【正文】 入射超聲波的速度之間滿(mǎn)足一定的關(guān)系時(shí)，聲波就能順利通過(guò)。板波充塞于整個(gè)工件，可以發(fā)現(xiàn)內(nèi)部的和表面的缺陷。 表面波傳播時(shí)，表面層質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)具有縱波和橫波的綜合特性，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡是限于 XOZ 平面內(nèi)的橢圓，如圖 表面波傳播示意圖 板波檢測(cè) 使用板波進(jìn)行檢測(cè)的方法，稱(chēng)為板波法。 （ 3） 一部分聲波在表面轉(zhuǎn)折處或裂紋頂端轉(zhuǎn)變?yōu)樽冃慰v波和變形橫波，在物體內(nèi)部傳播。 表面波只在物體表面下幾個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)傳播，當(dāng)其沿表面?zhèn)鞑サ倪^(guò)程中遇到表面裂紋時(shí)，表面波的傳播如圖所示： 畢業(yè)論文：超聲波探傷在設(shè)備焊接缺陷中的檢測(cè)和分析 16 七臺(tái)河職業(yè)學(xué)院 表面波傳播到表面裂紋的情況圖 （ 1） 一部分聲波在裂紋開(kāi)口處仍以表面波的型式被反射，并沿物體表面返回。 表面波檢測(cè) 使用表 面波進(jìn)行檢測(cè)的方法，稱(chēng)為表面波法。 橫波法主要用于焊接接頭和管材的檢測(cè)，是目前特種設(shè)備行業(yè)中應(yīng)用最多的一種方法。由于入射聲束與檢測(cè)面成一定夾角，所以又稱(chēng)斜射法。在 TOFD檢測(cè)技術(shù)中，使用的探頭一般也為縱波斜探頭。 一般來(lái)說(shuō)，小角度縱波斜探頭常用來(lái)檢測(cè)探頭移動(dòng)范圍較小、檢測(cè)范圍較深的一些部件，如從螺栓端部檢測(cè)螺栓，多層包扎設(shè)備的環(huán)焊縫等。 將縱波傾斜入射至工件檢測(cè)面，利用折射縱波進(jìn)行檢測(cè)的方法 ，稱(chēng)為縱波斜探頭法。 畢業(yè)論文：超聲波探傷在設(shè)備焊接缺陷中的檢測(cè)和分析 15 七臺(tái)河職業(yè)學(xué)院 垂直法主要用于鑄造、鍛壓、軋材及其制品的檢測(cè)，該法對(duì)于與檢測(cè)面平行的缺陷檢測(cè)效果最佳。 1. 縱波直探頭法 使用縱波直探頭進(jìn)行檢測(cè)的方法，稱(chēng)為縱波直探頭法。 縱波法 使用縱波進(jìn)行檢測(cè)的方法，稱(chēng)為縱波法。該圖顯示出以分貝標(biāo)度的回波振幅大小，該振幅是沿焊縫寬度方向測(cè)得的所有回波振幅的最大值，顯示圖中的虛線表示兩個(gè)視圖中的顯示閥值，該顯示圖有些類(lèi)似A 掃描顯示。在圖中 W 是焊縫加上其熱影響區(qū)的寬度， H 是焊縫厚度。測(cè)到的聲波以 1dB甚至更小的精度記錄與硬盤(pán)上，然后，將測(cè)得的結(jié)果送入 P 掃描處理器，它以聲線理論為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果以?xún)蓚€(gè)投影圖的方式顯示：一個(gè)是俯視圖，投影面平行于表面；另一個(gè)是側(cè)視圖，投影面平行于焊縫，且垂直于表面。 畢業(yè)論文：超聲波探傷在設(shè)備焊接缺陷中的檢測(cè)和分析 14 七臺(tái)河職業(yè)學(xué)院 2. P 掃描成像 P 掃描是“投影成像掃描”的簡(jiǎn)稱(chēng)，是專(zhuān)為檢測(cè)焊縫而開(kāi)發(fā)的其工作原理如圖所示。其中的 B 掃描廣泛用于醫(yī)療診斷，俗稱(chēng) B 超。 1. B、 C、 D 掃描成像 B 掃描顯示的是與聲束傳播方向平行且與工件的測(cè)量表面垂直的剖面； D 掃描所顯示的是與聲束平面及測(cè)量表面都垂直的剖面； C 掃描所顯示的則是工件的橫斷面。 超聲成像方法發(fā)展到現(xiàn)代，主要采用掃描接收信號(hào)、再進(jìn)行圖像重構(gòu)的方式，因此又稱(chēng)為超聲掃描成像 技術(shù)，起初主要為 B、 C 掃描成像，隨后為檢測(cè)焊縫而開(kāi)發(fā)出 D、 P 掃描（投影掃描成像）；因?yàn)橄嗫仃嚰夹g(shù)的出現(xiàn)，又出現(xiàn) S 掃描（扇形掃描成像）等。