【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 時(shí)，則降低一級(jí)作為綜合評(píng)級(jí)的級(jí)別 超聲波檢測(cè) ? 聲波是指人耳能感受到的一種縱波，其頻率范圍為 16Hz~2KHz。當(dāng)聲波的頻率低于 16Hz時(shí)就叫做次聲波，高于 2KHz則稱為超聲波。它是由機(jī)械振動(dòng)源在彈性介質(zhì)中激發(fā)的一種機(jī)械振動(dòng)波，其實(shí)質(zhì)是以機(jī)械波的形式傳遞振動(dòng)能量，其必要條件是要有振動(dòng)源和能傳遞機(jī)械振動(dòng)的彈性介質(zhì)（實(shí)際上包括了幾乎所有的氣體、液體和固體），它能透入物體內(nèi)部并可以在物體中傳播。利用超聲波在物體中的多種傳播特性，例如反射與折射、衍射與散射、衰減、諧振以及聲速等的變化，可以測(cè)知許多物體的尺寸、表面與內(nèi)部缺陷、組織變化等等，因此超聲檢測(cè)技術(shù)是應(yīng)用廣泛的一種重要的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。例如用于醫(yī)療上的超聲診斷（如 B超）、海洋學(xué)中的聲納、魚群探測(cè)、海底形貌探測(cè)、海洋測(cè)深、地質(zhì)構(gòu)造探測(cè)、工業(yè)材料及制品上的缺陷探測(cè)、硬度測(cè)量、測(cè)厚、顯微組織評(píng)價(jià)、混凝土構(gòu)件檢測(cè)、陶瓷土坯的濕度測(cè)定、氣體介質(zhì)特性分析、密度測(cè)定等等。 ? 特種設(shè)備超聲波檢測(cè)主要用于探測(cè)試件的內(nèi)部缺陷，它的應(yīng)用十分廣泛。用于檢測(cè)的超聲波，頻率為 ～ 25 MHz，其中用得最多的是 1～ 5 MHz。在超聲檢測(cè)中，有根據(jù)缺陷的回波和底面的回波進(jìn)行判斷的脈沖反射法；有根據(jù)缺陷的陰影來(lái)判斷缺陷情況的穿透法；還有根據(jù)由被檢物產(chǎn)生駐波來(lái)判斷缺陷情況或者判斷板厚的共振法。目前用得最多的方法是脈沖反射法。超聲信號(hào)顯示方面，目前用得最多而且較為成熟的是 A型顯示。下面主要敘述 A型顯示脈沖反射超聲探傷法。 ? 原理 ? 脈沖反射法在垂直探傷時(shí)用縱波，在斜入射探傷時(shí)大多用橫波。把超聲波射人被檢物的一面，然后在同一面接收從缺陷處反射回來(lái)的回波，根據(jù)回波情況來(lái)判斷缺陷的情況?？v波垂直探傷和橫波傾斜人射探傷是超聲波探傷中兩種主要探傷方法。兩種方法各有用途，互為補(bǔ)充，縱波探傷容易發(fā)現(xiàn)與探測(cè)面平行或稍有傾斜的缺陷，主要用于鋼板、鍛件、鑄件的探傷，而斜射的橫波探傷，容易發(fā)現(xiàn)垂直于探測(cè)面或傾斜較大的缺陷，主要用于焊縫的探傷。 ? 垂直縱波檢測(cè)法 ? 當(dāng)把脈沖振蕩器發(fā)生的電壓加到晶片上時(shí)，晶片振動(dòng)，產(chǎn)生超聲波脈沖。如果被檢物是鋼工件的話，超聲波以 5 900 m/s的固定速度在鋼工件內(nèi)傳播，超聲碰到缺陷時(shí)，一部分從缺陷反射回到晶片，而另一部分未碰到缺陷的超聲波繼續(xù)前進(jìn)，一直到被檢物底面才反射回來(lái)。因此，缺陷處反射的超聲波先回到晶片，底面反射的超聲波后回到晶片?；氐骄系某暡ㄓ址催^(guò)來(lái)被轉(zhuǎn)換成高頻電壓。