超聲波檢測適用于金屬（不銹鋼棒）、非金屬和復(fù)合材料等多種試件的無損檢測，缺陷定位準(zhǔn)確，檢測成本低，速度快，設(shè)備輕便。

1F原理與簡介

超聲波探傷是利用超聲能透入金屬材料的深處，并由一截面進(jìn)入另一截面時，在界面邊緣發(fā)生反射的特點來檢查零件缺陷的一種方法，當(dāng)超聲波束自零件表面由探頭通至金屬內(nèi)部，遇到缺陷與零件底面時就分別發(fā)生反射波，在熒光屏上形成脈沖波形，可以通過這些脈沖波形來判斷缺陷位置和大小。

圖：超聲探傷原理示意圖

超聲波檢測按照其原理可分為缺陷回波法、穿透法、共振法。按波形分可分為縱波、橫波、表面波和板波等。縱波是用來探測金屬鑄錠、坯料、中厚板、大型鍛件和形狀比較簡單的制件中所存在的缺陷；橫波是探測管材中的周向和軸向裂縫、劃傷、焊縫中的氣孔、夾渣、裂縫、未焊透等缺陷；表面波可探測形狀簡單的鑄件上的表面缺陷；板波可探測薄板中的缺陷。

圖：縱波&橫波示意圖

2F檢測過程

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。但各種超聲檢測技術(shù)又都存在著通用的技術(shù)問題。其檢測過程也大致可分為以下幾步：

1、試件的準(zhǔn)備

為了提高檢測結(jié)果的可靠性，應(yīng)對受檢件的材料牌號、性能，制造方法和工藝特點，影響其使用性能的缺陷種類及形成原因、缺陷的****可能取向及大小、受檢部位受力狀態(tài)及檢收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了解。

2、檢測條件的確定，包括超聲波檢測儀、探頭、試塊等的選擇

入射方向的選擇應(yīng)使聲束中心線與缺陷延伸平面，特別是與****受力方向垂直的缺陷面盡可能地接近垂直，并力求得到缺陷****信號，此外，為避免被探工件形狀和結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生反射或變型信號對缺陷的判別造成困難，入射方向還應(yīng)選擇在不會出現(xiàn)這些干擾信號的方向上。必要時應(yīng)從正、反兩面進(jìn)行檢查。

探頭的選擇也是尤為重要的。作為超聲檢測的重要工具之一，探頭的種類很多，結(jié)構(gòu)型式也各不相同。檢測前應(yīng)根據(jù)被檢對象的形狀、衰減情況和技術(shù)要求來選擇探頭。探頭的選擇包括選擇探頭型式、頻率、晶片尺寸和斜探頭的折射角(K值)等。一般根據(jù)工件的形狀和可能出現(xiàn)缺陷的部位、方向等條件來選擇探傷方法，一旦方法確定，應(yīng)采用什么型式的探頭也就確定了。

3、檢測儀器的調(diào)整

在儀器開始使用時，對儀器的水平線性和垂直線性進(jìn)行測定。時基線刻度可按比例調(diào)節(jié)為代表脈沖回波的水平距離、深度或聲程。

4、掃查

掃查一般考慮兩個原則，一是保證試件的整個檢查區(qū)有足夠的聲束覆蓋以避漏檢；二是掃查過程中聲束入射方向始終符合所規(guī)定的要求。一般標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定掃查速度不得大于150mm／s。且在掃查過程中應(yīng)給探頭以適當(dāng)?shù)暮鸵恢碌膲毫�，保持探頭移動平穩(wěn)，掃查過程中，探頭的方向應(yīng)嚴(yán)格按照掃查方式的規(guī)定(斜射探頭尤應(yīng)注意)。

因為探頭移動方向的改變對于單探頭探傷，將因入射波的方向改變而使缺陷檢出靈敏度變化；對于雙探頭法探傷，則可使反射或透射波不能為另一探頭接收。所以為免漏檢，每次掃查應(yīng)有一定比例的聲束覆蓋率。

5、缺陷的評定

缺陷的具體評定方法，這里我們就省略了。有興趣的朋友可以查閱對應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。

