超聲波檢測-資料下載頁

　　

【正文】 ， 接收信號在探傷儀的熒光屏上顯示 ， 并根據(jù)缺陷及底面反射波的有無 、大小及其在時(shí)基軸上的位置來判斷缺陷的有無 、 大小及方位 。實(shí)際檢測中 ， 常采用直接接觸式脈沖反射法 。 下圖顯示了接觸法單探頭直射聲束脈沖反射法的基本原理 。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 (a) 無缺陷； (b) 有缺陷 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 （ 2） 脈沖反射法的優(yōu)點(diǎn)： ① 檢測靈敏度高，能發(fā)現(xiàn)較小的缺陷； ② 檢測精度較高； ③ 適用范圍廣； ④ 操作簡單方便。 （ 3）脈沖反射法的缺點(diǎn)： ① 單探頭檢測，易出現(xiàn)盲區(qū)； ② 由于探頭的近場效應(yīng)，不適用于薄壁件和近表面缺陷的檢測； ③ 缺陷波的大小與被檢缺陷的取向關(guān)系密切，易漏檢； ④ 因聲波往返傳播，故不適用于衰減大的材料。 （ 4）直接接觸式脈沖反射法 探頭與試件直接接觸，中間可涂少量的耦合劑。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 （ 5） 液浸法是在探頭與試件之間填充一定厚度的液體介質(zhì)作耦合劑 ， 使聲波首先經(jīng)過液體耦合劑 ， 而后再入射到試件中 ， 探頭與試件并不直接接觸 。 液浸法中 ， 探頭角度可任意調(diào)整 ， 聲波的發(fā)射 、 接收也比較穩(wěn)定 ， 便于實(shí)現(xiàn)檢測自動(dòng)化 ， 大大提高了檢測速度 。 液浸法的缺點(diǎn)是當(dāng)耦合層較厚時(shí) ， 聲能損失較大 。 另外 ， 自動(dòng)化檢測還需要相應(yīng)的輔助設(shè)備 ， 有時(shí)是復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備和電子設(shè)備 ， 它們對單一產(chǎn)品 (或幾種產(chǎn)品 )往往具有很高的檢測能力 ， 但缺乏靈活性 。 總之 ， 液浸法與直接接觸法各有利弊 ， 應(yīng)根據(jù)被檢對象的具體情況 (幾何形狀的復(fù)雜程度和產(chǎn)品的產(chǎn)量等 )， 選用不同的方法 。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 超聲檢測方法可采用多種檢測技術(shù) ， 每種檢測技術(shù)在實(shí)施過程中 ， 都有其需要考慮的特殊問題 ， 其檢測過程也各有特點(diǎn) 。 但各種超聲檢測技術(shù)又都存在著通用的技術(shù)問題 。 例如 ， 檢測 ① 試件的準(zhǔn)備 。 ② 檢測條件的確定 ， 包括超聲波檢測儀 、 探頭 、 試塊等的選擇 。 ③ 檢測儀器的調(diào)整 。 ④ 掃查 。 ⑤ 缺陷的評定 。 ⑥ 結(jié)果記錄與報(bào)告的編寫。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 1） 一般市場上出售的 A型脈沖反射式超聲波檢測儀已具備一些基本功能 ， 其基本性能參數(shù) (垂直線性 、 水平線性等 )也能滿足通常超聲檢測的要求 。 對于給定的任務(wù) ， 在選擇超聲波檢測儀時(shí) ，主要考慮的是該任務(wù)的特殊要求 ， （ 1） 所需采用的超聲頻率特別高或特別低時(shí) ， 應(yīng)注意頻帶寬度 。 （ 2） 對薄試件檢測和近表面缺陷檢測時(shí) ， 應(yīng)注意發(fā)射脈沖是否可調(diào)為窄脈沖 。 （ 3） 檢測大厚度試件或高衰減材料時(shí) ， 選擇發(fā)射功率大 、 增益范圍大 、 電噪聲低的超聲波檢測儀 ， 有助于提高穿透能力和小缺陷顯示能力 。