超聲檢測(cè)技術(shù)一級(jí)培訓(xùn)資料

1、杭州量子檢測(cè)儀器有限公司 TELFAX損超聲檢測(cè)技術(shù)（級(jí)）1 無(wú)損檢測(cè)綜合知識(shí)1.1 材料的無(wú)損檢測(cè)1.1.1 無(wú)損檢測(cè)的定義：不破壞材料的外形和性能的情況下，檢測(cè)該材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（組織與不連續(xù)）和性能，該技術(shù)稱為無(wú)損檢測(cè)。英文全稱：Non Destructive Testing (NDT)1.1.2 常用無(wú)損檢測(cè)方法* 射線檢測(cè)：Radiographic Testing (RT)* 射線的種類與本質(zhì)： 射線、射線和中子射線。射線和射線與無(wú)線電波、紅外線、可見光、紫外線一樣，都是電磁波；而中子射線是粒子。* X射線的產(chǎn)生：X射線管*

2、射線的產(chǎn)生：射線是放射性原子核在衰變時(shí)放射出來(lái)的電磁波。放射性衰變。射線檢測(cè)：原理、方法與應(yīng)用-x* 射線和射線通過(guò)物質(zhì)時(shí)其強(qiáng)度逐漸減弱。 強(qiáng)度衰減公式： II0e* 利用射線透過(guò)物體時(shí)產(chǎn)生的吸收和散射現(xiàn)象，檢測(cè)材料中因缺陷存在而引起射線強(qiáng)度改變的程度來(lái)探測(cè)缺陷的方法稱為射線檢測(cè)。利用膠片感光顯示缺陷的方法稱為射線照相法。* 檢測(cè)技術(shù)類型：照相法；熒光屏法；工業(yè)電視法；* 檢測(cè)對(duì)象類型：金屬；非金屬。 焊縫；鑄件。* 檢測(cè)缺陷類型：裂紋；氣孔；未焊透；未融合；夾渣；疏松；冷隔等。檢查對(duì)接焊縫中的單個(gè)氣孔，用射線方法比用超聲方法好。超聲檢測(cè)：Ultrasonic Testing (UT)* 超聲

3、波的本質(zhì)：機(jī)械波，它是由于機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中 引起的波動(dòng)過(guò)程，例如水波、聲波、超聲波等* 超聲波的類型：縱波和橫波 表面波（瑞利波）、板波* 超聲波的性質(zhì)：（1）聲速：與材料性質(zhì)有關(guān)、與波的種類有關(guān)（2）波的疊加、干涉及駐波（3）反射、折射和波型轉(zhuǎn)換#超聲檢測(cè)：原理、方法與應(yīng)用* 超聲波的產(chǎn)生：儀器、探頭* 超聲波與工件的接觸：耦合劑* 超聲波在工件內(nèi)的傳播與反射 、波的接收* 超聲波檢測(cè)原理：探頭發(fā)射的超聲波通過(guò)耦合劑在工件中傳播，遇到缺陷時(shí)反射回來(lái)被探頭接收。根據(jù)反射回波在熒光屏上的位置和波輻高低判斷缺陷的大小和位置。 * 超聲檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)：應(yīng)用范圍廣；穿透能力大；設(shè)備輕便；定量不準(zhǔn)確

4、；定性困難。 * 檢測(cè)技術(shù)類型：縱波法；橫波法；表面波法；板波法，* 常用檢測(cè)方法：穿透法；反射法；串列法；液浸（聚焦）法；.杭州量子檢測(cè)儀器有限公司 TELFAX* 檢測(cè)對(duì)象類型：金屬；非金屬。 焊縫；板件；管件；鍛件。 檢測(cè)缺陷類型：面缺陷；體缺陷。定性困難。 數(shù)字化、智能化發(fā)展前景寬廣。磁粉檢測(cè): Magnetic Testing (MT)* 漏磁場(chǎng)：鐵磁材料磁化時(shí)磁力線由于折射而迤出到材料表面所形成的磁場(chǎng)稱為漏磁場(chǎng) * 剩磁：鐵磁材料磁化時(shí)所具有的磁性在磁化電流取消后繼續(xù)存在的性質(zhì)稱為剩磁 * 鐵磁材料在磁場(chǎng)中被磁化后，缺陷處

