超声波检测基本知识

特 种 设 备 无 损 检 测 相 关 知 识2010年 3月 长 春 第 九 章 超 声 波 检 测 基 础 知 识 第 九 章 、 超 声 检 测一 、 超 声 波 的 性 质1、 声 波 次 声 波 超 声 波声 波 、 次 声 波 、 超 声 波 都 是 机 械 波 ， 有 声 速 、 频 率 、 波 长 、 声压 、 声 强 等 参 数 ， 在 界 面 也 会 发 生 反 射 、 折 射 。我 们 能 够 听 到 声 音 是 因 为 声 波 传 到 了 我 们 的 耳 内 ， 声 波 的 频率 在 20HZ 20000HZ， 频 率 低 于 或 超 过 上 述 范 围 时 人 们 无法 听 到 声 音 ， 频 率 低 于 20HZ的 声 波 称 为 次 声 波 ， 频 率 超 过20000HZ的 声 波 称 为 超 声 波 。 工 业 探 伤 上 常 用 的 超 声 波 范 围 是 ： 0.5 20MHz ;其 中 金 属探 伤 最 常 用 的 频 率 是 ： 1 5MHz； 探 水 泥 构 建 用 的 频 率是 ： 120 ， 用 两 种 K值 在 工 件 的 双 面 双 侧 检 测 ， 两 种 K值 的 探头 折 射 角 相 差 不 小 于 10 0；应 进 行 横 向 缺 陷 的 检 测 。 焊 缝 余 高 要 磨 平 。 六 、 超 声 波 探 伤 工 艺C级 要 求 ：采 用 C级 检 测 时 应 将 焊 缝 余 高 磨 平 ， 探 头 扫 查 经 过区 要 用 直 探 头 检 测 ；母 材 厚 度 为 8 46 ， 一 般 用 两 种 K值 探 头 在 在 工件 的 单 面 双 侧 进 行 检 测 ， 两 探 头 的 折 射 角 相 差不 小 于 100， 其 中 一 个 为 450母 材 厚 度 为 46 400 ， 一 般 用 两 种 K值 探 头 在 在工 件 的 双 面 双 侧 进 行 检 测 ， 两 探 头 的 折 射 角 相差 不 小 于 100， 对 单 侧 坡 口 角 度 小 于 50的 窄 间 隙焊 缝 ， 增 加 对 与 坡 口 表 面 平 行 缺 陷 的 有 效 方 法 ；应 进 行 横 向 缺 陷 的 检 测 ， 检 测 时 将 探 头 放 在 焊 缝及 热 影 响 区 上 作 两 个 方 向 的 平 行 扫 查 。 六 、 超 声 波 探 伤 工 艺检 测 区 检 测 区 的 宽 度 为 焊 缝 本 身 ， 再 加 上 焊 缝 两 侧 各 相 当于 母 材 厚 度 的 30%的 区 域 ， 这 个 区 域 最 小 为 5 ， 最 大为 10探 头 移 动 区 宽 度a 一 次 反 射 法 检 测 时 探 头 移 动 应 大 于 或 等 于 1.25P,P=2KT 检 测 面位 置 1 位 置 2检 测 区 六 、 超 声 波 探 伤 工 艺b 直 射 法 检 测 时 探 头 的 移 动 区 应 大 于 或 等 于 0.75PP=2KT。 检 测 面 位 置 2检 测 区 位 置 1（ 2） 工 件 表 面 准 备探 头 移 动 区 应 清 除 焊 接 飞 溅 、 铁 屑 、 油 污 及 其 他 杂 质 ，检 测 表 面 平 整 ， 便 于 探 头 的 扫 查 其 表 面 的 粗 糙 度 Ra小 于6.3 六 、 超 声 波 探 伤 工 艺（ 3） 仪 器 的 调 试（ a） 时 间 扫 描 线 （ 深 度 、 水 平 ）仪 器 上 时 间 扫 描 线 可 以 按 反 射 体 的 深 度 调 试 ， 这 时 显 示 的刻 度值 即 为 缺 陷 深 度 。 也 可 按 水 平 距 离调 试 这 时 显 示 的 值 为 探 头 入 射 点 至缺 陷 的 水 平 距 离 。 六 ） 超 声 波 探 伤 工 艺(b)灵 敏 度 调 试 （ 试 块 法 、 工 件 大 平 底 法 、 当 量 计 算 法 ） 按 标 准 要 求 ， 选 用 一 定 形 状 、 大 小 的 规 则 反 射 体 ， 深 度 与 工 件厚 度 相 当 ， 使 反 射 体 的 波 高 到 一 定 高 度 ， 如 80%显 示 屏 。 当 工 件 厚 度 大 于 三 倍 的 近 场 区 长 度 时 ， 声 波 衰 可 按 理 论 计 算 ， 计算 工 件 底 面 与 人 工 反 射 体 的 差 异 ， 调 节 灵 敏 度 。