【文章內容簡介】 。 αR=62176。 ~64176。 較好。 ? 。 ? （ N已全部在透場楔內）。 ? （即透聲楔內縱波行程較大。） ? （即大于 N） ? （三） 表面波的傳播特性 ? 1. 對表面柱孔和近表面橫孔隨孔徑增大反射率增加，頻率越高，反射率增大越快。 ? 2. 對棱角邊的反射有下列特性（棱角可認為相當于裂紋）。 ? 用 ~5MHZ頻率表面波，反射信號在棱角小于或等于 90176。 時有 ? 較強的反射；大于 90176。 之后，反射逐漸降低；大于 170176。 時，棱邊反射降為零。 ? 因工件中裂紋與表面之間會成各種角度，為防止漏檢，必須從兩個方向上探測。 ? 表面波傳到棱邊時會產生波型轉換，變型波遇到反射面時，同樣 ? 會產生反射回波，形成干擾回波。 ? 如圖：表面波在 A、 B反射間還有 ? S變型橫波到底面的反射，波型為： S 表面波RACSB在C 處產生變形橫波S 的反射圖4 5T ASB③ 棱邊曲率半徑 R5λ時，表面波幾乎全部跨越傳播，無反射；棱 ? 邊曲率半徑 Rλ時，反射信號最大。 圖46? 3. 表面波傳播時，表面有油層，則表面波的垂直成份向油層輻射，衰減很大，表面回波幅度降為零。 ? 故傳播路徑上有油滴會產生反射，用油手拍打探頭前表面時，表面波會衰減掉。 ? 4. 表面光潔度和材料組織對表面波傳播影響：粗糙的表面，不但聲耦合不好，而且表面波傳播過程中容易發(fā)生散射，使表面波衰減較大，（傳播方向與機加工刀痕同向，衰減小些），材料晶粒粗大，且晶粒界面對表面波減衰很大，晶粒越大，衰減作用越大。 ? ： ? 材料厚度大于 2λ時，材料厚度對表面波傳無影響。 ? 材料厚度小于 2λ時，表面波衰減顯著增加。 ? 因此表面波探傷不宜在小于 2λ的板中進行。 ? （直角棱邊槽）與槽的長度和深度有關。 槽長一定時，深度在 ~2λ范圍內時隨深度增加而表面波反射波增高。 深度一定時，槽長度在聲場直徑以內時隨槽長增加，表面波反射波增加。 ? 當槽長增大超過聲場直徑時表面波反射波趨向最大，并保持此值不變。 ? ☆ 因此，表面波波高法只適用于裂紋長度一定時，波高隨著深度增加而增加。對于自然裂紋不知多長，多深時，光憑波高高度，就斷定深度大是依據(jù)不足的。 ? 二、表面波延時法 ——測量表面裂紋縱向尺寸（深度） ? 1. 單探頭法 ? 掃描線比例 1:n。（常用 1:1） ? 表面波在開口缺陷開口處 A和裂紋下端 B反回波為TA和 TB。則裂紋深度 h=n(TBTA)。 ? 當比例為 1:1時， h= TBTA ? （當板厚 T不是很大時，在裂紋尖端產生變型橫波 S）則橫波 S傳到底面任反回，熒光屏上出現(xiàn) S反回波TS則裂紋深度。 ? h=（ TSTB） ? 這里 ?RSCCtTttRSRA B S圖4 7AB? 2. 雙探頭法 ? 兩探頭一發(fā)一收，掃描線按 1:n調常用 1:1。先在無缺陷處將探頭相對，相距 a mm。將始波調在 O，記錄直通回波 H在 T1。然后移至裂紋兩側，相同間距 a，記錄表面波通過裂紋回傳位置。 ? 則裂紋深度 h= 2)( 12 TTn ?? 當掃描比例 1:1時為 h= ? 如果遇到裂紋尖端產生變型橫波 S， S對傳到底面反回出現(xiàn)回波 T3，則裂紋深度 h為： h=T （ T3 T2） =T （ T3 T2） ? 這種測量方法：利用裂紋開口處回波和尖端處回波時間上差異來測量裂紋深度，不是以回波強度作信息。所以，表面光潔度，耦合狀況等對測量精度無影響。 2 12 TT ?? 缺點：① 這種方法測量的是裂紋開口處到達尖端的距離 h’當裂紋傾斜時，則 h’h。 ? ② 當裂紋內有油、或水時，裂紋表面粗糙時及下端裂太尖時，裂紋尖端 B回波可能不出現(xiàn)。 ? 表面波探傷應用程序： ? ① 頻率： 5MHZ ? ② 耦合劑：甘油、粘度較大的機油 ? ③表面要求：光潔度要高一些，除油、污、除銹蝕，露出金屬光澤。 ? ④掃描速度調節(jié)： ? 為調節(jié)準確，一般不用試塊（如試塊和工件材質，表面完全相同也可以用試塊）。