【正文】 cosβ = 2δ－ L /K； 工件 缺陷 L h β h 思考題： 。sinβ =S ? 缺陷深度 h=S 幾何關(guān)系術(shù)語(yǔ)的圖解 圖例 : 直射法 ＝一次波法； 一次反射法 ＝二次波法 o β B P1 δ b F 缺陷水平距離 L 聲程 S h 直射法圖解 ? K= tgβ=L / h ? 缺陷水平距離 L=Sδ。tgβ =2Kδ。 (2)斜探頭的主要參數(shù) : ① 橫波折射角 βｓ ；簡(jiǎn)稱 折射角 β； ②探頭 K值 : K = tgβ. ③ 超聲波頻率 :f. (3)示波屏上的缺陷顯示情況： T T T F B’ a. 無(wú)缺陷 (4)幾何關(guān)系術(shù)語(yǔ) ? 入射點(diǎn) o ； ? 前沿長(zhǎng)度 b— 聲波入射點(diǎn)至探頭前端距離； ? 折射角 β； ? 探頭 K值 ， K=tgβ。 基本掃查方式 ? 圖示 垂直 水平 環(huán)繞 轉(zhuǎn)角 斜角探傷法（斜探頭，橫波法） (1)定義 ：采用斜探頭將 聲束傾斜入射 工件 探傷面 進(jìn)行檢測(cè)的方法，簡(jiǎn)稱斜射法。其變化規(guī)律需操作者 積累豐富的經(jīng)驗(yàn) 。 缺陷 性質(zhì)不同 ，其 波形特征各異 ；在探頭移動(dòng) 時(shí)，也會(huì) 表現(xiàn)出不同的特點(diǎn) 。 設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)木嚯x尺寸和人工反射體的尺寸； 得到“探測(cè) 距離與波幅曲線” ； 當(dāng)量法的距離 —— 波幅曲線示意圖 ? 對(duì)比試塊 250 50 孔徑可改變?yōu)椋? Φ2， Φ3， Φ4， Φ6； 探頭 平底孔距探測(cè)面的距離為： 5， 10， 15， 20， 25， 30， 35， 40， 45 當(dāng)量法的距離 —— 波幅曲線示意圖 圖例 波幅 距離 mm 評(píng)定線 定量線 報(bào)廢線 Ⅰ Ⅱ Ⅲ dB ⑥ 缺陷的定性 對(duì)于 A型顯示的超聲波檢測(cè)來(lái)說(shuō)，給缺陷定性是 較復(fù)雜和困難的 。圖示如下： 缺陷長(zhǎng)度 探頭移動(dòng)距離 6db 波高 波高包絡(luò)線 探頭 時(shí)，采用 當(dāng)量法 ； 當(dāng)量法的基本思想 ： 在一定的探傷靈敏度條件下，將 已知形狀、尺寸的人工反射體的回波 與 實(shí)際檢測(cè)到的缺陷回波相對(duì)比，若 二者的聲程 、 回波高度 相等 ，則這個(gè)已知人工反射體的 相關(guān)尺寸 可視為該實(shí)際缺陷的“ 缺陷當(dāng)量 ”。 n= δ/ tb 。δ= n 對(duì)體積型缺陷的檢出率較高。 簡(jiǎn)記： 垂直入射法 = 直探頭法 = 縱波法 ② 缺陷顯示方式 ：以回波在 時(shí)基線 上的位 置、脈沖大小反映缺陷的情況。 ? 本節(jié)將根據(jù)上述任務(wù)，重點(diǎn)介紹兩種探傷方法。 相對(duì)（ b）而言， 傷波變高 。見(jiàn)下圖： 示例 直探頭缺陷顯示 c. 大缺陷 T B T T B F F 示波屏特征小結(jié) （ a） 無(wú)缺陷 —— 示波屏上 只有始波 T和底 波 B，而且底波較高； （ b）有小缺陷 —— 示波屏上不僅有始波 T 和底波 B；而其間 還有傷波 F。 (2)實(shí)現(xiàn)方法 ： 該法采用 單一探頭 —— 既作發(fā)射器件，又作接收元件，以脈沖方式間歇地向工件發(fā)射超聲波； 接受到的回波信號(hào)經(jīng)功能電路放大、檢波后，在探傷儀的 示波屏 上，以 脈沖信號(hào) 顯示出來(lái)。 在 實(shí)際應(yīng)用 中以 該法為主。 ? 臨界角的應(yīng)用 ： 斜探頭設(shè)計(jì) 時(shí)，應(yīng)保證 聲波的入射角介于 第一臨界角、第二臨界角 之間。 時(shí)，第二介質(zhì)中只有表面波。 。此時(shí)對(duì)應(yīng)的縱波入射角 α；叫作 第一臨界角 ，記為 α1m。