6、結(jié)果記錄與報告的編寫

3F優(yōu)缺點

1、主要優(yōu)點

穿透能力強(qiáng)，探測深度可達(dá)數(shù)米；靈敏度高，可發(fā)現(xiàn)與直徑約十分之幾毫米的空氣隙反射能力相當(dāng)?shù)姆瓷潴w；在確定內(nèi)部反射體的位向、大小、形狀及等方面較為準(zhǔn)確；可立即提供缺陷檢驗結(jié)果;操作安全,設(shè)備輕便。

2、主要缺點

超聲波探傷對缺陷的顯示不直觀，探傷技術(shù)難度大，容易受到主、客觀因素的影響，對粗糙、形狀不規(guī)則、小、薄或非均質(zhì)材料難以檢查；對所發(fā)現(xiàn)缺陷作十分準(zhǔn)確的定性、定量表征仍有困難；不適合有空腔的結(jié)構(gòu)。

4F無損檢測的32個常見問題

1、什么是無損探傷/無損檢測？

(1)無損探傷是在不損壞工件或原材料工作狀態(tài)的前提下，對被檢驗部件的表面和內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行檢查的一種測試手段。

(2)無損檢測：NondestructiveTesting（縮寫 NDT）

2、常用的探傷方法有哪些？

無損檢測方法很多據(jù)美國國家宇航局調(diào)研分析，認(rèn)為可分為六大類約70余種。但在實際應(yīng)用中比較常見的有以下幾種：

常規(guī)無損檢測方法有：

－超聲檢測 Ultrasonic Testing（縮寫 UT）；

－射線檢測 Radiographic Testing（縮寫 RT）；

－磁粉檢測 Magnetic particle Testing（縮寫 MT）；

－滲透檢驗 Penetrant Testing （縮寫 PT）；

－渦流檢測Eddy current Testing（縮寫 ET）；

非常規(guī)無損檢測技術(shù)有：

－聲發(fā)射Acoustic Emission(縮寫 AE)；

－泄漏檢測Leak Testing（縮寫 UT）；

－光全息照相Optical Holography；

－紅外熱成象Infrared Thermography；

－微波檢測 Microwave Testing

3、超聲波探傷的基本原理是什么？

超聲波探傷儀的種類繁多，但在實際的探傷過程，脈沖反射式超聲波探傷儀應(yīng)用的最為廣泛。一般在均勻的材料中，缺陷的存在將造成材料的不連續(xù)，這種不連續(xù)往往又造成聲阻抗的不一致，由反射定理我們知道，超聲波在兩種不同聲阻抗的介質(zhì)的交界面上將會發(fā)生反射，反射回來的能量的大小與交界面兩邊介質(zhì)聲阻抗的差異和交界面的取向、大小有關(guān)。脈沖反射式超聲波探傷儀就是根據(jù)這個原理設(shè)計的。

目前便攜式的脈沖反射式超聲波探傷儀大部分是A掃描方式的，所謂A掃描顯示方式即顯示器的橫坐標(biāo)是超聲波在被檢測材料中的傳播時間或者傳播距離，縱坐標(biāo)是超聲波反射波的幅值。譬如，在一個鋼工件中存在一個缺陷，由于這個缺陷的存在，造成了缺陷和鋼材料之間形成了一個不同介質(zhì)之間的交界面，交界面之間的聲阻抗不同，當(dāng)發(fā)射的超聲波遇到這個界面之后，就會發(fā)生反射(見圖1)，反射回來的能量又被探頭接受到，在顯示屏幕中橫坐標(biāo)的一定的位置就會顯示出來一個反射波的波形，橫坐標(biāo)的這個位置就是缺陷在被檢測材料中的深度。這個反射波的高度和形狀因不同的缺陷而不同，反映了缺陷的性質(zhì)。

4、超聲波探傷與X射線探傷相比較有何優(yōu)的缺點？

超聲波探傷比X射線探傷具有較高的探傷靈敏度、周期短、成本低、靈活方便、效率高，對人體無害等優(yōu)點；缺點是對工作表面要求平滑、要求富有經(jīng)驗的檢驗人員才能辨別缺陷種類、對缺陷沒有直觀性；超聲波探傷適合于厚度較大的零件檢驗。

5、超聲波探傷的主要特性有哪些？

（1）超聲波在介質(zhì)中傳播時，在不同質(zhì)界面上具有反射的特性，如遇到缺陷，缺陷的尺寸等于或大于超聲波波長時，則超聲波在缺陷上反射回來，探傷儀可將反射波顯示出來；如缺陷的尺寸甚至小于波長時，聲波將繞過射線而不能反射；

