材質(zhì)，表面完全相同也可以用試塊）。將探頭垂直對(duì)準(zhǔn)工件的一個(gè)棱邊，探頭前將探頭垂直對(duì)準(zhǔn)工件的一個(gè)棱邊，探頭前沿距棱邊沿距棱邊40mm，熒光屏出現(xiàn)棱邊波，熒光屏出現(xiàn)棱邊波B1，將將B1調(diào)在調(diào)在4格。再將探頭后移至離棱邊格。再將探頭后移至離棱邊65mm，將棱邊波，將棱邊波B2調(diào)在調(diào)在6.5格。格。2圖 4 - 814 格T6 . 5 格 注意，在調(diào)節(jié)時(shí)，探頭在位置注意，在調(diào)節(jié)時(shí)，探頭在位置1和和2時(shí)棱邊時(shí)棱邊波波B1和和B2要通過水平，細(xì)調(diào)深度，反復(fù)調(diào)。要通過水平，細(xì)調(diào)深度，反復(fù)調(diào)。 靈敏度

38、調(diào)節(jié)：靈敏度調(diào)節(jié)： 利用工件本身直角棱邊反射波作參考信號(hào)。利用工件本身直角棱邊反射波作參考信號(hào)。據(jù)實(shí)驗(yàn)：對(duì)據(jù)實(shí)驗(yàn)：對(duì)6.5mm長(zhǎng)，深度為長(zhǎng)，深度為0.1mm的表的表面開口裂紋用面開口裂紋用5MHZ探頭表面波探測(cè)（垂直探頭表面波探測(cè)（垂直探測(cè)），在距離探測(cè)），在距離40mm時(shí)比直角棱邊反射時(shí)比直角棱邊反射波低波低21dB。則調(diào)節(jié)時(shí)，只要在。則調(diào)節(jié)時(shí)，只要在40mm處探處探直角棱邊使回波調(diào)到基準(zhǔn)波高（如直角棱邊使回波調(diào)到基準(zhǔn)波高（如50%），），再提高再提高21dB，靈敏度就調(diào)好了。，靈敏度就調(diào)好了。 三、端部回波峰值法三、端部回波峰值法 利用超聲波入射到裂紋端部，出現(xiàn)一個(gè)利用超聲波入射到裂紋端部

39、，出現(xiàn)一個(gè)較強(qiáng)的回波（稱端部峰值回波，較強(qiáng)的回波（稱端部峰值回波， 實(shí)質(zhì)是由端部強(qiáng)裂散射引起回波峰值）。實(shí)質(zhì)是由端部強(qiáng)裂散射引起回波峰值）。測(cè)量裂紋深度（開口裂紋）測(cè)量裂紋深度（開口裂紋） 裂紋深裂紋深h為為h= = 如用如用K=1探頭，則探頭，則h= （實(shí)際測(cè)量時(shí)常（實(shí)際測(cè)量時(shí)常用用K1斜探頭）斜探頭） l0探頭前沿長(zhǎng)度，探頭前沿長(zhǎng)度，a探頭前沿至缺探頭前沿至缺陷距離。陷距離。tgaokaooaTF圖 4-9利用此法測(cè)表面未口裂紋高度，利用此法測(cè)表面未口裂紋高度，聚焦探頭測(cè)效果好聚焦探頭測(cè)效果好對(duì)上端點(diǎn)深度小于對(duì)上端點(diǎn)深度小于5mm困難困難將掃描線按深度將掃描線按深度1:1調(diào)，調(diào)，h1和和h