5、產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)吸附磁粉而形成磁痕。磁痕的長(zhǎng)度、位置、形狀反映了缺陷的狀態(tài)。* 磁粉檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)：檢測(cè)表面和近表面缺陷；鐵磁材料；* 常用檢測(cè)方法：剩磁法；連續(xù)法。* 檢測(cè)對(duì)象類型：鐵磁材料。 焊縫；鋼板；鋼管；螺栓等.* 檢測(cè)缺陷類型：裂紋；夾渣等. 。滲透檢測(cè)：Penetrate Testing (PT)* 分子壓強(qiáng)與表面張力：每一個(gè)離液面的距離小于分子作用半徑r的分子，都受到一個(gè)指向液體內(nèi)部的力的作用。而這些表面分子及近表面分子組成的表面層，都受到垂直于液面且指向液體內(nèi)部的力的作用。這種作用力就是表面層對(duì)整個(gè)液體施加的壓力，該壓力在單位面積上的平均值叫分子壓強(qiáng)。分子壓強(qiáng)是表面張力產(chǎn)生的原因

6、。* 液體潤(rùn)濕：液體鋪展在固體材料的表面不呈球形，且能覆蓋表面，此現(xiàn)象稱液體潤(rùn)濕現(xiàn)象。* 毛細(xì)現(xiàn)象：潤(rùn)濕液體在毛細(xì)管內(nèi)的自動(dòng)上升或下降稱為毛細(xì)現(xiàn)象。滲透檢測(cè)：原理、方法與應(yīng)用* 具有潤(rùn)濕作用的滲透劑在毛細(xì)管作用下滲入表面開口缺陷。在顯象劑作用下由于毛細(xì)管作用滲入到開口缺陷內(nèi)的滲透劑被析出表面形成痕跡。* 滲透檢測(cè)基本操作過(guò)程* 滲透檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)：檢測(cè)表面開口缺陷；* 常用檢測(cè)方法：著色法；熒光法。* 檢測(cè)對(duì)象類型：金屬與非金屬材料。* 檢測(cè)缺陷類型：裂紋。渦流檢測(cè)：Eddy Current Testing (ET)* 由于電磁感應(yīng)金屬材料在交變磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生渦流。* 金屬材料中存在的裂紋將改

7、變渦流的大小和分布，分析這些變化可檢出鐵磁性和非鐵磁性材料中的缺陷。* 渦流可用以分選材質(zhì)、測(cè)膜層厚度和工件尺寸以及材料的某些物理性能等。 * 渦流檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)：適用于導(dǎo)電材料；檢測(cè)近表面缺陷。* 常用檢測(cè)方法：穿過(guò)式線圈；內(nèi)通過(guò)式線圈；探頭式線圈。* 檢測(cè)對(duì)象類型：金屬與非金屬材料。* 檢測(cè)缺陷類型：裂紋。#1.1.2 常用無(wú)損檢測(cè)方法的應(yīng)用一、應(yīng)用的部門航空、航天、機(jī)械、核工業(yè)、汽車制造、船舶、電子、鋼結(jié)構(gòu)、商檢、進(jìn)出口等。杭州量子檢測(cè)儀器有限公司 TELFAX、應(yīng)用的對(duì)象（1） 缺陷探傷（2） 厚度測(cè)量（3） 性能測(cè)試 #1.

8、1. 3 常用無(wú)損檢測(cè)方法的范圍及局限性1.2 材料1.2.1 材料的性能一、力學(xué)性能（1） 金屬材料的靜拉伸力學(xué)性能* 強(qiáng)度：金屬抗拉永久變形和斷裂的能力* 塑性：又稱范性，斷裂前材料發(fā)生不可逆永久變形的能力* 韌性：金屬在斷裂前吸收變形能量的能力（2） 金屬材料的彈性性能* 彈性（虎克定律）：（3） 金屬材料在靜加載下的力學(xué)性能* 扭轉(zhuǎn)性能* 彎曲、壓縮性能* 硬度（4） 金屬材料的沖擊性能（5） 金屬材料的疲勞性能（6） 金屬材料的蠕變性能二、物理性能（1） 密度、比熱量、磁性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等（2） 光學(xué)性能（3） 聲學(xué)性能 #1.2.3 金屬材料中的各種缺陷及不連續(xù)性一、不連續(xù)性：金

