探傷儀原理

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(duì)人體無(wú)害等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是對(duì)工作表面要求平滑、要求富有經(jīng)驗(yàn)的檢驗(yàn)人員才能辨別缺陷種類(lèi)、對(duì)缺陷沒(méi)有直觀性；超聲波探 傷適合于厚度較大的零件檢驗(yàn)

1）超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，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(zhǎng)時(shí)，則超聲波在缺陷上反射回來(lái)，探傷儀可將反射波顯示出來(lái)；如缺陷的尺寸甚至小于波長(zhǎng)時(shí)，聲波將繞過(guò)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(wàn)倍.

無(wú)損檢測(cè)：Nondestructive Testing（縮寫(xiě) NDT）

常用的探傷方法有哪些？

無(wú)損檢測(cè)方法很多據(jù)美國(guó)國(guó)家宇航局調(diào)研分析，認(rèn)為可分為六大類(lèi)約70余種。但在實(shí)際應(yīng)用中比較常見(jiàn)的有以下幾種：

常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法有：

－超聲檢測(cè) Ultrasonic Testing（縮寫(xiě) UT）；

－射線檢測(cè) Radiographic Testing（縮寫(xiě) RT）；

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

－滲透檢驗(yàn) Penetrant Testing （縮寫(xiě) PT）；

－渦流檢測(cè)Eddy current Testing（縮寫(xiě) ET）；

非常規(guī)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)有：

－聲發(fā)射Acoustic Emission（縮寫(xiě) AE）；

－泄漏檢測(cè)Leak Testing（縮寫(xiě) UT）；

－光全息照相Optical Holography；

－紅外熱成象Infrared Thermography；

－微波檢測(cè) Microwave Testing

超聲波探傷儀的種類(lèi)繁多，但在實(shí)際的探傷過(guò)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(huì)發(fā)生反射，反射回來(lái)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(gè)原理設(shè)計(jì)的。

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(cè)材料中的傳播時(shí)間或者傳播距離，縱坐標(biāo)是超聲波反射波的幅值。譬如TM260超聲波探傷儀，

在一個(gè)鋼工件中存在一個(gè)缺陷，由于這個(gè)缺陷的存在，造成了缺陷和鋼材料之間形成了一個(gè)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(gè)界面之后，就會(huì)發(fā)生反射,反射回來(lái)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(huì)顯示出來(lái)一個(gè)反射波的波形，橫坐標(biāo)的這個(gè)位置就是缺陷在被檢測(cè)材料中的深度。這個(gè)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)。 具體技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)（表1）。

超探儀是一種便攜式工業(yè)無(wú)損探傷儀器，它能夠快速便捷、無(wú)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(cè)、定位、評(píng)估和診斷。既可以用于實(shí)驗(yàn)室，也可以用于工程現(xiàn)場(chǎng)。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(cè)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(píng)估。它是無(wú)損檢測(cè)行業(yè)的必備2100433B

便攜式超聲波探傷儀現(xiàn)在通常是對(duì)被測(cè)物體（比如工業(yè)材料、人體）發(fā)射超聲，然后利用其反射、多普勒效應(yīng)、透射等來(lái)獲取被測(cè)物體內(nèi)部的信息并經(jīng)過(guò)處理形成圖像。便攜式超聲波探傷儀其中多普勒效應(yīng)法是利用超聲在遇到運(yùn)動(dòng)的物體時(shí)發(fā)生的多普勒頻移效應(yīng)來(lái)得出該物體的運(yùn)動(dòng)方向和速度等特性；透射法則是通過(guò)分析超聲穿透過(guò)被測(cè)物體之后的變化而得出物體的內(nèi)部特性的，其應(yīng)用目前還處于研制階段；

4.超聲波探傷與X射線探傷相比較有何優(yōu)的缺點(diǎn)？

答：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(duì)人體無(wú)害等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是對(duì)工作表面要求平滑、要求富有經(jīng)驗(yàn)的檢驗(yàn)人員才能辨別缺陷種類(lèi)、對(duì)缺陷沒(méi)有直觀性；超聲波探 傷適合于厚度較大的零件檢驗(yàn)。

5、超聲波探傷的主要特性有哪些？

答：（1）超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，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(zhǎng)時(shí)，則超聲波在缺陷上反射回來(lái)，探傷儀可將反射波顯示出來(lái)；如缺陷的尺寸甚至小于波長(zhǎng)時(shí)，聲波將繞過(guò)缺陷而不能反射；

（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(wàn)倍。

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

答：測(cè)長(zhǎng)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(shí)，底波消失可能是什么原因造成的？

答：（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(jiǎn)述超生波探傷中，超生波在介質(zhì)中傳播時(shí)引起衰減的原因是什么？

答：（1）超聲波的擴(kuò)散傳播距離增加，波束截面愈來(lái)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、CSK－ⅡA試塊的主要作用是什么？

答：（1）校驗(yàn)靈敏度；（2）校準(zhǔn)掃描線性。

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

答：（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？

答：（1）聲束掃查到整個(gè)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？

答：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？

答：由同步電路輸入的同步脈沖信號(hào)，觸發(fā)發(fā)射電路工作，產(chǎn)生高頻電脈沖信號(hào)激勵(lì)晶片，產(chǎn)生高頻振動(dòng)，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？

