【正文】 使用超聲波測厚儀時： ? 要特別注。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 聲速測量 ? 根據(jù)超聲波脈沖在被測介質(zhì)中的傳播時間來計(jì)算聲速 ? 用超聲波測厚儀來測量聲速 超聲波測厚 超聲波測厚儀測量速度快、精度高、體積小、輕便精巧，容器內(nèi)積水或結(jié)垢也不會影響測量精度，因此在工業(yè)中大多采用超聲波測厚儀。 為了獲得較窄的聲束 ， 需采用晶片尺寸較大的探頭 。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 （ 六 ） 非金屬材料的檢測 超聲波在非金屬材料 （ 木材 、 混凝土 、 有機(jī)玻璃 、 陶瓷 、橡膠 、 塑料 、 砂輪 、 炸藥藥餅等 ） 中的衰減一般比在金屬中的大 ， 多采用低頻率檢測 。 焊接接頭的超聲檢測結(jié)果分為 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 、 Ⅳ 四級 ， 缺陷尺寸和危害程度越小 ， 缺陷等級越低 ， 焊接接頭質(zhì)量越高 。 就檢驗(yàn)的完善程度而言 ， A級最低 （ 難度系數(shù) 1） ， B級一般 （ 難度系數(shù) 56） ， C級最高 （ 難度系數(shù) 1012） 。 儀器靈敏度的調(diào)整和探頭性能 測試應(yīng)在相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)試塊或自制試塊上進(jìn)行 。 探頭頻率通常為 ～ MHz。 焊縫超聲檢測的常見缺陷有氣孔 、 夾渣 、 未熔合 、 未焊透和焊接裂紋等 。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 （ 五 ） 許多金屬結(jié)構(gòu)件都采用焊接的方法制造 ， 超聲檢測是對焊接接頭質(zhì)量進(jìn)行評價的重要檢測手段之一 。此法特別適用于檢測聲阻抗不同的多層復(fù)合材料。用縱波檢測時， 粘合質(zhì)量好的，產(chǎn)生的界面波會很低，而底波幅度會較高； 當(dāng)粘合不良時，則相反。其 粘合質(zhì)量的檢測主要有接觸式脈沖反射法、 脈沖穿透法和共振法。對壁厚在 3mm以下的薄壁殼體，可只用表面法檢測。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 （三） 小型壓力容器殼體超聲檢測 小型壓力容器殼體由低碳不銹鋼鍛造而成，機(jī)械加工成半球殼狀。 缺陷類型往往以體積型缺陷為主，常有多種形狀和性質(zhì)的缺陷混在一起，且以鑄件中心、冒口和澆口附近較多，常見的缺陷有：縮孔、疏松、夾渣、夾砂、氣孔和鑄造裂紋等。 鑄件的上述特點(diǎn)，形成了鑄件超聲檢測的特殊性和局限性。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 （二） 鑄件缺陷的檢測 鑄件內(nèi)部組織粗大、不均勻、致密性差、表面粗糙、形狀復(fù)雜。 鍛件的組織很細(xì) ，由此引起的聲波衰減和散射影響相對較小 。 對鍛件中 缺陷長度的定量 常采用連續(xù)移動探頭檢測法，移動探頭，聲束軸線逐漸偏離缺陷，反射波幅逐漸降低，當(dāng)波幅下降為最高波幅的一半時，聲束軸線所指的位置即為缺陷的邊緣，兩個邊緣之間的距離即為被測缺陷的長度。 以圓形平底孔試塊為基準(zhǔn)，先假設(shè)試塊和鍛件的測試條件基本相當(dāng)，將缺陷的回聲波壓和與之同聲程的某種標(biāo)準(zhǔn)反射體的回波聲壓來進(jìn)行當(dāng)量對比，若二者的反射回聲波壓相等，則認(rèn)為該人工缺陷與實(shí)際缺陷是同當(dāng)量的。一般白點(diǎn)產(chǎn)生的溫度低于 2022℃ 。