由（ 46）式可推知 : （ 47） （ 48） 臨界角的討論 ：當(dāng)取有機(jī)玻璃為第一介質(zhì)，鋼為第二介質(zhì)時(shí)，即有： CL1CL2 , CL1 CS2 CL2 , 必有 αβSβL ；且 α ， βS ， βL ； )s i na r c s i n ( 21 lCC LL ?? ??)s i na r c s i n ( 21 sCC sL ?? ??? 故當(dāng) βL = 90176。 Ⅰ Ⅱ ② 斯涅耳定律： 2211 LLSSSSLLL CS I NCS I NCS I NCS I NCS I N ????? ????（ 4－ 6) S1 L1 S2 L2 α α ｓ α L βｓ βL L (3)臨界角 的討論及其應(yīng)用意義 因 CL = CL1 。 ? 因此，要想 提高探傷靈敏度 ，必須 提高頻率 f,以便 發(fā)現(xiàn)更小的缺陷 。CL (45) 氣體、液體、金屬之間聲阻抗之比約為： 1： 3000： 8000。指超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，任一點(diǎn)的 聲壓 p與該 點(diǎn)速度振幅 V之比。 而與何者為 第一介質(zhì) 無(wú)關(guān)。 T B1 B2 B6 超聲波在介質(zhì)中的傳播 超聲波在異質(zhì)界面處產(chǎn)生的各種現(xiàn)象 (1)垂直入射異質(zhì)界面時(shí)的 透射 、 反射 及 繞射 ① 透射與反射 ② 反射系數(shù) K = W反 / W入 100% W透 W反 w入 ③ 常見(jiàn)材料之間的界面反射系數(shù) 界面材料 反射系數(shù) K % 鋼 — 鋼 0 鋼 — 變壓器油 81 鋼 — 有機(jī)玻璃 77 鋼 —— 水 88 有機(jī)玻璃 — 變壓器油 17 鋼 —— 空氣 100 有機(jī)玻璃 —— 空氣 100 ④ 反射現(xiàn)象的辯證分析 反射現(xiàn)象 ： 對(duì)發(fā)射超聲波不利 ； 對(duì)脈沖反射法接收有利。 超聲波探傷儀示波屏上 波高 h的衰減狀況 ? 這里， B1～ B6代表超聲波在工件底面的 6次反射波。所以，粗晶檢測(cè)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低超聲波頻率，彌補(bǔ)能量的不足。 ? (42)式表明，超聲波的聲壓在其傳播的路徑上，呈負(fù)指數(shù)規(guī)律衰減。e α 主聲軸 N 近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度 N=D2 /4λ 超聲場(chǎng)及 近場(chǎng)區(qū) 壓電晶片 超聲波在介質(zhì)中的傳播 超聲波在金屬中的衰減定律 超聲波在 金屬中 主要的衰減原因是 散射和擴(kuò)散 ；在 液體中主要是吸收 。 聲束的擴(kuò)散角滿足如下關(guān)系： θ= arcsin (λ/D) (41) 可見(jiàn)， 波長(zhǎng)越短 ， 擴(kuò)散角 θ越小 ， 聲能越集中 。 注意 : 超聲波檢測(cè)過(guò)程常采用 脈沖波 。f = 常數(shù) 。 超聲波波型的分類 ? 按質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與聲波的傳播方向之間的關(guān)系分為： （ 1） 縱波 L—— 介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳 播方向一致； （ 2） 橫波 S—— 介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳 播方向垂直； （ 3）表面波 R—— 介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)沿介質(zhì)表面做橢圓運(yùn) 動(dòng)；又稱瑞利波； （ 4）板波 —— 板厚與波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)谋“逯袀鞑サ? 