40、2分別表示缺陷上、分別表示缺陷上、下端點(diǎn)離開探測(cè)面距離，可直接在掃描線讀取，下端點(diǎn)離開探測(cè)面距離，可直接在掃描線讀取，則裂紋高度則裂紋高度h：h=h2 h1= （a為探頭分別探測(cè)到缺陷上、下為探頭分別探測(cè)到缺陷上、下端點(diǎn)時(shí)的探測(cè)位置處探頭入射點(diǎn)之間的距離，端點(diǎn)時(shí)的探測(cè)位置處探頭入射點(diǎn)之間的距離，可以在工件上測(cè)量出來，可以在工件上測(cè)量出來，k探頭探頭k值。）值。） 四、橫波端角反射法四、橫波端角反射法 橫波射到下表面開口缺陷（根部未焊透，橫波射到下表面開口缺陷（根部未焊透，下表面裂紋等）回波高下表面裂紋等）回波高h(yuǎn)與波長(zhǎng)與波長(zhǎng)以及探頭以及探頭K值有關(guān)。值有關(guān)。 經(jīng)試驗(yàn)在矩形槽深經(jīng)試驗(yàn)在矩形槽深2

41、mm以內(nèi)，回波高度以內(nèi)，回波高度dB值與值與h/的變化不是單調(diào)的，而是起伏的。的變化不是單調(diào)的，而是起伏的。 因此，此種方法光靠波高無法確定缺陷深因此，此種方法光靠波高無法確定缺陷深度，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，用不同深度槽形試塊對(duì)度，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，用不同深度槽形試塊對(duì)比得出缺陷深，故誤差較大。比得出缺陷深，故誤差較大。 當(dāng)橫波探測(cè)到下表面開口缺陷時(shí)，形成角當(dāng)橫波探測(cè)到下表面開口缺陷時(shí)，形成角鏡反射條件，可用角鏡反射法測(cè)量：鏡反射條件，可用角鏡反射法測(cè)量： 將探傷儀掃描線按深度將探傷儀掃描線按深度1:1調(diào)節(jié)，當(dāng)探測(cè)面調(diào)節(jié)，當(dāng)探測(cè)面與缺陷不在同一面時(shí)使探頭置于表面開口與缺陷不在同一面時(shí)使探頭置于表面開口背側(cè)，聲

42、束軸線對(duì)準(zhǔn)缺陷與下表面直角處背側(cè)，聲束軸線對(duì)準(zhǔn)缺陷與下表面直角處（此處角鏡），將此波調(diào)至熒光屏高（此處角鏡），將此波調(diào)至熒光屏高80%，此波用此波用C表示，然后提高靈敏度表示，然后提高靈敏度1525dB，探頭向前移動(dòng)，探頭向前移動(dòng)， 當(dāng)聲束軸線掃查到開口缺陷頂部時(shí)，出現(xiàn)當(dāng)聲束軸線掃查到開口缺陷頂部時(shí)，出現(xiàn)缺陷波反射波缺陷波反射波DE，當(dāng)，當(dāng)DE達(dá)到最大值聲達(dá)到最大值聲束軸線完全離開缺陷端點(diǎn)時(shí)，在近靠束軸線完全離開缺陷端點(diǎn)時(shí)，在近靠DE的前方，將出現(xiàn)第一個(gè)峰值加波，稱端點(diǎn)的前方，將出現(xiàn)第一個(gè)峰值加波，稱端點(diǎn)衍射波衍射波DW，則開口缺陷自身高度，則開口缺陷自身高度H=C-DW，當(dāng)探測(cè)面與開口缺陷在

43、同，當(dāng)探測(cè)面與開口缺陷在同一面上時(shí)，只需探測(cè)到開口缺陷的下端點(diǎn)，一面上時(shí)，只需探測(cè)到開口缺陷的下端點(diǎn)，此時(shí)此時(shí)DW位于位于DE后方，則缺陷深度后方，則缺陷深度H=DW。用此法可測(cè)量單面焊未焊透高。用此法可測(cè)量單面焊未焊透高度。度。 用此種方法，還可探測(cè)焊縫中埋藏缺陷高用此種方法，還可探測(cè)焊縫中埋藏缺陷高度，探頭置于焊縫任一探測(cè)面上，探測(cè)到度，探頭置于焊縫任一探測(cè)面上，探測(cè)到缺陷上端點(diǎn)的衍射波為缺陷上端點(diǎn)的衍射波為DW上，探測(cè)到下上，探測(cè)到下端點(diǎn)的衍射波為端點(diǎn)的衍射波為DW下，則缺陷本身高度下，則缺陷本身高度H=DW下下DW上上 五、橫波串列式雙探頭法五、橫波串列式雙探頭法 兩個(gè)探頭一發(fā)一收，兩