（2）波聲的方向性好，頻率越高，方向性越好，以很窄的波束向介質(zhì)中輻射，易于確定缺陷的位置。

（3）超聲波的傳播能量大，如頻率為1MHZ（100赫茲）的超生波所傳播的能量，相當(dāng)于振幅相同而頻率為1000HZ（赫茲）的聲波的100萬倍。

6、超生波探傷板厚14毫米時，距離波幅曲線上三條主要曲線的關(guān)系怎樣？

測長線 Ф1 х 6 －12dB

定量線 Ф1 х 6 －6dB　

判度線 Ф1 х 6 －2dB

7、用超生波探傷時，底波消失可能是什么原因造成的？

（1）近表表大缺陷；（2）吸收性缺陷；（3）傾斜大缺陷；（4）氧化皮與鋼板結(jié)合不好。

8、簡述超生波探傷中，超生波在介質(zhì)中傳播時引起衰減的原因是什么？

（1）超聲波的擴(kuò)散傳播距離增加，波束截面愈來愈大，單位面積上的能量減少。

（2）材質(zhì)衰減一是介質(zhì)粘滯性引起的吸收；二是介質(zhì)界面雜亂反射引起的散射。

9、試塊的主要作用是什么？

（1）校驗靈敏度；（2）校準(zhǔn)掃描線性。

10、用超生波對餅形大鍛件探傷，如果用底波調(diào)節(jié)探傷起始靈敏度對工作底面有何要求？

（1）底面必須平行于探傷面；

（2）底面必須平整并且有一定的光潔度。

11．超聲波探傷選擇探頭K值有哪三條原則？

（1）聲束掃查到整個焊縫截面；

（2）聲束盡量垂直于主要缺陷；

（3）有足夠的靈敏度。

12、超聲波探傷儀主要有哪幾部分組成？

主要有電路同步電路、發(fā)電路、接收電路、水平掃描電路、顯示器和電源等部份組成。

13、發(fā)射電路的主要作用是什么？

由同步電路輸入的同步脈沖信號，觸發(fā)發(fā)射電路工作，產(chǎn)生高頻電脈沖信號激勵晶片，產(chǎn)生高頻振動，并在介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生超聲波。

14、超聲波探傷中，晶片表面和被探工件表面之間使用耦合劑的原因是什么？

晶片表面和被檢工件表面之間的空氣間隙，會使超聲波完全反射，造成探傷結(jié)果不準(zhǔn)確和無法探傷。

15．JB1150－73標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的判別缺陷的三種情況是什么？

 （1）無底波只有缺陷的多次反射波。

（2）無底波只有多個紊亂的缺陷波。

（3）缺陷波和底波同時存在。

16．JB1150－73標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的距離――波幅曲線的用途是什么？

距離――波幅曲線主要用于判定缺陷大小，給驗收標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)它是由判廢線、定量線、測長線三條曲線組成；

判廢線――判定缺陷的****允許當(dāng)量；

定量線――判定缺陷的大小、長度的控制線；

測長線――探傷起始靈敏度控制線。

17．什么是超聲場？

充滿超聲場能量的空間叫超聲場。

18．反映超聲場特征的主要參數(shù)是什么？

反映超聲場特征的重要物理量有聲強(qiáng)、聲壓聲阻抗、聲束擴(kuò)散角、近場和遠(yuǎn)場區(qū)。

19．探傷儀最重要的性能指標(biāo)是什么？

分辨力、動態(tài)范圍、水平線性、垂直線性、靈敏度、信噪比。

20．超聲波探傷儀近顯示方式可分幾種？

（1）A型顯示示波屏橫座標(biāo)代表超聲波傳遞播時間（或距離）縱座標(biāo)代表反射回波的高度

（2）B型顯示示波屏橫座標(biāo)代表超聲波傳遞播時間（或距離），這類顯示得到的是探頭掃查深度方向的斷面圖；

（3）C型顯示儀器示波屏代表被檢工件的投影面，這種顯示能繪出缺陷的水平投影位置，但不能給出缺陷的埋藏深度。

21．超聲波探頭的主要作用是什么？

 1、探頭是一個電聲換能器，并能將返回來的聲波轉(zhuǎn)換成電脈沖；

2、控制超聲波的傳播方向和能量集中的程度，當(dāng)改變探頭入射角或改變超聲波的擴(kuò)散角時，可使聲波的主要能量按不同的角度射入介質(zhì)內(nèi)部或改變聲波的指向性，提高分辨率；

