【正文】 繪出的距離 波幅 當量曲線（即實用 AVG）來對缺陷定量是目前常用的定量方法之一。特別是 3N 以內(nèi)的缺陷，采用試塊比較法仍然是最有效的定量方法。此外還可利用試塊來測量材料的聲速、衰減性能等。 （ 1） 按試塊來歷分為：標準試塊和參考試塊。 （ 2） 按試塊上人工反射體分：平底孔試 塊、橫孔試塊和槽形試塊 國內(nèi)外超聲波探傷的現(xiàn)狀、發(fā)展 無損檢測技術(shù)已經(jīng)歷一個世紀，盡管無損檢測技術(shù)本身并非一種生產(chǎn)技術(shù)，但其技術(shù)水平卻能反映該部門、該行業(yè)、該地區(qū)甚至該國的工業(yè)技術(shù)水平。無損檢測技術(shù)所能帶來的經(jīng)濟效益十分明顯。統(tǒng)計資料顯示，經(jīng)過無損檢測后的產(chǎn)品增值情況大致是，機械產(chǎn)品為 5%，國防、宇航、原子能產(chǎn)品為 12%一 18%，火箭為 20%。例如，德國奔馳公司汽車幾千個零件經(jīng)過無損檢測后，整車運行公里數(shù)提高了一倍，大大提高了產(chǎn)品在國際市場的競爭能力。可見畢業(yè)論文：超聲波探傷在設備焊接缺陷中的檢測和分析 6 七臺河職業(yè)學院 現(xiàn)代工業(yè)是建立在無損檢測基礎(chǔ)上的說法并 不為過。 隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，使超聲波無損探傷技術(shù)和儀器也得到了相應發(fā)展與應用。早在 1929 年蘇聯(lián)薩哈諾夫提出利用穿透法檢查固體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以后利用連續(xù)超聲波在實驗室研究成功。隨著聲納技術(shù)的發(fā)展，美、英兩國分別于 1944 年和 1964 年研制成功脈沖反射式超聲波探傷儀，并逐步用于鍛鋼和厚鋼板的探傷。 80 年代，隨著大規(guī)模集成電路和微機技術(shù)的快速發(fā)展， 1983 年德國 Krautkramer 公司推出第一臺便攜式數(shù)字化超聲波探傷儀 USD1 型，采用的是 z80CPU，盡管有許多不足，但已顯示 出 數(shù)字化超聲波探傷儀強大的生命力。我國 50 年代初引進蘇聯(lián)超聲波探傷儀， 60 年代初期先后形成了一些批量生產(chǎn)的廠家， 80 年代初，國內(nèi)各生產(chǎn)廠研制生產(chǎn)的超聲波探傷儀的主要技術(shù)指標均有大幅度地提高，較好地滿足了超聲波探傷技術(shù)的需要。如汕頭超聲電子 (集團 )公司在 1980 年推出了 CTS 22 型超聲波探傷儀，其主要性能指標與當時國際同類儀器水平相當。 近年來我國超聲無損檢測事業(yè)取得了巨大進步和發(fā)展。超聲無損檢測已經(jīng)應用到了幾乎所有工業(yè)部門，其用途正日趨擴大。超聲無損檢測的相關(guān)理論和方法及應用的基 礎(chǔ)性研究正在逐步深入，已經(jīng)取得了許多突破性進展。比如，用戶友好界面操作系統(tǒng)軟件；各種掃描成象技術(shù)；多坐標、多通道的自動超聲檢查系統(tǒng)；超聲機器人檢測系統(tǒng)等。無損檢測的標準化和規(guī)范化，檢測儀器的數(shù)字化、智能化、圖象化、小型化和系列化工作也都取得了較大發(fā)展。我國已經(jīng)制訂了一系列國標、部標及行業(yè)標準，而且引進了 ISO， ATSM 等一百多個國外標準。