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 （ 4） 對衰減小或厚度大的試件 ， 選用重復(fù)頻率可調(diào)為較低數(shù)值的超聲波檢測儀 ， 可避免幻象波的干擾 。 （ 5） 室外現(xiàn)場檢測時(shí) ， 應(yīng)選擇重量輕 ， 熒光屏亮度好 ， 抗干擾能力強(qiáng)的便攜式超聲波檢測儀 。 （ 6） 自動(dòng)快速掃查時(shí)應(yīng)選擇最高重復(fù)頻率高的超聲波檢測儀。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 2） 探頭的選擇 （ 1） 頻率 。 超聲波的頻率在很大程度上決定了其對缺陷的探測能力 。 頻率的選擇可以這樣考慮：對于小缺陷 、 近表面缺陷或薄件的檢測 ， 可以選擇較高頻率；對于大厚度試件 、 高衰減材料 ， 應(yīng)選擇較低頻率 。 在靈敏度滿足要求的情況下 ， 選擇寬帶探頭可提高分辨力和信噪比 。 針對具體對象 ， 適用的頻率需在上述考慮當(dāng)中取得一個(gè)最佳的平衡 ， 既要保證所需尺寸缺陷的檢出 ， 并滿足分辨力的要求 ， 也要保證在整個(gè)檢測范圍內(nèi)具有足夠的靈敏度與信噪比 。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 （ 2） 晶片尺寸 。 探頭晶片尺寸對檢測的影響主要是通過其對聲場特性的影響體現(xiàn)出來的 。 多數(shù)情況下 ， 檢測大厚度的試件時(shí) ， 采用大直徑探頭較為有利；檢測厚度較小的試件時(shí) ， 則采用小直徑探頭較為合理 。 應(yīng)根據(jù)具體情況 ， 選擇滿足檢測要求的探頭 。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 3） （ 1） 透聲性能好 。 聲阻抗盡量和被探測材料的聲阻抗相近 。 （ 2） 有足夠的潤濕性 、 適當(dāng)?shù)母街驼扯?。 （ 3） 對試件無腐蝕 ， 對人體無損害 ， 對環(huán)境無污染 。 （ 4） 容易清除，不易變質(zhì)， 價(jià)格便宜，來源方便。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 一 、 （ 一 ） 鍛件的種類和規(guī)格很多 ， 常見的類型有：餅盤件 、 環(huán)形件 、 軸類件和筒形件等 。 鍛件中的缺陷多呈現(xiàn)面積形或長條形的特征 。 由于超聲檢測技術(shù)對面積型缺陷檢測最為有利 ，因此鍛件是超聲檢測實(shí)際應(yīng)用的主要對象 。 第六節(jié) 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 通常 ， 大型鍛件的超聲檢測一般采用 25MHz， 檢測方法廣泛采用直探頭縱波脈沖反射法 ， 有時(shí)用斜探頭補(bǔ)充檢測 。軸類鍛件以圓周檢測為主 ， 必要時(shí)輔以兩端面的檢測；方形鍛件 ， 應(yīng)在相互垂直的兩個(gè)端面上檢測 。 軸類件徑向和軸向檢測示意圖 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 鍛件中的常見缺陷 可由超聲波檢測發(fā)現(xiàn)的鍛件中的缺陷主要來源于兩個(gè)方面：材料鍛造過程中形成的縮孔、疏松、夾雜及偏析等； 熱處理中產(chǎn)生的白點(diǎn)（內(nèi)缺陷的白點(diǎn)，即熱加工后鋼的縱斷面上有表面光滑的銀白色斑點(diǎn)，形狀是圓或橢圓。嚴(yán)重影響工件的延伸率、斷面收縮率與沖擊韌性）、裂紋和晶粒粗大等。 