44、個(gè)探頭一發(fā)一收， 特點(diǎn)：特點(diǎn)：工件中無缺陷時(shí)，接收探頭收不工件中無缺陷時(shí)，接收探頭收不到回波。到回波。 工件中有缺陷時(shí)，發(fā)射探頭發(fā)出的聲波工件中有缺陷時(shí)，發(fā)射探頭發(fā)出的聲波通過工件底面反射至接收探頭。通過工件底面反射至接收探頭。 示波屏只出現(xiàn)一個(gè)缺陷波且位置固定不示波屏只出現(xiàn)一個(gè)缺陷波且位置固定不動(dòng)，出現(xiàn)在半跨距處。動(dòng)，出現(xiàn)在半跨距處。 只能檢測(cè)厚工件中垂直于表面的大缺陷，只能檢測(cè)厚工件中垂直于表面的大缺陷，（如窄間隙厚焊縫電渣焊縫中未焊透）。（如窄間隙厚焊縫電渣焊縫中未焊透）。 發(fā)和收兩探頭移動(dòng)方向相反。發(fā)和收兩探頭移動(dòng)方向相反。 當(dāng)兩個(gè)探頭靠在一起時(shí)，可測(cè)缺陷下端當(dāng)兩個(gè)探頭靠在一起時(shí)，可測(cè)

45、缺陷下端點(diǎn)最下部位置，該位置離工件下表面距離點(diǎn)最下部位置，該位置離工件下表面距離h為：為：h= 稱死區(qū)范圍，稱死區(qū)范圍，b為兩探頭靠近為兩探頭靠近時(shí)入射點(diǎn)之間距離。此式為近似式，即認(rèn)時(shí)入射點(diǎn)之間距離。此式為近似式，即認(rèn)為為 時(shí)得出。時(shí)得出。K=1時(shí)完全正確。時(shí)完全正確。 即當(dāng)缺陷下端離下表面距離小于即當(dāng)缺陷下端離下表面距離小于h時(shí)測(cè)不時(shí)測(cè)不到。見書到。見書P143，圖，圖4.41。 Kb22hbtg 六、相對(duì)靈敏度六、相對(duì)靈敏度10dB法法 先用一次波找到缺陷最高波，再前后移動(dòng)先用一次波找到缺陷最高波，再前后移動(dòng)探頭，確定探頭在探測(cè)面上的位置探頭，確定探頭在探測(cè)面上的位置A和和B，再根據(jù)位置再

46、根據(jù)位置A、B的聲程的聲程X1、X2和探頭和探頭K值，值，確定缺陷高度：確定缺陷高度：h。 h= X2COS2- X1COS1（書上式（書上式4.35）。）。 這里關(guān)鍵是如何確定這里關(guān)鍵是如何確定X1、X2和和1和和2可用可用試塊人工缺陷測(cè)定得到。也可通過試塊人工缺陷測(cè)定得到。也可通過98年練年練習(xí)中例習(xí)中例3說明。用計(jì)算法得到。說明。用計(jì)算法得到。 七、散射法（衍射法）：七、散射法（衍射法）： 該法特點(diǎn)：該法特點(diǎn)： 兩探頭在裂紋兩側(cè)相對(duì)移動(dòng)，兩探頭在裂紋兩側(cè)相對(duì)移動(dòng)，以裂紋為中心線。以裂紋為中心線。 一定要找到裂紋端部最高回波。一定要找到裂紋端部最高回波。 適用于開口裂紋，且深度適用于開口裂