9、屬或合金內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不均勻變化，稱為不連續(xù)性。材料內(nèi)結(jié)構(gòu)的不連續(xù)對(duì)材料性能有影響。二、缺陷：對(duì)金屬材料的性能造成破壞的不連續(xù)性稱為缺陷。因此不能簡(jiǎn)單的說(shuō)：不連續(xù)就是缺陷。1.3 加工及缺陷杭州量子檢測(cè)儀器有限公司 TELFAX、最初加工過(guò)程及相關(guān)缺陷（1）鑄造：將熔融金屬澆注入鑄型型腔，冷卻后形成工件的加工過(guò)程；常見的鑄造缺陷：氣孔、縮孔、疏松、冷裂、熱裂、冷隔、偏析、夾雜。（2）塑性加工：鍛、軋、拔、鈑金等常見的塑性加工缺陷：裂紋、折疊、分層、白點(diǎn)（氫脆）二、制造加工過(guò)程及相關(guān)缺陷（1）焊接：通過(guò)加熱或加壓，使填充材料熔化、冷卻將工件

10、連接在一起的加工方式稱焊接；常見的焊接缺陷：氣孔、夾渣、未融合、未焊透、裂紋、夾珠、鎢夾雜（2）表面加工：車、銑、刨、鍍、磨、噴丸、吹砂等常見的表面加工缺陷：氫脆（3）熱處理：對(duì)金屬材料加溫并用不同方法冷卻使其組織結(jié)構(gòu)發(fā)生的方法稱熱處理； 常見的熱處理缺陷：淬裂（4）其他熱加工工藝：粉末冶金等1.4 在役中的材料1.4.1 在役中材料的行為受力、受壓、高低溫、摩擦、腐蝕 .1.4.2 在役工況導(dǎo)致缺陷和失效一、腐蝕：腐蝕裂紋、腐蝕坑、腐蝕減薄二、疲勞：疲勞裂紋、疲勞斷裂三、磨損：材料減薄、摩擦裂紋四、過(guò)負(fù)載：變形、斷裂五、脆性斷裂：鎘脆、氫脆1.4.3 金屬中破裂發(fā)展的概念一、缺陷的形成 （應(yīng)

11、力集中）二、缺陷的發(fā)展 （載荷）三、斷裂 #1.5 無(wú)損檢測(cè)人員管理* 持有NDT 級(jí)證書的人員有資格按照NDT指導(dǎo)書，并在II級(jí)和III級(jí)人員的監(jiān)督下進(jìn)行NDT操作。I級(jí)人員應(yīng)能：（a）調(diào)整設(shè)備；（b）進(jìn)行檢測(cè)；（c）按照文件提供的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行記錄并對(duì)檢測(cè)結(jié)果分類；（d）按檢測(cè)結(jié)果寫出檢測(cè)報(bào)告。* 級(jí)人員不應(yīng)負(fù)責(zé)選擇檢測(cè)方法或技術(shù)。2 超聲檢測(cè)物理基礎(chǔ)2.1 聲的特性及機(jī)械波的傳播* 物體在一定位置附近作來(lái)回重復(fù)的運(yùn)動(dòng)，稱為振動(dòng)。例如彈簧振子的振動(dòng)。振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)械波，機(jī)械波在彈性介質(zhì)內(nèi)傳播。機(jī)械波的振動(dòng)頻率在每秒20次-20000次之間時(shí)，人的耳朵就能聽到成為聲。所以聲波就是機(jī)械波的一部分。*