利 用 通 用 的 规 一 化 处 理 过 的 曲 线 来 调 节 灵 敏 度 。 六 ） 超 声 波 探 伤 工 艺 其 特 征 量2、 缺 陷 大 小 测 量A 当 量 法 （ 比 较 、 计 算 ） 探 伤 中 发 现 缺 陷 后 ， 测 量 其 波 高 与 试 块 上 同 声 程 的 规 则 反 射 体 波高 相 同 ， 规 则 反 射 体 的 大 小 即 为 该 缺 陷 的 当 量 大 小 。 如 果 声 程 大 于 三 倍 近 场 区 长 度 可 用 公 式 计 算 缺 陷 当 量 大 小 。 当 量法 一 般 用 于 缺 陷 小 于 声 束 截 面 时 使 用 ， 大 于 声 束 截 面 时 用 测 长 法 。 六 、 超 声 波 探 伤 工 艺B 测 长 法 （ 半 波 高 度 法 端 点 半 波 高 度 法 ） 当 缺 陷 的 尺 寸 大 于 声 束 截 面 时 ，探 头 移 动 ， 当 缺 陷 波 高 降 至 一 半 时 ， 认 为 声 束 中心 是 指 向 缺 陷 的 边 缘 。 当 缺 陷 波 不 是 一 个 最 高 点 时 ，将 缺 陷 波 边 缘 某 高 度 的 的 波 下 降 一 半 时 ， 探 头 位置 为 缺 陷 边 缘 。C 底 波 高 度 法 用 缺 陷 波 的 高 度 与 工 件 完 好 处 的底 波 或 与 缺 陷 处 底 波 进 行 比 较 。 六 、 超 声 波 探 伤 工 艺3、 非 缺 陷 信 号 的 识 别A 工 件 侧 壁 回 波 纵 波 检 测 细 长 工 件 时 ,由于 扩 散 波 束 在 侧 壁 产 生波 型 转 换 ,由 纵 波 转 换为 横 波 ,此 横 波 在 另 一面 又 转 换 为 纵 波 ,最 后 经 底 面 反 射 回 到 探 头 。 0.76dd BT 六 、 超 声 波 探 伤 工 艺B 三 角 回 波 纵 波 径 向 探 测 实 心 圆柱 体 时 ， 探 头 平 面 与柱 面 接 触 面 积 小 ， 使波 束 扩 散 角 增 加 ， 扩散 声 束 会 在 圆 柱 在 上形 成 三 角 反 射 路 径 B1 B2 d 1.3d 1.67d 2d 六 ） 超 声 波 探 伤 工 艺C 焊 角 回 波 焊 缝 余 高 过 高 时 会 在余 高 处 反 射 和 波 型 转 换 。有 时 呈 山 形 回 波 ， 可 以 根据 山 形 回 波 的 出 现 判 断 焊缝 中 无 大 缺 陷 。 纵 波横 波 六 、 超 声 波 探 伤 工 艺4、 扫 查 方 式A 以 规 定 的 扫 查 灵 敏 度 （ 基 准 灵 敏 度 ） 先 进 行 扫 查 粗 探 伤 ， 再 以 定 量灵 敏 度 对 缺 陷 进 行 定 量 、 定 级 、 定 位 。B 为 检 测 纵 向 缺 陷 ， 斜 探 头 应 垂 直 于 焊 缝 中 心 线 放 置 在 检 测 面 上 ， 作锯 齿 型 扫 查 。 探 头 前 后 移 动 的 范 围 应 保 证 扫 查 到 全 部 焊 接 接 头 截面 ， 在 保 持 探 头 垂 直 焊 缝 作 前 后 移 动 的 同 时 ， 还 应 作 10 15的 左 右 转 动 。 六 、 超 声 波 探 伤 工 艺C基 本 扫 查 方 式 为 观 察 缺 陷 动 态 波 形 和 区 分 缺 陷 信 号 或 伪 缺 陷 信 号 ， 确 定 缺 陷 的位 置 、 方 向 和 形 状 ， 可 采 用 前 后 、 左 右 、 转 角 、 环 绕 等 四 种 探 头基 本 扫 查 方 式 。 D扫 查 覆 盖 率 为 确 保 检 测 时 超 声 声 束 能 扫 查 到 工 件 的 整 个 被 检 区 域 ， 探 头 的 每次 扫 查 覆 盖 率 应 大 于 探 头 直 径 的 15%。 E探 头 的 移 动 速 度 探 头 的 扫 查 速 度 不 应 超 过 150mm/s。 当 采 用 自 动 报 警 装 置 扫 查 时 ，不 受 此 限 小 结 ： 超 声 波 检 测 的 特 点1 面 积 型 缺 陷 检 出 率 高 ， 体 积 型 缺 陷 检 出 率 低2适 合 较 大 厚 度 工 件 的 检 验3材 质 晶 粒 度 对 检 测 结 果 有 影 响