47、紋，且深度3mm。第八節(jié)第八節(jié) 影響缺陷定位、定量的主要因影響缺陷定位、定量的主要因素素 一、影響缺陷定位的主要因素：一、影響缺陷定位的主要因素：19.儀器的影響：水平線性、水平刻度精度。儀器的影響：水平線性、水平刻度精度。20.探頭：主聲束偏向，探頭波束雙峰，斜探頭：主聲束偏向，探頭波束雙峰，斜探頭斜楔磨損使探頭斜楔磨損使K值變化，探頭晶值變化，探頭晶片發(fā)射、片發(fā)射、接收聲波指向性。接收聲波指向性。21.工件影響工件影響 表面粗糙：表面凹凸不平引起進(jìn)入表面粗糙：表面凹凸不平引起進(jìn)入工件聲束分叉。工件聲束分叉。 工件材質(zhì)：材質(zhì)晶粒引起林狀反射，工件材質(zhì)：材質(zhì)晶粒引起林狀反射，即材料噪聲，試塊與

48、工件材質(zhì)差異，即材料噪聲，試塊與工件材質(zhì)差異，引起聲速變化，試塊與工件應(yīng)力差異，引起聲速變化，試塊與工件應(yīng)力差異，引起聲速變化使引起聲速變化使K值變。壓力應(yīng)力聲速值變。壓力應(yīng)力聲速增加，拉應(yīng)力聲速減小每增加，拉應(yīng)力聲速減小每1kg/mm2引引起起0.01%。工件表面形狀工件表面形狀曲面工件探測(cè)時(shí)探頭平面時(shí)為點(diǎn)或線接觸曲面工件探測(cè)時(shí)探頭平面時(shí)為點(diǎn)或線接觸探頭磨成曲面，使入射點(diǎn)改變，探頭磨成曲面，使入射點(diǎn)改變，從而引起從而引起K值變化。值變化。 工件邊界：靠工件邊界探測(cè)時(shí)，由于側(cè)工件邊界：靠工件邊界探測(cè)時(shí)，由于側(cè)壁干擾，使主聲束偏向，改變壁干擾，使主聲束偏向，改變K值。值。 工件溫度：工件溫度：

49、工件溫度升高工件溫度升高K值增大。值增大。 工件溫度下降工件溫度下降K值變小。值變小。工件中缺陷：缺陷反射指向性引起不工件中缺陷：缺陷反射指向性引起不在主聲束入射缺陷時(shí)出現(xiàn)高反射，引在主聲束入射缺陷時(shí)出現(xiàn)高反射，引起誤判。起誤判。22.操作人員影響操作人員影響 調(diào)儀器掃描線比例不準(zhǔn)。調(diào)儀器掃描線比例不準(zhǔn)。 測(cè)探頭入射值，測(cè)探頭入射值，K值不準(zhǔn)。值不準(zhǔn)。 定位方法不當(dāng)：曲面工件未修正等。定位方法不當(dāng)：曲面工件未修正等。 二、影響缺陷定量的因素二、影響缺陷定量的因素 1. 儀器、探頭性能影響儀器、探頭性能影響 頻率偏差（使調(diào)靈敏度引起偏差也影響定頻率偏差（使調(diào)靈敏度引起偏差也影響定量垂直性偏差，衰

50、減器精度誤差）。量垂直性偏差，衰減器精度誤差）。 探頭形式，晶片尺寸（影響探頭形式，晶片尺寸（影響N大?。┐笮。?探頭探頭K偏差（往復(fù)透過率與入射角有關(guān)）。偏差（往復(fù)透過率與入射角有關(guān)）。 2. 耦合偏差及材質(zhì)衰減測(cè)量偏差，傳輸損耦合偏差及材質(zhì)衰減測(cè)量偏差，傳輸損失等。失等。 3. 工件幾何形狀和尺寸（曲率變化要補(bǔ)償）工件幾何形狀和尺寸（曲率變化要補(bǔ)償） 4. 缺陷的影響缺陷的影響 缺陷的形狀，方位與入射波夾角等，指向缺陷的形狀，方位與入射波夾角等，指向性（回波指向性），表面粗糙度，性質(zhì)，性（回波指向性），表面粗糙度，性質(zhì)，位置（在近場(chǎng)或遠(yuǎn)場(chǎng)等）等。位置（在近場(chǎng)或遠(yuǎn)場(chǎng)等）等。第九節(jié)第九節(jié) 缺陷