電信號(hào)被接收和放大后進(jìn)人示波器。示波器將缺陷回波和底面回波顯示在熒光屏。因此，在示波管上可以得到圖 。從這個(gè)圖形上可以看出有沒(méi)有缺陷、缺陷的位置及其大小。 ? 對(duì)于脈沖反射式超聲波探傷儀，熒光屏的時(shí)基線和激勵(lì)脈沖是被同時(shí)觸發(fā)的，即處于同步狀態(tài)下工作。當(dāng)探頭被激勵(lì)而向工件發(fā)射超聲波時(shí)，激勵(lì)脈沖也被反饋至接收電路觸發(fā)時(shí)基電路開(kāi)始掃描，在時(shí)基線的始端出現(xiàn)一個(gè)很強(qiáng)的脈沖波，這個(gè)波稱為 “始波 ”，用 T表示；當(dāng)探頭接收到底面反射回來(lái)的聲波時(shí)，時(shí)基線上右邊相應(yīng)呈現(xiàn)一個(gè)表示底面反射的脈沖波，稱為 “底波 ”，用 B表示。時(shí)基線由 T掃描到 B的時(shí)間正等于超聲脈沖從探頭到底面又返回探頭的傳播時(shí)間。因此，可以說(shuō)從 T到 B之間的距離代表了工件的厚度。如果工件中有缺陷，探頭接收到缺陷反射回來(lái)的聲波時(shí)，時(shí)基線上相應(yīng)呈現(xiàn)出一個(gè)代表缺陷的脈沖波，稱為 “缺陷波 ”或 “傷波 ”，用 F表示。顯然，缺陷波所經(jīng)時(shí)間短于底波所經(jīng)時(shí)間，故缺陷波 F應(yīng)處于 T與 B之間。如果探傷儀的時(shí)基線良好，就可以利用 T、 F、 B之間的距離關(guān)系，對(duì)缺陷定位。 ? 另外，因缺陷回波高度 hF是隨缺陷尺寸的增大而增高的。所以可由缺陷回波高度 hF來(lái)估計(jì)缺陷大小。當(dāng)缺陷很大時(shí)，可以移動(dòng)探頭，按顯示缺陷的范圍來(lái)求出缺陷的延伸尺寸。 ? 橫波斜探頭法 ? 在斜射法探傷中，由于超聲波在被檢物中是斜向傳播的，超聲波是斜向射到底面，所以不會(huì)有底 ? 面回波。因此，不能再用底面回波調(diào)節(jié)來(lái)對(duì)缺陷進(jìn)行定位。而要知道缺陷位置，需要用適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)試 ? 塊來(lái)把示波管橫坐標(biāo)調(diào)整到適當(dāng)狀態(tài)。通常采用 JB/T 4730 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的 CSK 一 IA 試塊和橫孔試塊來(lái)進(jìn)行調(diào)整。 ? 在測(cè)定范圍作了適當(dāng)調(diào)整后，探測(cè)到缺陷時(shí)，從示波管上顯示的探頭到缺陷的距離 W 與缺陷位置的關(guān)系如圖 所示 。 從圖 看出，橫波探傷中的位置不僅取決于聲程 W，還取決于折射角 θ ，所以橫波探傷中掃描線的調(diào)節(jié)比縱波要復(fù)雜一些。對(duì)掃描線的調(diào)節(jié)是橫波探傷中一個(gè)重要的不可缺少的步驟。 ? 超聲波檢測(cè)設(shè)備 ? 超聲檢測(cè)儀是超聲檢測(cè)的主體設(shè)備，它的作用是產(chǎn)生電振蕩并施加于換能器（探頭）激勵(lì)探頭發(fā)射超聲波，同時(shí)接收來(lái)自于探頭的電信號(hào)，將其放大后以一定方式顯示出來(lái)從而得到被檢工件中有關(guān)缺陷的信息。 ? 