將探頭垂直對準工件的一個棱邊，探頭前沿距棱邊 40mm，熒光屏出現(xiàn)棱邊波 B1，將 B1調在4格。再將探頭后移至離棱邊 65mm，將棱邊波 B2調在 。 2圖4 814格T? 注意，在調節(jié)時，探頭在位置 1和 2時棱邊波B1和 B2要通過水平，細調深度，反復調。 ? ⑤ 靈敏度調節(jié)： ? 利用工件本身直角棱邊反射波作參考信號。據(jù)實驗：對 ，深度為 開口裂紋用 5MHZ探頭表面波探測（垂直探測），在距離 40mm時比直角棱邊反射波低21dB。則調節(jié)時，只要在 40mm處探直角棱邊使回波調到基準波高（如 50%），再提高21dB，靈敏度就調好了。 ? 三、端部回波峰值法 ? ①利用超聲波入射到裂紋端部，出現(xiàn)一個較強的回波（稱端部峰值回波， ? 實質是由端部強裂散射引起回波峰值）。測量裂紋深度（開口裂紋） ? 裂紋深 h為 h= = ? 如用 K=1探頭，則 h= （實際測量時常用 K＝ 1斜探頭） ? l0——探頭前沿長度， a——探頭前沿至缺陷距離。 ?tga o?? ka o??oa ?? TF圖49? ② 利用此法測表面未口裂紋高度， 聚焦探頭測效果好 對上端點深度小于 5mm困難 ? 將掃描線按深度 1:1調， h1和 h2分別表示缺陷上、下端點離開探測面距離，可直接在掃描線讀取，則裂紋高度 h： ? h=h2 – h1= （ a為探頭分別探測到缺陷上、下端點時的探測位置處探頭入射點之間的距離，可以在工件上測量出來， k探頭 k值。） ? 四、橫波端角反射法 ? 橫波射到下表面開口缺陷（根部未焊透，下表面裂紋等）回波高 h與波長 λ以及探頭 K值有關。 ? 經(jīng)試驗在矩形槽深 2mm以內，回波高度 dB值與 h/λ的變化不是單調的，而是起伏的。 ? 因此，此種方法光靠波高無法確定缺陷深度，實際應用時，用不同深度槽形試塊對比得出缺陷深，故誤差較大。 ? 當橫波探測到下表面開口缺陷時，形成角鏡反射條件，可用角鏡反射法測量： ? 將探傷儀掃描線按深度 1:1調節(jié)，當探測面與缺陷不在同一面時使探頭置于表面開口背側，聲束軸線對準缺陷與下表面直角處（此處角鏡），將此波調至熒光屏高 80%，此波用 ΔC表示，然后提高靈敏度 15~25dB，探頭向前移動， ? 當聲束軸線掃查到開口缺陷頂部時，出現(xiàn)缺陷波反射波 ΔDE，當 ΔDE達到最大值聲束軸線完全離開缺陷端點時，在近靠 ΔDE的前方，將出現(xiàn)第一個峰值加波，稱端點衍射波 ΔDW，則開口缺陷自身高度 ΔH=ΔCΔDW，當探測面與開口缺陷在同一面上時，只需探測到開口缺陷的下端點，此時 ΔDW位于 ΔDE后方，則缺陷深度 ΔH=ΔDW。用此法可測量單面焊未焊透高度。 ? 用此種方法，還可探測焊縫中埋藏缺陷高度，探頭置于焊縫任一探測面上，探測到缺陷上端點的衍射波為 ΔDW上，探測到下端點的衍射波為 ΔDW下，則缺陷本身高度 ΔH=DW下－ ΔDW上 ? 五、橫波串列式雙探頭法 ? 兩個探頭一發(fā)一收， ? 特點：①工件中無缺陷時，接收探頭收不到回波。 ? ② 工件中有缺陷時，發(fā)射探頭發(fā)出的聲波通過工件底面反射至接收探頭。 ? ③示波屏只出現(xiàn)一個缺陷波且位置固定不動，出現(xiàn)在半跨距處。 ? ④只能檢測厚工件中垂直于表面的大缺陷，（如窄間隙厚焊縫電渣焊縫中未焊透）。 ? ⑤ 發(fā)和收兩探頭移動方向相反。 ? ⑥當兩個探頭靠在一起時，可測缺陷下端點最下部位置，該位置離工件下表面距離 h’為：h’= 稱死區(qū)范圍， b為兩探頭靠近時入射點之間距離。此式為近似式，即認為 時得出。 K=1時完全正確。 ? 即當缺陷下端離下表面距離小于 h’時測不到。見書 P143，圖 。 Kb239。2hbtg ??? 六、相對靈敏度 10dB法 ? 先用一次波找到缺陷最高波，再前后移動探頭，確定探頭在探測面上的位置 A和 B，再根據(jù)位置 A、 B的聲程 X X2和探頭 K值，確定缺陷高度： h。 ? h= X2COSβ2 X1COSβ1——（書上式）。 ? 這里關鍵是如何確定 X X2和 β1和 β2可用試塊人工缺陷測定得到。