12、 聲的特性杭州量子檢測(cè)儀器有限公司 TELFAX聲的產(chǎn)生條件：聲源和傳播聲的彈性介質(zhì)； 聲波具有反射、折射、衍射等光學(xué)性質(zhì)； 聲波在異質(zhì)界面上發(fā)生波形轉(zhuǎn)換； 聲的傳播速度是與材料、波形、溫度有關(guān)的參數(shù)。2.2 頻率、振幅、波長(zhǎng)和聲速的概念* 物體在彈性力作用下發(fā)生的諧振動(dòng)規(guī)律可用下是式表示：xAcos（t)* 振幅A ，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的最大位移;* 頻率f ，單位時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的次數(shù)。單位為次秒，記為“赫”（Hz）;* 波長(zhǎng)，波的傳播方向上相位相同的兩質(zhì)點(diǎn)之間的距離。 可用公式 C/f 計(jì)算，式中C為聲速。* 在介質(zhì)中超聲波傳播

13、的傳播速度（即聲速）與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度是不同的。在同一固體介質(zhì)中，縱波、橫波、表面波的傳播速度都是不同的。2.3 聲阻抗* 聲阻抗表示聲場(chǎng)中介質(zhì)對(duì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的阻礙作用；* 聲阻抗的計(jì)算：Zc；* 聲波在二種介質(zhì)的界面上垂直入射時(shí)的相對(duì)透過(guò)率和反射率取決于二種介質(zhì)的聲阻抗比。2.4 聲波的類型* 縱波：介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向相同的聲波稱為縱波，用符號(hào)“L”表示。波速用CL表示。* 橫波：介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向垂直的聲波稱為橫波又稱切變波，用符號(hào)“S”表示。波速用CS表示。橫波探傷最適用于焊逢、管材探傷。* 波動(dòng)的形式(波形)可以分為球面波，平面波、柱面波等。* 固體介質(zhì)表面的質(zhì)點(diǎn)

14、發(fā)生縱向振動(dòng)和橫向振動(dòng)，兩種振動(dòng)合成為橢圓振動(dòng)，橢圓振動(dòng)在介質(zhì)表面?zhèn)鞑?，這種波稱為表面波，用符號(hào)“R”表示。* 在板狀介質(zhì)中傳播的彈性波稱為板波，又稱蘭姆波。2.5 超聲波在二種不同介質(zhì)面上的行為2.5.1 超聲波的反射和折射* 超聲波在二種不同介質(zhì)的界面上垂直或傾斜入射時(shí)，在第一介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生反射回波的性質(zhì)稱為反射。* 超聲波在二種不同介質(zhì)的界面上傾斜入射時(shí)，在第二介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生方向改變的入射波稱為折射，該入射波稱為折射波。2.5.2 超聲波的波型轉(zhuǎn)換* 超聲波在傾斜入射時(shí)發(fā)生波型轉(zhuǎn)換，即入射的縱波在反射或折射時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)換成縱波、橫波二種波；入射的橫波在反射或折射時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)換成橫波、縱波二種波。* 波型轉(zhuǎn)換

15、與介質(zhì)的類型有關(guān)。2.5.3 超聲波的衰減* 超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，隨著傳播距離的增加，其能量逐漸減弱的現(xiàn)象叫做超聲波的衰減。杭州量子檢測(cè)儀器有限公司 TELFAX* 由聲束擴(kuò)散引起的超聲波衰減稱為擴(kuò)散衰減。 聲束在不同聲阻抗介質(zhì)的界面散射引起的衰減叫做散射衰減。 由介質(zhì)吸收引起的超聲波衰減稱為吸收衰減。 由材料表面粗糙度、表面曲率大小和表面附著物等因素所引起的超聲波的衰減稱為耦合衰減。2.6 壓電效應(yīng)和探頭2.6.1 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)

16、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)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)。* 常用的壓電陶瓷有鈦酸鋇（BaTi03）、鋯鈦酸鉛（PZT）、鈦酸鉛（PbTiO3)、偏鈮酸鉛（PbNb2O4）等。2.6.2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；L-鈮酸鋰；I-碘酸鋰；N-其他探頭類型： Z-直探頭； K-斜探頭；