51、性質(zhì)分析缺陷性質(zhì)分析 一、根據(jù)加工工藝分析缺陷性質(zhì)：一、根據(jù)加工工藝分析缺陷性質(zhì)： 對(duì)各種工件根據(jù)加工工藝不同進(jìn)行分析。對(duì)各種工件根據(jù)加工工藝不同進(jìn)行分析。 如鍛鋼：則可能產(chǎn)生白點(diǎn)，裂紋這是最危如鍛鋼：則可能產(chǎn)生白點(diǎn)，裂紋這是最危險(xiǎn)的缺陷。險(xiǎn)的缺陷。 鑄鋼：易在洗胃口附近產(chǎn)生疏松或縮孔。鑄鋼：易在洗胃口附近產(chǎn)生疏松或縮孔。 焊縫：產(chǎn)生氣孔、夾渣、未焊透、未熔合焊縫：產(chǎn)生氣孔、夾渣、未焊透、未熔合等。等。 二、根據(jù)缺陷特征分析缺陷性質(zhì)二、根據(jù)缺陷特征分析缺陷性質(zhì) 缺陷特征為：大小、形狀、密集程度、位缺陷特征為：大小、形狀、密集程度、位置等幾方面：置等幾方面： 大?。河行┤毕菀怀霈F(xiàn)往往比較大，如鑄

52、大小：有些缺陷一出現(xiàn)往往比較大，如鑄件中縮孔，疏松一出現(xiàn)就一大片，如探傷件中縮孔，疏松一出現(xiàn)就一大片，如探傷時(shí)發(fā)現(xiàn)大面積缺陷，就可斷定這類缺陷。時(shí)發(fā)現(xiàn)大面積缺陷，就可斷定這類缺陷。 形狀分為：形狀分為： 平面形缺陷：在不同探測(cè)面上探測(cè)這種缺平面形缺陷：在不同探測(cè)面上探測(cè)這種缺陷，其回波高顯著不同，探測(cè)時(shí)聲束垂直陷，其回波高顯著不同，探測(cè)時(shí)聲束垂直于平面時(shí)回波很高，聲束平行于平面時(shí)回于平面時(shí)回波很高，聲束平行于平面時(shí)回波很低，一般此類缺陷為裂紋、夾層類。波很低，一般此類缺陷為裂紋、夾層類。 點(diǎn)狀缺陷：各個(gè)方向探測(cè)，缺陷回波差不點(diǎn)狀缺陷：各個(gè)方向探測(cè)，缺陷回波差不多，無明顯變化，大多為氣孔、夾渣、

53、夾多，無明顯變化，大多為氣孔、夾渣、夾砂等。砂等。 缺陷密集程度：在熒光屏掃描線某一范圍缺陷密集程度：在熒光屏掃描線某一范圍內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)一系列簇狀缺陷，在不同方向內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)一系列簇狀缺陷，在不同方向探測(cè)缺陷回波情況差不多。探測(cè)缺陷回波情況差不多。 缺陷位置分析：缺陷位置分析： 如大型鑄件（如大的汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子）在如大型鑄件（如大的汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子）在中心和端部鍛壓部位易出現(xiàn)裂紋。中心和端部鍛壓部位易出現(xiàn)裂紋。 在焊縫中心有一定長(zhǎng)度的缺陷大多為未焊在焊縫中心有一定長(zhǎng)度的缺陷大多為未焊透。在焊縫根部為單面焊未焊透。透。在焊縫根部為單面焊未焊透。 在熔合線附近，如連續(xù)或間斷為坡口邊緣在熔合線附近，如連續(xù)