在鋼材的縱向斷面上，呈現(xiàn)出圓形或橢圓形的銀白色斑點(diǎn)稱之為“ 白點(diǎn) ”，實(shí)為交錯的細(xì)小裂紋。 在固態(tài)鋼中溶解度很小，在鋼水凝固和冷卻過程中，氫會和 CO、 N2等氣體一起析出，形成皮下氣泡中心縮孔、疏松、造成白點(diǎn)和發(fā)紋。 軸類件徑向和軸向檢測示意圖 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 鍛件中的常見缺陷 可由超聲波檢測發(fā)現(xiàn)的鍛件中的缺陷主要來源于兩個方面：材料鍛造過程中形成的縮孔、疏松、夾雜及偏析等； 熱處理中產(chǎn)生的白點(diǎn)（內(nèi)缺陷的白點(diǎn)，即熱加工后鋼的縱斷面上有表面光滑的銀白色斑點(diǎn)，形狀是圓或橢圓。 第六節(jié) 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 通常 ， 大型鍛件的超聲檢測一般采用 25MHz， 檢測方法廣泛采用直探頭縱波脈沖反射法 ， 有時用斜探頭補(bǔ)充檢測 。 鍛件中的缺陷多呈現(xiàn)面積形或長條形的特征 。 （ 4） 容易清除，不易變質(zhì)， 價格便宜，來源方便。 （ 2） 有足夠的潤濕性 、 適當(dāng)?shù)母街驼扯?。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 3） （ 1） 透聲性能好 。 多數(shù)情況下 ， 檢測大厚度的試件時 ， 采用大直徑探頭較為有利；檢測厚度較小的試件時 ， 則采用小直徑探頭較為合理 。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 （ 2） 晶片尺寸 。 在靈敏度滿足要求的情況下 ， 選擇寬帶探頭可提高分辨力和信噪比 。 超聲波的頻率在很大程度上決定了其對缺陷的探測能力 。 （ 6） 自動快速掃查時應(yīng)選擇最高重復(fù)頻率高的超聲波檢測儀。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 （ 4） 對衰減小或厚度大的試件 ， 選用重復(fù)頻率可調(diào)為較低數(shù)值的超聲波檢測儀 ， 可避免幻象波的干擾 。 （ 2） 對薄試件檢測和近表面缺陷檢測時 ， 應(yīng)注意發(fā)射脈沖是否可調(diào)為窄脈沖 。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 1） 一般市場上出售的 A型脈沖反射式超聲波檢測儀已具備一些基本功能 ， 其基本性能參數(shù) (垂直線性 、 水平線性等 )也能滿足通常超聲檢測的要求 。 ⑤ 缺陷的評定 。 ③ 檢測儀器的調(diào)整 。 例如 ， 檢測 ① 試件的準(zhǔn)備 。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 超聲檢測方法可采用多種檢測技術(shù) ， 每種檢測技術(shù)在實(shí)施過程中 ， 都有其需要考慮的特殊問題 ， 其檢測過程也各有特點(diǎn) 。 另外 ， 自動化檢測還需要相應(yīng)的輔助設(shè)備 ， 有時是復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備和電子設(shè)備 ， 它們對單一產(chǎn)品 (或幾種產(chǎn)品 )往往具有很高的檢測能力 ， 但缺乏靈活性 。 液浸法中 ， 探頭角度可任意調(diào)整 ， 聲波的發(fā)射 、 接收也比較穩(wěn)定 ， 便于實(shí)現(xiàn)檢測自動化 ， 大大提高了檢測速度 。 （ 4）直接接觸式脈沖反射法 探頭與試件直接接觸，中間可涂少量的耦合劑。