17、SJ-水浸探頭；FG-分隔探頭； BM-表面探頭； KB-可變角探頭；2.6.3 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。* 脈沖重復(fù)頻率是指超聲波探傷儀在單位時(shí)間里所產(chǎn)生的脈沖數(shù)目；探傷頻率是指在電脈沖作用下晶體每秒鐘振動(dòng)的次數(shù)，二者不可相提并論。2.6.4 直探頭一、直探頭的保護(hù)膜* 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

18、護(hù)膜，它們適用于工件表面光潔度較高、且平整的情況。用于粗糙表面時(shí)聲能損耗達(dá)2030dB。 * 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。* 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。* 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。 #杭州量子檢測(cè)儀器有限公

19、司 TELFAX、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。 #三、直探頭的晶片晶片產(chǎn)生和吸收超聲波，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。2.6.5 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，

20、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)。* 雙晶斜探頭對(duì)鋼板內(nèi)的夾層缺陷比較敏感容易發(fā)現(xiàn)，而對(duì)有圓弧面的近表面氣孔不易發(fā)現(xiàn)。2.6.7 探

21、頭的功能使用壓電材料制成的探頭，要得到最佳的檢測(cè)效果，必須考慮探頭與儀器之間有良好的阻抗匹配。2.7 聲場(chǎng)2.7.1 聲場(chǎng)* 充滿超聲波的空間稱為聲場(chǎng)。聲場(chǎng)中聲能大小通常用空間的聲壓值表示。* 聲壓P有若干極大值與極小值，最后一個(gè)聲壓極大值至聲源的距離稱為近場(chǎng)長(zhǎng)度N，該范圍的聲場(chǎng)叫做近場(chǎng)。* 聲壓P有若干極大值與極小值，最后一個(gè)聲壓極大值至聲源的距離稱為近場(chǎng)長(zhǎng)度N，該范圍的聲場(chǎng)叫做近場(chǎng)。* 當(dāng)RS »時(shí)，/4可以忽略，故：2 2 RsDsRs ：探頭晶片半徑N=-=- Ds ：探頭晶片直徑 4* 聲源的距離3N的聲場(chǎng)稱為遠(yuǎn)場(chǎng)。杭州量子檢測(cè)儀器有限公司 TEL/p>

22、0 FAX：0571-854622502.7.2 聲場(chǎng)的擴(kuò)散* 聲束在傳播過(guò)程中呈發(fā)散狀態(tài)，離聲源近的地方聲能強(qiáng)，離聲源遠(yuǎn)的地方聲能弱；聲束在1.64N處開始發(fā)生擴(kuò)散；* 聲束的形狀與聲源的形狀有關(guān)，下圖是方片與矩形片的聲場(chǎng)形狀。* 聲場(chǎng)的擴(kuò)散性用半擴(kuò)散角描述， 0稱為半擴(kuò)散角，也稱為指向角， 20范圍內(nèi)的聲束叫做主聲束；* 聲束集中向一個(gè)方向輻射的性質(zhì)，叫做聲場(chǎng)的指向性。指向角0愈 小，主聲束越窄，聲能量越集中，則探測(cè)靈敏度就越高，方向性越好，從而可以提高對(duì)缺陷的分辨力和準(zhǔn)確判斷缺陷的位置。2.7.3 聲束的聚焦與發(fā)散* 聲束可以通過(guò)聲透鏡聚焦而做成聚焦探頭，它可以聚集能量。但無(wú)論采用哪種聚

23、焦方法，都不能把聲束聚成一個(gè)很小的點(diǎn)。* 聲波從水通過(guò)曲表面進(jìn)入工件時(shí)，聲束在金屬工件內(nèi)將收斂(如果工件是凹面的)或發(fā)散(如果工件是凸面的)。* 聚焦探頭計(jì)算公式：C1F= R(-)C1-C2式中：F-聚焦探頭的焦距；C1-第一介質(zhì)縱波聲速；C2-第二介質(zhì)縱波聲速；R-聲透鏡曲率半徑。3 超聲檢測(cè)方法與耦合3.1 穿透法* 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。* 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。3.2 脈沖反射法超

24、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。3.3 共振法若聲波（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)的方法稱為共振法。航空航天器上常用膠接結(jié)構(gòu)，脫膠處常用共振方法檢測(cè)。3.4 耦合介質(zhì)一、概念* 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。* 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。杭州量子檢測(cè)儀