物體的超聲圖像可提供直觀和大量的信息，直接顯示物體內(nèi)部情況，且可靠性、復(fù)現(xiàn)性高，可以對(duì)缺陷進(jìn)行定量動(dòng)態(tài)監(jiān)畢業(yè)論文：超聲波探傷在設(shè)備焊接缺陷中的檢測(cè)和分析 13 七臺(tái)河職業(yè)學(xué)院 控。 超聲成像方法 超聲成像就是用超聲波獲 得物體可見(jiàn)圖像的方法。換言之， A 型顯示的內(nèi)容是探頭駐留在工件上某一點(diǎn)時(shí)，沿聲束傳播方向的回波振幅分布。 A 型顯示是最基本的一種信號(hào)顯示方式。測(cè)得兩個(gè)相鄰的共振頻率后，可由下式得到工件的厚度： A 型顯示和超聲成像 按超聲信號(hào)的顯示方式，可將超聲檢測(cè)方法分為 A 型顯示和超聲成像方法，其中超聲成像顯示按成像方式的不同又可再分為 B、 C、 D、 S、 P 型顯示等。 工件中第 n 次共振頻率 當(dāng) n=1 時(shí)，所得 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 的整數(shù)倍時(shí)，反射波與入射波互相疊加，形成駐波，產(chǎn)生共振。目前很少使用共振法測(cè)厚。 依據(jù)工件的共振特性來(lái)判斷缺陷情況和工件厚度變化情況的方法稱(chēng)為共振法。 TOFD技術(shù)優(yōu)越性 a）一次掃查幾乎能夠覆蓋整個(gè)焊縫區(qū)域（除上下表面盲區(qū)），可以實(shí)現(xiàn)非常高的檢測(cè)速度； b）可靠性要好，對(duì)于焊縫中部缺陷檢出率很高； c）能夠發(fā)現(xiàn)各種類(lèi)型的缺陷，對(duì)缺陷的走向不敏感； d）可以識(shí)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(duì)缺陷垂直方向的定量和定位 非常準(zhǔn)確，精度誤差小于 1mm； g）和脈沖反射法相結(jié)合時(shí)檢測(cè)效果更好，覆蓋率 100%； 畢業(yè)論文：超聲波探傷在設(shè)備焊接缺陷中的檢測(cè)和分析 11 七臺(tái)河職業(yè)學(xué)院 TOFD 技術(shù)局限性： a）近表面存在盲區(qū)，對(duì)該區(qū)域檢測(cè)可靠性不夠 b）對(duì)缺陷定性比較困難 c）對(duì)圖像判讀需要豐富經(jīng)驗(yàn) d）橫向缺陷檢出比較困難 e）對(duì)粗晶材料，檢出比較困難 f）對(duì)復(fù)雜幾何形狀的工件比較難測(cè)量 穿透法是采用一發(fā)一收雙探頭分別放置在工件相對(duì)的兩端面，依據(jù)脈沖波或連續(xù)波穿透工件之后的能量變化來(lái)檢測(cè)工件缺陷的方法。有缺 陷存在時(shí)，在直通波和底面反射波之間，接收探頭還會(huì)接收到缺陷處產(chǎn)生的衍射波。 TOFD 方法一般將探頭對(duì)稱(chēng)分布于焊縫兩側(cè)。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。 衍射現(xiàn)象的解釋?zhuān)翰ㄓ龅秸系K物或小孔后通過(guò)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(diǎn)，都 可以看成是發(fā)射子波的波源，其后任意時(shí)刻這些子波的包跡，就是該時(shí)刻新的波陣面。缺陷處的衍射現(xiàn)象如圖所示。 多次底波法主要用于厚度不大、形狀簡(jiǎn)單、檢測(cè)面與底面平行的工件檢測(cè)，缺陷檢出的靈敏度低于缺陷回波法。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(shí)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。該方法檢出缺陷定位定量不便，靈敏度較低，因此，實(shí)用中很少作為一種獨(dú)立的檢測(cè)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(duì)于鍛件采用直探頭縱波檢測(cè)法時(shí)常使用，如由缺陷引起的底波降低量。 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(cè)方法，稱(chēng)為底波高度法。 當(dāng)工件的材質(zhì)和厚度不變時(shí)，底面回波高度應(yīng)是基本不變的。 