超聲波，板的兩表面介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)沿 介質(zhì)表面做橢圓運(yùn)動(dòng)，板中間也 有超聲波傳播。將此電信號(hào)采集、檢波、放大并顯示出來(lái)，就 完成了對(duì)超聲波信號(hào)的接收 。 壓電效應(yīng) ? 壓電效應(yīng)圖解 ＋ /－ b. 施加交流電場(chǎng)時(shí)內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生振動(dòng) a. 拉伸或壓縮時(shí)表面產(chǎn)生電荷 －－－－－－－－ ＋＋＋＋＋＋＋＋ 正壓電效應(yīng) ～ － /＋ 逆壓電效應(yīng) (2) 超聲波的發(fā)射與接收 ① 發(fā)射 —— 在壓電晶片制成的探頭中，對(duì)壓電晶片施以 超聲頻率 的 交變電壓 ，由于逆壓電效應(yīng)，晶片中就會(huì)產(chǎn)生超聲頻率的 機(jī)械振動(dòng) —— 產(chǎn)生超聲波 ；若此機(jī)械振動(dòng)與 被檢測(cè)的工件較好地 耦合 ，超聲波就會(huì) 傳入工件 —— 這就是 超聲波的發(fā)射 。 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，某些晶體材料（如石英晶體）做成的晶體薄片，當(dāng)其 受到拉伸或壓縮時(shí)，表面就會(huì)產(chǎn)生電荷 ；此現(xiàn)象稱為 正壓電效應(yīng) ；反之，當(dāng)對(duì)此晶片 施加交變電場(chǎng) 時(shí)，晶體內(nèi)部的質(zhì)點(diǎn)就會(huì)產(chǎn)生 機(jī)械振動(dòng) ，此現(xiàn)象稱為 逆壓電效應(yīng) 。 超聲檢測(cè) 常用頻率 在 ～ 10 MHZ。 即超聲頻率的 機(jī)械波 。 ? 按其工作原理不同分為：共振法、穿透法、 脈沖反射法 超聲檢測(cè)； ? 按顯示缺陷方式不同分為： A型 、 B型、 C型、3D型 超聲檢測(cè)； ? 按選用超聲波波型不同分為： 縱波法 、 橫波法 、表面波法 超聲檢測(cè)； ? 按聲耦和方式不同分為：直接接觸法、液浸法 超聲檢測(cè)； ? 由于學(xué)時(shí)有限，本章將 重點(diǎn)介紹 ： 脈沖反射法原理、 直接接觸法、 A型顯示方式、 縱波法、橫波法 超聲檢測(cè)技術(shù)。 ⑵ 距離防護(hù) —— 射線劑量率與 距離的平方 成反比 。 每年 最高允許劑量當(dāng)量 5 rem(雷姆 ) ； 終生 累計(jì)照射劑量，不得超過(guò) 250 rem。 檢驗(yàn)報(bào)告有 統(tǒng)一格式 、 規(guī)定的內(nèi)容 、 質(zhì)檢人員 要簽字 、提出 返修建議 等。 ③ 質(zhì)量等級(jí)評(píng)定 —— 根據(jù)缺陷類別、嚴(yán)重性， 確定 產(chǎn)品質(zhì)量 級(jí)別。 （ 2）實(shí)際透照 ① 核對(duì)實(shí)物 ， 布片 貼標(biāo) ； ② 屏蔽散射 ， 對(duì)位 調(diào)焦 ； ③ 設(shè)定參數(shù) ，設(shè)備 預(yù)熱 ； ④ 檢查現(xiàn)場(chǎng) ，開(kāi)機(jī) 透照 。但應(yīng)注意貼在工件的下表面！而且不能與工件上表面的標(biāo)記 重影 ！ 2022， 3， 12－ 007 GL1002 暗袋 標(biāo)記帶 射線探傷的基本操作程序 總體上分為 三個(gè)階段 ，具體操作內(nèi)容 根據(jù)具體情況有所刪減。 目的是 降低 底片的 灰霧度 ！ 射線源 濾光板 遮光板 工件 ⑦ 補(bǔ)償塊 的選擇 對(duì)于 不規(guī)則的接頭 ，如 角接頭 、 T形 接頭， 可采用特殊形狀的 補(bǔ)償塊 來(lái)調(diào)節(jié)射線的 透射強(qiáng)度 ，從而 調(diào)節(jié)底片 黑度 。 平板對(duì)接焊縫 ： 垂直 透照、 傾斜 透照； 大直徑筒節(jié) 環(huán)縫 、 縱縫 ：