無損檢測人員的培訓也逐漸與國際接軌。 但是，我國超聲無損檢測事業(yè)從整體水平而言，與發(fā)達國家之間仍存在很大差距。具體表現(xiàn)在以下幾個方面： 1. 檢測專業(yè)隊伍中高級技術(shù)人員 和高級操作人員所占比例較小，極大阻礙了超聲無損檢測技術(shù)向自動化、智能化、圖象化的進展。由于經(jīng)驗豐富的老一輩檢測工作者缺乏把實踐經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為理論總結(jié)，而年輕的檢測人員缺乏切實的實踐經(jīng)驗，這有可能導致現(xiàn)有的超聲檢測軟件系統(tǒng)不同程度的缺陷，降低了檢測的可靠性。 2. 專業(yè)無損檢測人員相對較少，現(xiàn)有無損檢測設備有待改進。從而導致目前我國產(chǎn)品的質(zhì)量普遍存在較大問題，據(jù)測算，我國不良品的年損失約 2020 億元。更嚴重的后果是產(chǎn)品的競爭能力差，影響產(chǎn)品進入國際市場。 3. 對無損檢測技術(shù)領(lǐng)域的信息技術(shù)應用重視不夠。我國對 無損檢測信息技術(shù)的建設工作還處在相當薄弱的階段。 4. 無損檢測的標準和規(guī)范多而雜。 畢業(yè)論文：超聲波探傷在設備焊接缺陷中的檢測和分析 7 七臺河職業(yè)學院 第二章超聲波探傷方法 超聲檢測方法分類的方式有多種，較常用的有如下幾種： 按原理分類：脈沖反射法、衍射時差法（ TOFD）、穿透法、共振法。 2．按顯示方式分類： A 型顯示和超聲成像顯示（可細分為 B、 C、 D、 S、 P 型顯示等）。 3．按波型分類：縱波法、橫波法、表面波法、板波法、爬波法等。 按探頭數(shù)目分類：單探頭法、雙探頭法、多探頭法。 按探頭與試件的接觸方式分類：接觸法、液浸法、電磁耦合法。 按人工干預 的程度分類：手工檢測、自動檢測。 每一個具體的超聲檢測方法都是上述不同分類方式的一種組合，如最常用的：單探頭橫波脈沖反射接觸法（ A 型顯示）。每一種檢測方法都有其特點和局限性，針對每一檢測對象所采用的不同的檢測方法，是根據(jù)檢測目的及被檢工件的形狀、尺寸、材質(zhì)等特征來進行選擇的。 按原理分類的超聲檢測方法 超聲檢測方法按原理分類，可分為脈沖反射法、衍射時差法、穿透法和共振法。 超聲波探頭發(fā)射脈沖波到被檢工件內(nèi)，通過觀察來自內(nèi)部缺陷或工件底面反射波的情況來對試件進行檢測的方法，稱為脈 沖反射法。 脈沖反射法包括缺陷回波法、底波高度法和多次底波法 。 根據(jù)儀器示波屏上顯示的缺陷波形進行判斷的方法，稱為缺陷回波法。該方法以回波傳播時間對缺陷定位，以回波幅度對缺陷定量，是脈沖反射法的基本方法。 如圖所示為缺陷回波檢測的基本原理，當工件完好時，超聲波可順利傳播到達底面，檢測圖形中只有表示發(fā)射脈沖 T 及底面回波 B 兩個信號，如圖 a 所示。 畢業(yè)論文：超聲波探傷在設備焊接缺陷中的檢測和分析 8 七臺河職業(yè)學院 若工件中存在缺陷，則在檢測圖形中，底面回波前有表示缺陷的回波 F，如圖 b 所示。 當工件的材質(zhì)和厚度不變時，底面回波高度應是基本不變的。 如果工件內(nèi)存在缺陷，底面回波會下降甚至消失，如圖所示。 這種依據(jù)底面回波的高度變化判斷工件缺陷情況的檢測方法，稱為底波高度法。 底波高度法的特點在于同樣投影大小的缺陷可以得到同樣的指示，而且不出現(xiàn)盲區(qū)，但是要求被檢工件的檢測面與底面平行，耦合條件一致。