答：晶片表面和被檢工件表面之間的空氣間隙，會(huì)使超聲波完全反射，造成探傷結(jié)果不準(zhǔn)確和無(wú)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？

答：（1）無(wú)底波只有缺陷的多次反射波。

（2）無(wú)底波只有多個(gè)紊亂的缺陷波。

（3）缺陷波和底波同時(shí)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？

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

判廢線――判定缺陷的最大允許當(dāng)量；

定量線――判定缺陷的大小、長(zhǎng)度的控制線；

測(cè)長(zhǎng)線――探傷起始靈敏度控制線。

17、什么是超聲場(chǎng)？

答：充滿超聲場(chǎng)能量的空間叫超聲場(chǎng)。

18、反映超聲場(chǎng)特征的主要參數(shù)是什么？

答：反映超聲場(chǎng)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(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)。

19、探傷儀最重要的性能指標(biāo)是什么？

答：分辨力、動(dòng)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？

答：（1）A型顯示示波屏橫坐標(biāo)代表超聲波傳遞播時(shí)間（或距離），縱坐標(biāo)代表反射回波的高度；（2）B型顯示示波屏橫坐標(biāo)代表超聲波傳遞播時(shí)間（或距離），這類(lèi)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？

答：1、探頭是一個(gè)電聲換能器，并能將返回來(lái)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(shí)，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(shí)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(bào)告工作？

答：任何工件經(jīng)過(guò)超聲波探傷后，都必須出據(jù)檢驗(yàn)報(bào)告以作為該工作質(zhì)量好壞的憑證，一份正確的探傷報(bào)告，除建立可靠的探測(cè)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(bào)告是非常重要的，如果我們檢查了工件不作記錄也不出報(bào)告，那么探傷檢查就毫無(wú)意義。

23、無(wú)損檢測(cè)有哪些應(yīng)用

應(yīng)用時(shí)機(jī)：設(shè)計(jì)階段；制造過(guò)程；成品檢驗(yàn)；在役檢查。

應(yīng)用對(duì)象：各類(lèi)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(chǎng)建設(shè)等）。

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

答：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(lèi)？怎樣進(jìn)行分類(lèi)？

答：在焊縫超聲波探傷中一般把焊縫中的缺陷 分成三類(lèi)：點(diǎn)狀缺陷、線狀缺陷、面狀缺陷。

在分類(lèi)中把長(zhǎng)度小于10mm的缺陷叫做點(diǎn)狀缺陷；一般不測(cè)長(zhǎng)，小于10mm的缺陷按5mm計(jì)。把長(zhǎng)度大于10mm的缺陷叫線狀缺陷。把長(zhǎng)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？

答：超聲波試塊的作用是校驗(yàn)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？

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

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

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

29、超聲波探傷儀中同步信號(hào)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？

答：同步電路產(chǎn)生同步脈沖信號(hào)，用以觸發(fā)儀器各部分電路同時(shí)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(wú)損檢測(cè)的目的？

答：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(yùn)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(wú)損探傷儀器，它能夠快速便捷、無(wú)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(cè)、定位、評(píng)估和診斷。既可以用于實(shí)驗(yàn)室，也可以用于工程現(xiàn)場(chǎng)。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(cè)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(píng)估。它是無(wú)損檢測(cè)行業(yè)的必備儀器。

33.斜探頭K值與角度的對(duì)應(yīng)關(guān)系

34. 焊縫探傷超聲波探頭的選擇方案參考

注:以上方案僅作參考,各企業(yè)可視具體情況稍作改動(dòng)

35.探頭型號(hào)表

注：下表所列探頭型號(hào)僅供探傷時(shí)參考

常用試驗(yàn)塊

人們的耳朵能直接接收到的聲波的頻率范圍通常是20Hz到20kHz，即音(聲)頻。頻率低于20 Hz的稱(chēng)為次聲波，高于20kHz的稱(chēng)為超聲波。工業(yè)上常用數(shù)兆赫茲超聲波來(lái)探傷。超聲波頻率高，則傳播的直線性強(qiáng)，又易于在固體中傳播，并且遇到兩種不同介質(zhì)形成的界面時(shí)易于反射，這樣就可以用它來(lái)探傷。通常用超聲波探頭與待探工件表面良好的接觸，探頭則可有效地向工件發(fā)射超聲波，并能接收(缺陷)界面反射來(lái)的超聲波，同時(shí)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再傳輸給儀器進(jìn)行處理超聲波探傷儀。根據(jù)超聲波在介質(zhì)中傳播的速度(常稱(chēng)聲速)和傳播的時(shí)間，就可知道缺陷的位置。當(dāng)缺陷越大，反射面則越大，其反射的能量也就越大，故可根據(jù)反射能量的大小來(lái)查知各缺陷(當(dāng)量)的大小。常用的探傷波形有縱波、橫波、表面波等，前二者適用于探測(cè)內(nèi)部缺陷，后者適宜于探測(cè)表面缺陷，但對(duì)表面的條件要求高。