根據(jù)采用的信號(hào)處理技術(shù)，超聲檢測(cè)儀可分為模擬式和數(shù)字式儀器，目前廣泛使用的超聲波檢測(cè) ? 儀如 CTS 一 2 CTS 一 26 等是 A 型顯示脈沖反射式模擬檢測(cè)儀，而 HS 一 600、 CTS3OO。等則是 A 型顯示脈沖反射式數(shù)字檢測(cè)儀。聲波的通道數(shù)，分為單通道和多通道。 ? 探頭 ? 凡能將任何其他形式能量轉(zhuǎn)換成超音頻振動(dòng)形式能量的器件均可用來(lái)發(fā)射超聲波，具有可逆效應(yīng) ? 時(shí)又可用來(lái)接收超聲波，這類元件稱為超聲換能器。以換能器為主要元件組裝成具有一定特性的超聲 ? 波發(fā)射、接收器件，常稱為探頭。超聲波探頭是組成超聲檢測(cè)系統(tǒng)的最重要的組件之一。探頭的性能 ? 直接影響超聲檢測(cè)能力和效果。當(dāng)前超聲檢測(cè)中采用的超聲換能器主要有壓電換能器、磁致伸縮換能器、電磁聲換能器和激光超聲換能器。其中最常用的是壓電換能器探頭，其關(guān)鍵部件是壓電晶片，是一個(gè)具有壓電特性的單晶或多晶體薄片，其作用是將電能轉(zhuǎn)換為聲能，并將聲能轉(zhuǎn)換為電能。 ? 耦合劑 ? 超聲耦合是指超聲波在檢測(cè)面上的聲強(qiáng)透射率。聲強(qiáng)透射率高，超聲耦合好。為了改善探頭與工件間聲能的傳遞，而加在探頭和檢測(cè)面之間的液體薄層稱為耦合劑。在液浸法檢測(cè)中，通過(guò)液體實(shí)現(xiàn)耦合，此時(shí)液體是藕合劑。 ? 當(dāng)探頭和工件之間有一層空氣時(shí) .超聲波的反射率幾乎為 100%，即使很薄的一層空氣也可以阻止超聲波傳人工件。因此，排除探頭和工件之間的空氣非常重要。耦合劑可以填充探頭與工件間的空氣間隙，使超聲波能夠傳入工件，這是使用耦合劑的主要目的。除此之外，耦合劑有潤(rùn)滑作用，可以減小探頭和工件之間的摩擦，防止工件表面磨損探頭，并使探頭便于移動(dòng)。 ? 常用耦合劑有水、甘油、機(jī)油、變壓器油、化學(xué)糨糊等。 ? 試塊 ? 在無(wú)損檢測(cè)技術(shù)中，常常采用與已知量相比較的方法來(lái)確定被檢物的狀況。超聲探傷中是以試塊作為比較的依據(jù)。試塊上有各種已知的特征，例如特定的尺寸，規(guī)定的人工缺陷，即某一尺寸的平底孔、橫通孔、凹槽等。用試塊作為調(diào)節(jié)儀器、定量缺陷的參考依據(jù)，是超聲探傷的一個(gè)特點(diǎn)。圖 、圖 CSKⅠ A試塊、 CSKⅢ A試塊示意圖。 ? 超聲檢測(cè)的能力范圍： ? （ 1）能檢測(cè)出原材料（板材、復(fù)合板材、管材、鍛件等）和零部件中存在的缺陷； ? （ 2）能檢測(cè)出焊接接頭內(nèi)存在的缺陷，面狀缺陷檢出率較高； ? （ 3）超聲波穿透能力強(qiáng)，可用于大厚度（ 100mm 以上）原材料和焊接接頭的檢測(cè)； ? （ 4）能確定缺陷的位置和相對(duì)尺寸； ? 超聲檢測(cè)的局限性： ? （ 1）較難檢測(cè)粗晶粒原材料和焊接接頭中存在的缺陷； ? （ 2）缺陷位置、取向和形狀對(duì)檢測(cè)結(jié)果有一定的影響； ? （ 3） A 型顯示檢測(cè)不直觀，檢測(cè)記錄信息少。 ? 檢測(cè)時(shí)機(jī)和表面要求 ? 承壓設(shè)備制造安裝和在用檢測(cè)中，超聲檢測(cè)的時(shí)機(jī)及抽檢率的選擇等應(yīng)按法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)技術(shù) ? 