3、實現(xiàn)波型轉(zhuǎn)換；

4、控制工作頻率；適用于不同的工作條件。

22．為什么要加強(qiáng)超波探傷合錄和報告工作？

任何工件經(jīng)過超聲波探傷后，都必須出據(jù)檢驗報告以作為該工作質(zhì)量好壞的憑證，一份正確的探傷報告，除建立可靠的探測方法和結(jié)果外，很大程度上取決于原始記錄和最后出據(jù)的探傷報告是非常重要的，如果我們檢查了工件不作記錄也不出報告，那么探傷檢查就毫無意義。

23．無損檢測有哪些應(yīng)用？

應(yīng)用時機(jī)：設(shè)計階段；制造過程；成品檢驗；在役檢查。

應(yīng)用對象：各類材料（金屬、非金屬等）；各種工件（焊接件、鍛件、鑄件等）；各種工程（道路建設(shè)、水壩建設(shè)、橋梁建設(shè)、機(jī)場建設(shè)等）。

24．超聲波焊縫探傷時為缺陷定位儀器時間掃描線的調(diào)整有哪幾種方法？

有水平定位儀、垂直定位、聲程定位三種方法

25．在超聲波探傷中把焊縫中的缺陷分幾類？怎樣進(jìn)行分類？

在焊縫超聲波探傷中一般把焊縫中的缺陷 分成三類：點狀缺陷、線狀缺陷、面狀缺陷。

在分類中把長度小于10mm的缺陷叫做點狀缺陷；一般不測長，小于10mm的缺陷按5mm計。把長度大于10mm的缺陷叫線狀缺陷。把長度大于10mm高度大于3mm的缺陷叫面狀缺陷。

26．超聲波試塊的作用是什么？

超聲波試塊的作用是校驗儀器和探頭的性能，確定探傷起始靈敏度，校準(zhǔn)掃描線性。

27．什么是斜探頭折射角β的正確值？

斜探頭折射角的正確值稱為K值，它等于斜探頭λ射點至反射點的水平距離和相應(yīng)深度的比值。

28．當(dāng)局部無損探傷檢查的焊縫中發(fā)現(xiàn)有不允許的缺陷時如何辦？

應(yīng)在缺陷的延長方向或可疑部位作補(bǔ)充射線探傷。補(bǔ)充檢查后對焊縫質(zhì)量仍然有懷疑對該焊縫應(yīng)全部探傷。

29．超聲波探傷儀中同步信號發(fā)生器的主要作用是什么？它主要控制哪二部分電路工作？

同步電路產(chǎn)生同步脈沖信號，用以觸發(fā)儀器各部分電路同時協(xié)調(diào)工作，它主要控制同步發(fā)射和同步掃描二部分電路。

30．無損檢測的目地？

1、改進(jìn)制造工藝；2、降低制造成本；3、提高產(chǎn)品的可能性；4、保證設(shè)備的安全運行。

31.超探儀的作用及主要應(yīng)用行業(yè)

超探儀是一種便攜式工業(yè)無損探傷儀器，它能夠快速便捷、無損傷、精確地進(jìn)行工件內(nèi)部多種缺陷（焊縫、裂紋、夾雜、折疊、氣孔、砂眼等）的檢測、定位、評估和診斷。既可以用于實驗室，也可以用于工程現(xiàn)場。本儀器能夠廣泛地應(yīng)用在制造業(yè)、鋼鐵冶金業(yè)、金屬加工業(yè)、化工業(yè)等需要缺陷檢測和質(zhì)量控制的領(lǐng)域，也廣泛應(yīng)用于航空航天、鐵路交通、鍋爐壓力容器等領(lǐng)域的在役安全檢查與壽命評估。它是無損檢測行業(yè)的必備儀器

32.有關(guān)超聲波探傷的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

超聲波探傷國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有：

1、QB/T 12604.1–90 無損檢測術(shù)語 超聲檢測

2、JB/T 10061-1999 A型脈沖反射式超聲探傷儀通用技術(shù)條件

3、JJG 746-91 超聲探傷儀 中華人民共和國國家計量檢定規(guī)程

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