該方法檢出缺陷定位定量不便，靈敏度較低，因此，實用中很少作為一種獨立的檢測方法，而是經(jīng)常作為一種輔助手段，配合缺陷回波法發(fā)現(xiàn)某些傾斜的、小而密集的缺陷，對于鍛件采用直探頭縱波檢測法時常使用，如由缺陷引起的底波降低量。 畢業(yè)論文：超聲波探傷在設備焊接缺陷中的檢測和分析 9 七臺河職業(yè)學院 當透入工件的超聲波能量較大，而工件厚度較小時，超聲波可在檢測面與底面之間往復傳播多次，示波屏上出現(xiàn)多次底波 B B B ?? 。如果工件存在缺陷，則由于缺陷的反射以及散射而增加了聲能的損耗，底波回波次數(shù)減少，同時也打亂了各次底面回波高度依次衰減的規(guī)律，并顯示出缺陷回波，如圖所示。這種依據(jù)多次底面回波的變化，判斷工件有無缺陷的方法，稱為多次底波法。 多次底波法主要用于厚度不大、形狀簡單、檢測面與底面平行的工件檢測，缺陷檢出的靈敏度低于缺陷回波法。 衍射時差法（ Time of Flight Diffraction,簡稱 TOFD） ,是利用缺陷部位的衍射波信號來檢測和測定缺陷尺寸的一種超聲檢測方法，通常使用縱波斜探頭，采用一發(fā)一收模式，該方法最早于 20世紀 70年代由英國原子能管理局國家無損檢測研究中心的哈威爾實驗室的 根據(jù)超聲波衍射現(xiàn)象首先提出來的。缺陷處的衍射現(xiàn)象如圖所示。 TOFD技術(shù)的物理原理 畢業(yè)論文：超聲波探傷在設備焊接缺陷中的檢測和分析 10 七臺河職業(yè)學院 衍射現(xiàn)象是 TOFD 技術(shù)采用的基本物理原理。 衍射現(xiàn)象的解釋：波遇到障礙物或小孔后通過散射繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，根據(jù)惠更斯原理，媒質(zhì)上波陣面上的各點，都 可以看成是發(fā)射子波的波源，其后任意時刻這些子波的包跡，就是該時刻新的波陣面。 TOFD工作原理 TOFD 技術(shù)采用一發(fā)一收兩個寬帶窄脈沖探頭進行檢測，探頭相對于焊縫中心線對稱布置。發(fā)射探頭產(chǎn)生非聚焦縱波波束以一定角度入射到被檢工件中，其中部分波束沿近表面?zhèn)鞑ケ唤邮仗筋^接收，部分波束經(jīng)底面反射后被探頭接收。接收探頭通過接收缺陷尖端的衍射信號及其時差來確定缺陷的位置和自身高度。 TOFD 方法一般將探頭對稱分布于焊縫兩側(cè)。在工件無缺陷部位，發(fā)射超聲脈沖后，首先到達接收探頭的是直通波，然后是底面反射波。有缺 陷存在時，在直通波和底面反射波之間，接收探頭還會接收到缺陷處產(chǎn)生的衍射波。除上述波外，還有缺陷部位和底面因波型轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的橫波，因為聲速小于縱波，因而一般會遲與底面反射波到達接收探頭。 TOFD技術(shù)優(yōu)越性 a）一次掃查幾乎能夠覆蓋整個焊縫區(qū)域（除上下表面盲區(qū)），可以實現(xiàn)非常高的檢測速度； b）可靠性要好，對于焊縫中部缺陷檢出率很高； c）能夠發(fā)現(xiàn)各種類型的缺陷，對缺陷的走向不敏感； d）可以識別向表面延伸的缺陷； e）采用 D掃描成像，缺陷判讀更加直觀； f）對缺陷垂直方向的定量和定位 非常準確，精度誤差小于 1mm； g）和脈沖反射法相結(jié)合時檢測效果更好，覆蓋率 100%； 畢業(yè)論文：超聲波探傷在設備焊接缺陷中的檢測和分析 11