54、或間斷為坡口邊緣未熔合等。未熔合等。 三、根據(jù)缺陷波形分析缺陷性質(zhì)三、根據(jù)缺陷波形分析缺陷性質(zhì) 缺陷波高度變化缺陷波高度變化23.靜態(tài)波形靜態(tài)波形探測(cè)時(shí)探頭和缺陷相同穩(wěn)定時(shí)探測(cè)時(shí)探頭和缺陷相同穩(wěn)定時(shí)波形。波形。 各種缺陷內(nèi)部含的物質(zhì)不同，對(duì)入射的聲各種缺陷內(nèi)部含的物質(zhì)不同，對(duì)入射的聲波吸收情況不同。探頭探測(cè)時(shí)回波吸收情況不同。探頭探測(cè)時(shí)回 波高度、形狀各不相同。波高度、形狀各不相同。24.動(dòng)態(tài)波形動(dòng)態(tài)波形 探測(cè)時(shí)探頭和缺陷相對(duì)移動(dòng)，移動(dòng)方式為：探測(cè)時(shí)探頭和缺陷相對(duì)移動(dòng)，移動(dòng)方式為：平移、前后移、環(huán)繞缺陷、轉(zhuǎn)動(dòng)等。觀察平移、前后移、環(huán)繞缺陷、轉(zhuǎn)動(dòng)等。觀察缺陷波的變化情況，并用缺陷波尖端的包缺陷波

55、的變化情況，并用缺陷波尖端的包絡(luò)線來分析得到缺陷性質(zhì)判斷結(jié)論。絡(luò)線來分析得到缺陷性質(zhì)判斷結(jié)論。 四、根據(jù)底波分析缺陷性質(zhì)，在鋼板中大四、根據(jù)底波分析缺陷性質(zhì)，在鋼板中大量應(yīng)用量應(yīng)用 根據(jù)一次底波根據(jù)一次底波B1情況：情況： 缺陷波很強(qiáng)，缺陷波很強(qiáng)，B1消失消失大面積缺陷（夾大面積缺陷（夾層、裂紋等）。層、裂紋等）。 缺陷波和缺陷波和B1共存，缺陷較小，可能為單個(gè)共存，缺陷較小，可能為單個(gè)缺陷波和缺陷波和B1均很底或消失，可能傾斜形缺均很底或消失，可能傾斜形缺陷或疏松等。陷或疏松等。 根據(jù)多次底波情況：根據(jù)多次底波情況： 鋼板中重皮處多次反射消失，無缺陷處多鋼板中重皮處多次反射消失，無缺陷處多次

56、反射清晰可見。次反射清晰可見。 薄鋼板中小缺陷用一次波較難發(fā)現(xiàn)，可用薄鋼板中小缺陷用一次波較難發(fā)現(xiàn)，可用多次反射可觀察到，也可觀察多次反射衰多次反射可觀察到，也可觀察多次反射衰減情況。減情況。第十節(jié)第十節(jié) 非缺陷回波的判別非缺陷回波的判別一、遲到波一、遲到波條件：探頭在細(xì)長(zhǎng)工件（板或棒）一端條件：探頭在細(xì)長(zhǎng)工件（板或棒）一端縱波探測(cè)，擴(kuò)散聲束縱波射到側(cè)壁產(chǎn)生縱波探測(cè)，擴(kuò)散聲束縱波射到側(cè)壁產(chǎn)生變型橫波，再變成給縱波經(jīng)底面反回探變型橫波，再變成給縱波經(jīng)底面反回探頭引導(dǎo)成遲到波。頭引導(dǎo)成遲到波。 二、二、61反射：反射： 特定反射。當(dāng)縱波入射到鋼特定反射。當(dāng)縱波入射到鋼/空氣界面?？諝饨缑?。 +=9