25、器有限公司 TELFAX、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* 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。* 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。* 水的來(lái)源廣，價(jià)格低，常用于水浸探傷，但易使工件生銹。* 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，因此是目前應(yīng)用最廣的耦合劑。* 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62

26、Z×10kg/m·s 1.28 1.5 2.17 2.43* 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。* 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。4 檢測(cè)設(shè)備4.1 A型模擬超聲波探傷儀(CTS-22型為例)* A型掃描顯示中，從熒光屏上直接可獲得缺陷回波幅度（表示聲能的大?。┖腿毕莸奈恢玫刃畔ⅰ? A型超聲探傷儀垂直線性取決于儀器放大功能的好壞而與探頭與儀器的匹配無(wú)關(guān)。 * A型超聲探傷儀水平線性的好壞直接影響到缺陷的定位而對(duì)缺陷大小的判斷無(wú)關(guān)。 * A型掃描顯示中，“盲區(qū)”是指由于儀器原因造成一定范圍內(nèi)不能探到缺陷的區(qū)

27、域，它與近場(chǎng)區(qū)不能探到缺陷性質(zhì)是不同的。* A型掃描顯示中，水平基線代表聲波傳播的時(shí)間或距離。CTS-22型儀左面板 CTS-22型儀右面板其他模擬超聲波儀器4.2 B型和C型超聲波探傷儀* B型顯示超聲波探傷儀能顯示掃查方向的截面上的圖象；* C型顯示超聲波探傷儀則能顯示掃查面上的投影圖象。4.3 數(shù)字超聲波探傷儀其他數(shù)字超聲儀4.4 袖珍數(shù)字式超聲測(cè)厚儀5 檢測(cè)系統(tǒng)的校準(zhǔn)5.1 試塊簡(jiǎn)介5.1.1 試塊的用途* 測(cè)試或校驗(yàn)儀器和探頭的性能；* 確定探測(cè)靈敏度和缺陷大??；* 調(diào)整探測(cè)距離和確定缺陷位置；* 測(cè)定材料的某些聲學(xué)特性。5.1.2 試塊的分類（主要分二類）* 標(biāo)準(zhǔn)試塊杭州量子檢測(cè)儀

28、器有限公司 TELFAX* 對(duì)比試塊（參考試塊） 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。1. 荷蘭試塊* 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。 * 類似的有：中國(guó)CSK-IA、日本STB-A1、英國(guó)BS-A、西德DIN545212. CSK-IA試塊：中國(guó)的改型試塊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)； 上下表面刻度：斜探頭K值校準(zhǔn)； 50、44、40孔：斜探頭分辨率測(cè)定；

29、89、91、100mm 臺(tái)階：直探頭分辨率測(cè)定； 50孔：盲區(qū)測(cè)定。3. CSK-IIA / CSK-IIIA4. 管子試塊5.2 儀器掃描線（速度）比例校準(zhǔn)（1） 直探頭掃描線校準(zhǔn)將直探頭放于CTS-IA試塊的100厚度上，取第一底面反射回波，通過(guò)距離調(diào)節(jié)按鈕使該回波在100mm位置上即可。（2） 斜探頭掃描線校準(zhǔn)* 斜探頭調(diào)整儀器掃描線比例是為了識(shí)別缺陷波和判定缺陷位置。一、入射點(diǎn)、前沿測(cè)試* 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)試塊圓弧端，鋼尺0點(diǎn)即為入射點(diǎn)；使鋼尺0

30、點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)探頭前端點(diǎn)，差值即為前沿。* 斜探頭入射點(diǎn)會(huì)改變，其主要原因是楔塊長(zhǎng)期磨損變薄，所以要經(jīng)常測(cè)試入射點(diǎn)。二、斜探頭K值測(cè)試* 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K。三、聲束偏轉(zhuǎn)角測(cè)定* 概念：主聲束中心線與聲軸間的夾角稱為聲軸偏轉(zhuǎn)角。* 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)試四、按聲程1：1調(diào)節(jié)概念：儀器熒光屏水平線表示聲波走的實(shí)際聲程；方法：斜探頭放于CTS-IA試塊的R100、R50處，找到最大回波，分別放于100、50刻度處。五、按深度1：1調(diào)節(jié)