如圖所示為缺陷回波檢測(cè)的基本原理，當(dāng)工件完好時(shí)，超聲波可順利傳播到達(dá)底面，檢測(cè)圖形中只有表示發(fā)射脈沖 T 及底面回波 B 兩個(gè)信號(hào)，如圖 a 所示。 根據(jù)儀器示波屏上顯示的缺陷波形進(jìn)行判斷的方法，稱(chēng)為缺陷回波法。 超聲波探頭發(fā)射脈沖波到被檢工件內(nèi)，通過(guò)觀察來(lái)自?xún)?nèi)部缺陷或工件底面反射波的情況來(lái)對(duì)試件進(jìn)行檢測(cè)的方法，稱(chēng)為脈 沖反射法。每一種檢測(cè)方法都有其特點(diǎn)和局限性，針對(duì)每一檢測(cè)對(duì)象所采用的不同的檢測(cè)方法，是根據(jù)檢測(cè)目的及被檢工件的形狀、尺寸、材質(zhì)等特征來(lái)進(jìn)行選擇的。 按人工干預(yù) 的程度分類(lèi)：手工檢測(cè)、自動(dòng)檢測(cè)。 按探頭數(shù)目分類(lèi)：?jiǎn)翁筋^法、雙探頭法、多探頭法。 2．按顯示方式分類(lèi)： A 型顯示和超聲成像顯示（可細(xì)分為 B、 C、 D、 S、 P 型顯示等）。 4. 無(wú)損檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范多而雜。 3. 對(duì)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域的信息技術(shù)應(yīng)用重視不夠。從而導(dǎo)致目前我國(guó)產(chǎn)品的質(zhì)量普遍存在較大問(wèn)題，據(jù)測(cè)算，我國(guó)不良品的年損失約 2020 億元。由于經(jīng)驗(yàn)豐富的老一輩檢測(cè)工作者缺乏把實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為理論總結(jié)，而年輕的檢測(cè)人員缺乏切實(shí)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，這有可能導(dǎo)致現(xiàn)有的超聲檢測(cè)軟件系統(tǒng)不同程度的缺陷，降低了檢測(cè)的可靠性。 但是，我國(guó)超聲無(wú)損檢測(cè)事業(yè)從整體水平而言，與發(fā)達(dá)國(guó)家之間仍存在很大差距。我國(guó)已經(jīng)制訂了一系列國(guó)標(biāo)、部標(biāo)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而且引進(jìn)了 ISO， ATSM 等一百多個(gè)國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)。比如，用戶(hù)友好界面操作系統(tǒng)軟件；各種掃描成象技術(shù)；多坐標(biāo)、多通道的自動(dòng)超聲檢查系統(tǒng)；超聲機(jī)器人檢測(cè)系統(tǒng)等。超聲無(wú)損檢測(cè)已經(jīng)應(yīng)用到了幾乎所有工業(yè)部門(mén)，其用途正日趨擴(kuò)大。如汕頭超聲電子 (集團(tuán) )公司在 1980 年推出了 CTS 22 型超聲波探傷儀，其主要性能指標(biāo)與當(dāng)時(shí)國(guó)際同類(lèi)儀器水平相當(dāng)。 80 年代，隨著大規(guī)模集成電路和微機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展， 1983 年德國(guó) Krautkramer 公司推出第一臺(tái)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(qiáng)大的生命力。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(shí)驗(yàn)室研究成功?？梢?jiàn)畢業(yè)論文：超聲波探傷在設(shè)備焊接缺陷中的檢測(cè)和分析 6 七臺(tái)河職業(yè)學(xué)院 現(xiàn)代工業(yè)是建立在無(wú)損檢測(cè)基礎(chǔ)上的說(shuō)法并 不為過(guò)。統(tǒng)計(jì)資料顯示，經(jīng)過(guò)無(wú)損檢測(cè)后的產(chǎn)品增值情況大致是，機(jī)械產(chǎn)品為 5%，國(guó)防、宇航、原子能產(chǎn)品為 12%一 18%，火箭為 20%。 （ 2） 按試塊上人工反射體分