57、0 縱波入射角縱波入射角 橫波反射角。橫波反射角。 由由 及及 即入射角即入射角=61時(shí)，出現(xiàn)時(shí)，出現(xiàn)=29的很強(qiáng)的的很強(qiáng)的橫波反射。橫波反射。SLCCsinsin6182. 132305900cossinsinsin得SLCCtg 三、三角反射回波三、三角反射回波 直探頭在實(shí)心園柱體探測(cè)得的遲到反射。直探頭在實(shí)心園柱體探測(cè)得的遲到反射。 B1L底波底波聲程聲程d H1L等邊三角形反射波等邊三角形反射波聲程聲程1.3d H2L-S-L反射波反射波聲程聲程1.67d。 探測(cè)此類工件如工件中無缺陷，則出現(xiàn)三角形反探測(cè)此類工件如工件中無缺陷，則出現(xiàn)三角形反射，如無此三角形波，則此工件中存在缺陷。射，

58、如無此三角形波，則此工件中存在缺陷。 四、其它非缺陷波：四、其它非缺陷波：25.探頭雜波探頭雜波26.工件輪廓波工件輪廓波各種形狀工件輪廓波不各種形狀工件輪廓波不相同要具體分析。相同要具體分析。27.耦合劑反射耦合劑反射表面波及大表面波及大K值探頭探值探頭探傷時(shí)出現(xiàn)。傷時(shí)出現(xiàn)。28.幻象波幻象波 重復(fù)頻率太高時(shí)產(chǎn)生，可降低重復(fù)頻率。重復(fù)頻率太高時(shí)產(chǎn)生，可降低重復(fù)頻率。29.草狀回波（林狀回波）草狀回波（林狀回波） 工件晶粒粗大引起，可降低頻率。工件晶粒粗大引起，可降低頻率。30.其它變型波其它變型波 根據(jù)具體工件情況及橫波探傷時(shí)特定條件，要具根據(jù)具體工件情況及橫波探傷時(shí)特定條件，要具體分析。體

59、分析。第十一節(jié)第十一節(jié) 側(cè)壁干涉?zhèn)缺诟缮?縱波探頭靠近側(cè)壁，經(jīng)側(cè)反射的縱波和變縱波探頭靠近側(cè)壁，經(jīng)側(cè)反射的縱波和變型橫波與直接傳播的縱波互相干涉，造成型橫波與直接傳播的縱波互相干涉，造成越靠近側(cè)壁，回波反而下降，探頭離開一越靠近側(cè)壁，回波反而下降，探頭離開一定位置回波反而上升。定位置回波反而上升。 避免側(cè)壁干擾條件：避免側(cè)壁干擾條件： 側(cè)壁反射波聲程與直接傳播聲程差大于側(cè)壁反射波聲程與直接傳播聲程差大于4。 1. 軸線小缺陷無側(cè)壁干擾條件：軸線小缺陷無側(cè)壁干擾條件： 對(duì)鋼對(duì)鋼 2. 底面無干擾：底面無干擾： 對(duì)鋼對(duì)鋼 試塊寬最小要滿足上述條件。試塊寬最小要滿足上述條件。ad2minfad5.3

60、minad2minfad5min第五章第五章 板材和管材超聲波探傷板材和管材超聲波探傷第一節(jié)第一節(jié) 板材超聲波探傷板材超聲波探傷一、板材分類一、板材分類40mm厚板厚板 二、鋼板中常見缺陷二、鋼板中常見缺陷 存在于內(nèi)部存在于內(nèi)部 分層分層鋼錠中非金屬夾雜物，金屬氧化鋼錠中非金屬夾雜物，金屬氧化物，硫化物以及夾渣在軋制過程中被軋扁物，硫化物以及夾渣在軋制過程中被軋扁而形成。而形成。 這些缺陷有的是鋼水本身產(chǎn)生，如脫氧時(shí)這些缺陷有的是鋼水本身產(chǎn)生，如脫氧時(shí)加脫氧劑造成，或煉鋼爐混入鋼水中的耐加脫氧劑造成，或煉鋼爐混入鋼水中的耐火材料等，這些缺陷在鋼錠中位置沒有一火材料等，這些缺陷在鋼錠中位置沒有一