31、杭州量子檢測(cè)儀器有限公司 TELFAX概念：儀器熒光屏水平線表示聲波走的實(shí)際聲程的垂直 投影，即深度值；方法：斜探頭放于CTS-IA試塊的R50 、 R100處，找到最大回波，分別放于h1、h2刻度處。 h1、h2根據(jù)K值計(jì)算。50 100h1=- h2=-22 1+K 1+K如果 K=1.0 則h1=35.4 h2=70.8K=1.5 h1=27.7 h2=55.4K=2 ， h1=22.4 h2=44.8k=2.5 h1=18.6 h2=37.1六、按水平1：1調(diào)節(jié)概念：儀器熒光屏水平線表示聲波走的實(shí)際聲程的水平投影，即水平值；方

32、法：斜探頭放于CTS-IA試塊的R50 、 R100處，找到最大回波，分別放于L1、L2刻度處。 L1、L2根據(jù)K值計(jì)算。K×50 K ×100L1=- L2=-22 1+K 1+K如果 K=1.0 則h1=35.4 h2=70.8K=1.5 h1=41.6 h2=83.1K=2 h1=44.8 h2=89.6k=2.5 h1=46.5 h2=92.76 應(yīng)用6.1 焊縫檢測(cè)程序： 斜探頭基本參數(shù)測(cè)定：入射點(diǎn)、前沿、 K值（測(cè)量三次取平均值） 掃描速度調(diào)節(jié)（通常按深度調(diào)節(jié)） 靈敏度確定：* 確定探頭靈敏度最常用的方法是用人工缺陷反射信號(hào)的幅值來(lái)確定。焊縫檢測(cè)常用橫孔作為人工

33、缺陷，制作出距離-波幅曲線，依此對(duì)缺陷作出判斷。焊縫檢測(cè)用的距離-波幅曲線有二種：分貝曲線、面板曲線。* 超聲檢測(cè)系統(tǒng)的靈敏度取決于探頭、脈沖發(fā)生器和放大器（儀器）。分貝曲線* 在對(duì)接焊縫超聲波探傷中，若要計(jì)入表面補(bǔ)償6dB，“距離一分貝”曲線的三條線同時(shí)下移6dB。* JB4730-94標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定用于制作“距離-波幅”曲線的試塊是： CSK-IIA和CSK-IIIA面板曲線 檢測(cè)（掃描）技術(shù)* 聲波與入射面垂直時(shí)得到最大的反射回波，如果被檢工件的上下兩平面不平行，工件中缺陷信號(hào)幅值將不會(huì)顯示。* 必須選擇入射聲波與缺陷面的入射角度。* 由于氣孔通常是圓球形的，其反射波是發(fā)散的，所以超聲波探測(cè)

34、氣孔時(shí)，反射波較低。杭州量子檢測(cè)儀器有限公司 TELFAX* 超聲波垂直入射到表面粗糙的缺陷與入射到尺寸相同而表面光滑的缺陷相比，表面粗糙的缺陷反射波低，能量損失大。用超聲波檢查板厚100mm以上的焊縫中垂直表面的裂紋，采用最有效的方法是串列法。 *缺陷定位、定量* 深度定位* 當(dāng)量法定量 記錄與報(bào)告6.2 管材檢測(cè)程序：6.2.1 小口徑管子（管徑100mm） 接觸法：* 探頭選擇* 采用試塊定級(jí)（試塊內(nèi)容如前所述） 水浸法6.2.2 大口徑管子（管徑100mm）* 探頭與曲面的耦合（加滑塊或探頭磨成曲面）* 橫波軸向法* 橫波周向

35、法橫波周向探傷與平板6.3 管子自動(dòng)探傷線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)）* 壓力容器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* 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)（壁厚15-120mm）（4）GB/T6402-1991 鋼鍛件

36、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 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杭州量子檢測(cè)儀器有限公司 TELFAX 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&

37、#183;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

38、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。9·1·7·2 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 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