也可通過 98年練習中例 3說明。用計算法得到。 ? 七、散射法（衍射法）： ? 該法特點：① 兩探頭在裂紋兩側相對移動，以裂紋為中心線。 ? ② 一定要找到裂紋端部最高回波。 ? ③ 適用于開口裂紋，且深度 ≥3mm。 第八節(jié) 影響缺陷定位、定量的主要因素 ? 一、影響缺陷定位的主要因素： ：水平線性、水平刻度精度。 ：主聲束偏向，探頭波束雙峰，斜探頭斜楔磨損使 K值變化，探頭晶 片發(fā)射、接收聲波指向性。 ?①表面粗糙：表面凹凸不平引起進入工件聲束分叉。 ?② 工件材質：材質晶粒引起林狀反射，即材料噪聲，試塊與工件材質差異，引起聲速變化，試塊與工件應力差異，引起聲速變化使 K值變。壓力應力聲速增加，拉應力聲速減小每 1kg/mm2引起 %。 ③ 工件表面形狀 ? 曲面工件探測時探頭平面時為點或線接觸探頭磨成曲面，使入射點改變， ? 從而引起 K值變化。 ? ④ 工件邊界：靠工件邊界探測時，由于側壁干擾，使主聲束偏向，改變 K值。 ? ⑤ 工件溫度： ? 工件溫度升高 K值增大。 ? 工件溫度下降 K值變小。 ⑥ 工件中缺陷：缺陷反射指向性引起不在主聲束入射缺陷時出現(xiàn)高反射，引起誤判。 ? ①調儀器掃描線比例不準。 ? ②測探頭入射值， K值不準。 ? ③定位方法不當：曲面工件未修正等。 ? 二、影響缺陷定量的因素 ? 1. 儀器、探頭性能影響 ? 頻率偏差（使調靈敏度引起偏差也影響定量垂直性偏差，衰減器精度誤差）。 ? 探頭形式，晶片尺寸（影響 N大?。? ? 探頭 K偏差（往復透過率與入射角有關）。 ? 2. 耦合偏差及材質衰減測量偏差，傳輸損失等。 ? 3. 工件幾何形狀和尺寸（曲率變化要補償） ? 4. 缺陷的影響 ? 缺陷的形狀，方位與入射波夾角等，指向性（回波指向性），表面粗糙度，性質，位置（在近場或遠場等）等。 第九節(jié) 缺陷性質分析 ? 一、根據(jù)加工工藝分析缺陷性質： 對各種工件根據(jù)加工工藝不同進行分析。 ? 如鍛鋼：則可能產生白點，裂紋這是最危險的缺陷。 ? 鑄鋼：易在洗胃口附近產生疏松或縮孔。 ? 焊縫：產生氣孔、夾渣、未焊透、未熔合等。 ? 二、根據(jù)缺陷特征分析缺陷性質 ? 缺陷特征為：大小、形狀、密集程度、位置等幾方面： ? 大?。河行┤毕菀怀霈F(xiàn)往往比較大，如鑄件中縮孔，疏松一出現(xiàn)就一大片，如探傷時發(fā)現(xiàn)大面積缺陷，就可斷定這類缺陷。 ? 形狀分為： ? 平面形缺陷：在不同探測面上探測這種缺陷，其回波高顯著不同，探測時聲束垂直于平面時回波很高，聲束平行于平面時回波很低，一般此類缺陷為裂紋、夾層類。 ? 點狀缺陷：各個方向探測，缺陷回波差不多，無明顯變化，大多為氣孔、夾渣、夾砂等。 ? 缺陷密集程度：在熒光屏掃描線某一范圍內連續(xù)出現(xiàn)一系列簇狀缺陷，在不同方向探測缺陷回波情況差不多。 ? 缺陷位置分析： ? 如大型鑄件（如大的汽輪發(fā)電機轉子）在中心和端部鍛壓部位易出現(xiàn)裂紋。 ? 在焊縫中心有一定長度的缺陷大多為未焊透。在焊縫根部為單面焊未焊透。 ? 在熔合線附近，如連續(xù)或間斷為坡口邊緣未熔合等。 ? 三、根據(jù)缺陷波形分析缺陷性質 ? △ 缺陷波高度變化 ——探測時探頭和缺陷相同穩(wěn)定時波形。 ? 各種缺陷內部含的物質不同，對入射的聲波吸收情況不同。探頭探測時回 ? 波高度、形狀各不相同。 ? 探測時探頭和缺陷相對移動，移動方式為：平移、前后移、環(huán)繞缺陷、轉動等。觀察缺陷波的變化情況，并用缺陷波尖端的包絡線來分析得到缺陷性質判斷結論。 ? 四、根據(jù)底波分析缺陷性質，在鋼板中大量應用 ? 根據(jù)一次底波 B1情況： ? 缺陷波很強， B1消失 ——大面積缺陷（夾層、裂紋等）。 ? 缺陷波和 B1共存，缺陷較小，可能為單個缺陷波和 B1均很底或消失，可能傾斜形缺陷或疏松等。 ? 根據(jù)多次底波情況： ? 鋼板中重皮處多次反射消失，無缺陷處多次反射清晰可見。 ? 薄鋼板中小缺陷用一次波較難發(fā)現(xiàn)，可用多次反射可觀察到，也可觀察