文件的規(guī)定。探傷時(shí)機(jī)選擇根據(jù)要達(dá)到的檢測(cè)目的，選擇最適當(dāng)?shù)奶絺麜r(shí)機(jī)。例如，為減小粗晶粒的 ? 影響，電渣焊焊縫應(yīng)在正火處理后探傷；為發(fā)現(xiàn)鍛造后可能產(chǎn)生的鍛造缺陷，應(yīng)在鍛造全部完成后， ? 在臺(tái)、槽、孔加工前進(jìn)行超聲波檢測(cè)。 ? 所確定的檢測(cè)面應(yīng)保證工件被檢部分均能得到充分檢查。表面的不規(guī)則狀態(tài)不得影響檢測(cè)結(jié)果的 ? 正確性和完整性，否則應(yīng)做適當(dāng)?shù)奶幚?。焊縫的表面質(zhì)量應(yīng)經(jīng)外觀檢測(cè)合格。所有影響超聲檢測(cè)的銹 ? 蝕、飛濺和污物等都應(yīng)予以清除，其表面粗糙度應(yīng)符合檢測(cè)要求。 ? （ 1）探傷方法選擇 ? 根據(jù)工件情況，選定探傷方法。例如，對(duì)焊縫，選擇單斜探頭接觸法；對(duì)鋼管，選擇聚焦探頭水浸法；對(duì)軸類鍛件，選用單探頭垂直探傷法。 ? （ 2）探傷儀器的選擇 根據(jù)探傷方法及工件情況，選定能滿足工件探傷要求的探傷儀去探傷。 ? （ 3）探傷方向和掃查面的選定 ? 進(jìn)行超聲波探傷時(shí)，探傷方向很重要。探傷方向應(yīng)以能發(fā)現(xiàn)缺陷為準(zhǔn)，應(yīng)根據(jù)缺陷的種類和方向來(lái)決定。例如，軋制鋼板中，鋼板內(nèi)的缺陷是沿軋制方向伸展的，因此，采用縱波垂直探傷使超聲波束垂直投射在缺陷上，這樣缺陷回波最大；焊縫探傷時(shí)，應(yīng)根據(jù)焊縫坡口形式和厚度選擇掃查面，決定是從一面兩側(cè)還是兩面四側(cè)探傷。 ? （ 4）頻率的選擇 ? 根據(jù)工件的厚度和材料的晶粒大小，合理的選擇探傷頻率。例如，對(duì)粗晶的探傷，不宜選用高頻，因?yàn)楦哳l衰減大，往往得不到足夠的穿透力。 ? （ 5）晶片直徑、折射角的選定 ? 根據(jù)探傷的對(duì)象和目的，合理選用晶片尺寸和折射角。例如，探測(cè)大厚度工件要選擇大尺寸晶片。又例如，焊縫的單斜探頭探傷主要用 45 ~ 70 的折射角。在板厚大或沒(méi)有余高時(shí)，用小折射角；板厚小或有余高時(shí)，用大折射角。 ? （ 6）探傷面修整 ? 對(duì)不合探傷要求的探傷表面，必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?，以免不平整的探傷面影響探傷靈敏度和探傷結(jié)果。 ? （ 7）耦合劑和耦合方法的選擇 ? 為使探頭發(fā)射的超聲波傳人試件，應(yīng)使用合適的耦合劑。例如，對(duì)粗糙表面進(jìn)行探傷時(shí)，應(yīng)選用黏性大的水玻璃或糨糊作耦合劑。手工探傷時(shí)，為保持耦合穩(wěn)定，要用手或重物適當(dāng)壓探頭（施加約 10～ 20 N 的力）。為使耦合穩(wěn)定，在曲面上探傷時(shí)，探頭可裝上弧形導(dǎo)塊。 ? （ 8）確定探傷靈敏度 用適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)試塊的人工缺陷或試件無(wú)缺陷底面調(diào)節(jié)到一定的波高，確定探傷靈敏度 ? （ 9）進(jìn)行粗探傷和精探傷 ? 