在固態(tài)鋼中溶解度很小，在鋼水凝固和冷卻過程中，氫會和 CO、 N2等氣體一起析出，形成皮下氣泡中心縮孔、疏松、造成白點(diǎn)和發(fā)紋。鋼熱加工過程中，鋼中含有氫氣的氣孔會沿加工方向被拉長形成微裂紋，進(jìn)而引起鋼材的強(qiáng)度、塑性、沖擊韌性的降低，即發(fā)生“氫脆”現(xiàn)象。在鋼材的縱向斷面上，呈現(xiàn)出圓形或橢圓形的銀白色斑點(diǎn)稱之為“ 白點(diǎn) ”，實(shí)為交錯(cuò)的細(xì)小裂紋。主要原因是鋼中的氫在小孔隙中析出的壓力和鋼相變時(shí)產(chǎn)生的組織應(yīng)力的綜合力超過了鋼的強(qiáng)度，產(chǎn)生了“白點(diǎn)”。一般白點(diǎn)產(chǎn)生的溫度低于 2022℃ 。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 鍛件缺陷的定量 對小聲束直徑的缺陷，常使用 當(dāng)量法 。 以圓形平底孔試塊為基準(zhǔn)，先假設(shè)試塊和鍛件的測試條件基本相當(dāng)，將缺陷的回聲波壓和與之同聲程的某種標(biāo)準(zhǔn)反射體的回波聲壓來進(jìn)行當(dāng)量對比，若二者的反射回聲波壓相等，則認(rèn)為該人工缺陷與實(shí)際缺陷是同當(dāng)量的。因?yàn)檫@樣確定下來的缺陷大小，并不是鍛件中實(shí)際缺陷的大小，而只是一種相對比較（或稱當(dāng)量），把這種方法稱為“ 當(dāng)量法 ”。 對鍛件中 缺陷長度的定量 常采用連續(xù)移動(dòng)探頭檢測法，移動(dòng)探頭，聲束軸線逐漸偏離缺陷，反射波幅逐漸降低，當(dāng)波幅下降為最高波幅的一半時(shí)，聲束軸線所指的位置即為缺陷的邊緣，兩個(gè)邊緣之間的距離即為被測缺陷的長度。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 鍛件超聲檢測的特點(diǎn) 鍛件可采用 接觸法 或 液浸法 進(jìn)行檢測 。 鍛件的組織很細(xì) ，由此引起的聲波衰減和散射影響相對較小 。 因此 ， 鍛件上有時(shí)可以應(yīng)用較高的檢測頻率 (如 10 MHz以上 )， 以滿足高分辨率檢測的要求 ， 以及實(shí)現(xiàn)較小尺寸缺陷檢測的目的 。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 （二） 鑄件缺陷的檢測 鑄件內(nèi)部組織粗大、不均勻、致密性差、表面粗糙、形狀復(fù)雜。與鍛件相比，對超聲波的衰減大，穿透性較差。 鑄件的上述特點(diǎn)，形成了鑄件超聲檢測的特殊性和局限性。檢測時(shí)一般選用 較低的超聲頻率 ，如 ～ 2 MHz，因此檢測靈敏度也低，雜波干擾嚴(yán)重，缺陷檢測要求較低， 只能檢測出面積較大的缺陷 。 缺陷類型往往以體積型缺陷為主，常有多種形狀和性質(zhì)的缺陷混在一起，且以鑄件中心、冒口和澆口附近較多，常見的缺陷有：縮孔、疏松、夾渣、夾砂、氣孔和鑄造裂紋等。 鑄件檢測常采用的超聲檢測方法有直接接觸法、 液浸法、 反射法和底波衰減法。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 （三） 小型壓力容器殼體超聲檢測 小型壓力容器殼體由低碳不銹鋼鍛造而成，機(jī)械加工成半球殼狀。對此類鍛件的超聲檢測，通常以斜探頭橫波檢測為主，輔以表面波探頭檢測表面缺陷。對壁厚在 3mm以下的薄壁殼體，可只用表面法檢測。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 （四）復(fù)合材料檢測 復(fù)合材料是由兩種或多種性質(zhì)不同的材料軋制或粘合在一起制成的。其 粘合質(zhì)量的檢測主要有接觸式脈沖反射法、 脈沖穿透法和共振法。 