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 (a) 無缺陷； (b) 有缺陷 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 （ 2） 脈沖反射法的優(yōu)點(diǎn)： ① 檢測靈敏度高，能發(fā)現(xiàn)較小的缺陷； ② 檢測精度較高； ③ 適用范圍廣； ④ 操作簡單方便。實(shí)際檢測中 ， 常采用直接接觸式脈沖反射法 。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 （ 1） 脈沖反射法的工作原理 脈沖反射法是利用超聲波探頭脈沖試件內(nèi)傳播的過程中 ，遇有聲阻抗相差較大的兩種介質(zhì)的界面時 ， 將發(fā)生反射的原理進(jìn)行檢測的方法 。特別適用于單一產(chǎn)品大批量加工過程中的自動化檢測； ③ 檢測時幾乎不存在盲區(qū)。 fn22 ???? 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 透射法 （ 穿透法 ） 透射法通常采用兩個探頭 ， 分別放置在試件兩側(cè) ， 一個將脈沖波發(fā)射到試件中 ， 另一個接收穿透試件后的脈沖信號 ， 依據(jù)脈沖波穿透試件后幅值的變化來判斷內(nèi)部缺陷的情況 。當(dāng)試件的厚度為聲波半波長的整數(shù)倍時，發(fā)生共振。 按原理分類 ， 有脈沖反射法 、 穿透法和共振法； 按顯示方式分類 ， 有 A型顯示 、 B型顯示和 C型顯示；按波型分類 ， 有縱波法 、 橫波法 、 表面波法和板波法；按探頭數(shù)目分類 ， 有單探頭法 、 雙探頭法和多探頭法；按耦合方式分類 ， 有接觸法和液浸法；按入射角度分類 ， 有直射聲束法和斜射聲束法 。 常用的耦合劑有水 、 甘油 、 變壓器油 、 化學(xué)漿糊等 。 根據(jù)不同的耦合條件和耦合介質(zhì) ， 探頭與試塊之間的耦合方式有直接接觸法和液浸法 。 耦合劑可以填充探頭與試件間的空氣間隙 ，使超聲波能夠傳入試件 ， 這是使用耦合劑的主要目的 。 因此 ， 排除探頭和試件之間的空氣非常重要 。 參考試塊：針對特定條件（如特殊厚度與形狀）而設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)試塊，一般要求該試塊的材質(zhì)和熱處理工藝與被檢對象基本相同。當(dāng)對實(shí)際缺陷大小進(jìn)行計(jì)算時，往往得到的是該缺陷相當(dāng)于多大的規(guī)則反射體， 把這個大小稱為缺陷的 當(dāng)量尺寸 。規(guī)則形狀反射體主要包括大平面、圓形或方形平面、球形反射體和圓柱形反射體。 當(dāng)量法 ：由于實(shí)際缺陷形狀是各種各樣的，甚至可能是不規(guī)則的， 在進(jìn)行理論分析時，采用幾種簡化的規(guī)則形狀模型來進(jìn)行計(jì)算。 超聲檢測用試塊通常分為兩種類型 ， 即 標(biāo)準(zhǔn)試塊 (校準(zhǔn)試塊 )和對比試塊 (參考試塊 )。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 與一般的測量過程一樣 ， 為了保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性與重復(fù)性 、 可比性 ， 必須用一個具有已知固定特性的試樣 (試塊 )對檢測系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn) 。 下 圖為一組探頭的圖片 。 大多數(shù)探頭的直徑為 540mm， 直徑大于 40mm時 ， 很難獲得與之對應(yīng)的平整接觸面 ， 一般不采用 。 一般橫波斜探頭的晶片為方形 ， 縱波直探頭的晶片為圓形 ， 而聚焦聲源的圓形晶片為聲透鏡 ?；拘问绞侵碧筋^和斜探頭 ， 直探頭主要用于發(fā)射和接收縱波 ， 斜探頭常用的有橫波探頭 、 表面波探頭 、 板波探頭等 。 （ 2） 常用超聲波探頭的類型 。 