為了大致了解缺陷的有無(wú)和分布狀態(tài)，以較高的靈敏度進(jìn)行全面掃查，稱為粗探傷。對(duì)粗探傷發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行定性、定量、定位，就是精探傷。 ? （ 10）出具檢驗(yàn)報(bào)告 ? 根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)探傷結(jié)果進(jìn)行分級(jí)、評(píng)定，寫出檢驗(yàn)報(bào)告。 ? 超聲波檢測(cè)特點(diǎn) ? （ 1）面積型缺陷的檢出率較高，而體積型缺陷的檢出率較低從理論上說(shuō)，反射超聲波的缺陷面積越大，回波越高，越容易檢出。 ? （ 2）適合檢驗(yàn)厚度較大的工件，不適合檢驗(yàn)較薄的工件超聲波對(duì)鋼有足夠的穿透能力，檢測(cè)直徑達(dá)幾米的鍛件，厚度達(dá)上百毫米的焊縫并不太困難。另外，對(duì)厚度大的工件檢測(cè)，表面回波與缺陷波容易區(qū)分。但對(duì)較薄的工件，例如厚度小于 8 mm的焊縫和 6 mm的板材，進(jìn)行超聲波檢測(cè)檢驗(yàn)則存在困難。薄焊縫檢測(cè)困難是因?yàn)樯舷卤砻嫘螤罨夭ㄈ菀着c缺陷波混淆，難以識(shí)別；薄板材檢測(cè)困難除了表面回波容易與缺陷波混淆的問(wèn)題外，還因?yàn)槌暡ㄌ絺嬖诿^(qū)以及脈沖寬度影響縱向分辨率。 ? （ 3）應(yīng)用范圍廣，可用于各種試件 ? 超聲波探傷應(yīng)用范圍包括對(duì)接焊縫、角焊縫、 T形焊縫、板材、管材、棒材、鍛件，以及復(fù)合材料等。但與對(duì)接焊縫檢測(cè)相比，角焊縫、 T形焊縫檢測(cè)工藝相對(duì)不成熟，有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也不夠完善。板材、管材、棒材、鍛件，以及復(fù)合材料的內(nèi)部缺陷檢測(cè)超聲波是首選方法。 ? （ 4）檢測(cè)成本低、速度快，儀器體積小，重量輕，現(xiàn)場(chǎng)使用較方便 ? 便攜式手工探傷超聲波儀器價(jià)格不貴。檢測(cè)過(guò)程消耗材料費(fèi)用很少。正常情況下， 1名檢測(cè)人員 1天能檢測(cè)數(shù)十米焊縫，檢測(cè)結(jié)果當(dāng)場(chǎng)就能得到。 ? （ 5）無(wú)法得到缺陷直觀圖像，定性困難，定量精度不高 ? 超聲波探傷是通過(guò)觀察脈沖回波來(lái)獲得缺陷信息的。缺陷位置根據(jù)回波位置來(lái)確定，對(duì)小缺陷（一般 10 mm以下）可直接用波高測(cè)量大小，所的結(jié)果稱為當(dāng)量尺寸；對(duì)大缺陷，需要移動(dòng)探頭進(jìn)行測(cè)量，所的結(jié)果稱指示長(zhǎng)度或指示面積。由于無(wú)法得到缺陷圖像，缺陷的形狀、表面狀態(tài)等特征也很難獲得，因此判定缺陷性質(zhì)是困難的。在定量方面，所謂缺陷當(dāng)量尺寸、指示長(zhǎng)度或指示面積與實(shí)際缺陷尺寸都有誤差，因?yàn)椴ǜ咦兓芎芏嘁蛩赜绊?。超聲波?duì)缺陷定量的尺寸與實(shí)際缺陷尺寸誤差幾毫米甚至更大，一般認(rèn)為是正常的。 ? （ 6）檢測(cè)結(jié)果無(wú)直接見(jiàn)證記錄 ? 由于不能像射線照相那樣留下直接見(jiàn)證記錄，超聲波檢測(cè)結(jié)果的真