脈沖反射法適用于復(fù)合材料是由兩層材料復(fù)合而成，粘合層中的分層多數(shù)與板材表面平行的情況。用縱波檢測時(shí)， 粘合質(zhì)量好的，產(chǎn)生的界面波會很低，而底波幅度會較高； 當(dāng)粘合不良時(shí)，則相反。 如采用穿透法，兩個(gè)探頭分別放在復(fù)合材料的兩側(cè)，面對面一發(fā)一收，粘合良好時(shí)，接受的超聲能量大，否則聲能小。此法特別適用于檢測聲阻抗不同的多層復(fù)合材料。 共振法適用于檢測聲阻抗相近的復(fù)合材料，粘合良好時(shí)，測得的厚度為兩層之和；粘合不好時(shí)，只能測得第一層的厚度。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 （ 五 ） 許多金屬結(jié)構(gòu)件都采用焊接的方法制造 ， 超聲檢測是對焊接接頭質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)的重要檢測手段之一 。 焊縫形式有對接 、 搭接 、 T型接 、 角接等 。 焊縫超聲檢測的常見缺陷有氣孔 、 夾渣 、 未熔合 、 未焊透和焊接裂紋等 。 焊縫探傷一般采用斜射橫波接觸法 ， 在焊縫兩側(cè)進(jìn)行掃查 。 探頭頻率通常為 ～ MHz。 發(fā)現(xiàn)缺陷后 ， 即可采用三角法對其進(jìn)行定位計(jì)算 。 儀器靈敏度的調(diào)整和探頭性能 測試應(yīng)在相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)試塊或自制試塊上進(jìn)行 。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 (a) 對接接頭； (b) 搭接接頭； (c) T型接頭； (d) 角接接頭 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 超聲 焊接接頭的超聲檢測分為 A、 B、 C三個(gè)等級 （ GB1134589） 。 就檢驗(yàn)的完善程度而言 ， A級最低 （ 難度系數(shù) 1） ， B級一般 （ 難度系數(shù) 56） ， C級最高 （ 難度系數(shù) 1012） 。 一般而言 ， 根據(jù)板厚 、 焊縫重要程度等確定不同的檢驗(yàn)等級 。 焊接接頭的超聲檢測結(jié)果分為 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 、 Ⅳ 四級 ， 缺陷尺寸和危害程度越小 ， 缺陷等級越低 ， 焊接接頭質(zhì)量越高 。即 Ⅰ 級焊縫質(zhì)量最高 ， 依次下降 。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 （ 六 ） 非金屬材料的檢測 超聲波在非金屬材料 （ 木材 、 混凝土 、 有機(jī)玻璃 、 陶瓷 、橡膠 、 塑料 、 砂輪 、 炸藥藥餅等 ） 中的衰減一般比在金屬中的大 ， 多采用低頻率檢測 。 一般為 20～ 200 kHz， 也有用 2～ 5 MHz 的 。 為了獲得較窄的聲束 ， 需采用晶片尺寸較大的探頭 。 塑料零件的探測一般采用縱波脈沖反射法；陶瓷材料可用縱波和橫波探測； 橡膠檢測頻率較低 ， 可用穿透法檢測 。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 聲速測量 ? 根據(jù)超聲波脈沖在被測介質(zhì)中的傳播時(shí)間來計(jì)算聲速 ? 用超聲波測厚儀來測量聲速 超聲波測厚 超聲波測厚儀測量速度快、精度高、體積小、輕便精巧，容器內(nèi)積水或結(jié)垢也不會影響測量精度，因此在工業(yè)中大多采用超聲波測厚儀。 超聲波測厚儀從工作原理上可分為 脈沖反射式 和共振式，前者應(yīng)用較多。 使用超聲波測厚儀時(shí)