它是利用壓電晶體的正 、 逆壓電效應(yīng)進(jìn)行換能的 。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 (a)、 (b)、 (c) 數(shù)字式超聲檢測儀； (d) 探傷小車 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 （ 1） 超聲波探頭的作用 。 它具有傳統(tǒng)模擬式檢測儀的基本功能 ， 同時又增加了數(shù)字化帶來的先進(jìn)功能 ， 即實(shí)現(xiàn)了儀器功能的精確 、 自動控制 ， 信號獲取和處理的數(shù)字化和自動化 ，檢測結(jié)果的可記錄性和可再現(xiàn)性 。 （ 4） 按是否數(shù)字化分類：可分為數(shù)字式超聲波檢測儀和模擬式超聲波檢測儀所謂數(shù)字式主要指發(fā)射 、 接收電路的參數(shù)控制和接收信號的處理 、 顯示均采用數(shù)字方式的儀器 。 該方式可形象地顯示工件內(nèi)部缺陷的平面投影圖像 ， 但不能顯示缺陷的深度 。 B型顯示原理圖 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 C型顯示顯示的是試件 橫斷面 的一個平面投影圖 ， 探頭在試件表面做二維掃查 ， 屏幕的二維坐標(biāo)對應(yīng)探頭的掃查位置 。 A型顯示原理圖 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 B型顯示顯示的是試件 縱斷面 的一個二維截面圖 ， 屏幕縱坐標(biāo)代表探頭在探測面上沿一直線移動掃查的位置坐標(biāo) ， 橫坐標(biāo)是聲傳播的時間 （ 或距離 ） 。 圖為 A型顯示原理圖 ，T表示發(fā)射脈沖 ， F表示來自缺陷的回波 ， B表示底面回波 。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 A型顯示是一種波形顯示 ，屏幕的橫坐標(biāo)代表聲波的傳播時間 （ 或 距離 ） ， 縱坐標(biāo)代表反射波的聲壓幅度 。 它的作用是產(chǎn)生電振蕩并加于換能器 ——探頭 ， 激勵探頭發(fā)射超聲波 ， 同時將探頭送回的電信號進(jìn)行放大處理后以一定方式顯示出來 ， 從而得到被探測工件內(nèi)部有無缺陷及缺陷的位置和大小等信息 。 它是根據(jù)超聲波傳播原理 、 電聲轉(zhuǎn)換原理和無線電測量原理設(shè)計(jì)的 ， 種類繁多 ， 性能也不盡相同 ，脈沖式超聲波檢測儀應(yīng)用最廣泛 。 隨著工業(yè)生產(chǎn)自動化程度的提高 ， 對檢測的可靠性 、 速度提出了更高的要求 ， 以往的手工檢測越來越多地被自動檢測系統(tǒng)取代 。 超聲檢測儀和探頭對超聲檢測系統(tǒng)的性能起著關(guān)鍵性的作用 ， 是產(chǎn)生超聲波并對經(jīng)材料中傳播后的超聲波信號進(jìn)行接收 、 處理 、 顯示的部分 。 因此 ， 可以應(yīng)用簡化推導(dǎo)得出的結(jié)果 ， 進(jìn)行實(shí)際檢測中的近似計(jì)算 。 而實(shí)際聲場近場區(qū)聲壓分布比較均勻 ， 幅度變化小 ， 極值點(diǎn)的數(shù)量也明顯減少 。 對實(shí)際聲場的研究結(jié)果表明 ， 實(shí)際聲場與簡化計(jì)算結(jié)果的差別主要在于近場區(qū)的聲壓分布 。非擴(kuò)散區(qū)之外 ， 則稱為 擴(kuò)散區(qū) 。 ) rc s i n( a?? ? 第一章 超聲波檢測 當(dāng) λ D時，可簡化為 )ra d( D?? ?第 6章 常用無損檢測方法 由于超聲能量主要集中于主聲束 ， 對于圓形晶片 ， 可以認(rèn)為在距聲源一定距離內(nèi) ， 超聲能量未逸出以晶片直徑所約束的范圍 ， 聲束直徑小于晶片直徑 。 指向角越大