【正文】 納于下表。它使用的不是連續(xù)波，而是有一定持續(xù)時(shí)間按一定頻率發(fā)射超聲脈沖。脈沖發(fā)射法包括縱波直探頭探傷法及橫波斜探頭探傷法兩種。了解其原理、構(gòu)造和作用及其主要性能，是正確選擇檢測(cè)設(shè)備與器材并進(jìn)行有效檢測(cè)的保證。超聲波檢測(cè)儀按其指示參量可以分為以下三類： 第一類指示聲的穿透能量，稱為穿透視檢測(cè)儀。這種儀器靈敏度低，且不能確定缺陷深度位置，須從兩側(cè)接近工件，目前已很少使用。第三類指示脈沖波的幅度和運(yùn)行時(shí)間，稱為脈沖波檢測(cè)儀。目前還出現(xiàn)了采用一發(fā)一收雙探頭方式，接收從工件中衍射回來(lái)的脈沖波信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)信號(hào)的返回時(shí)間來(lái)判斷是否存在缺陷和缺陷大小等情況，稱為衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)儀，目前也在迅速的發(fā)展之中。其中A型脈沖反射式超聲檢測(cè)儀是適用范圍最廣、最基本的一種類型。A型：A型顯示是一種波形顯示，探傷儀的屏幕的橫坐標(biāo)代表聲波的傳播距離，縱坐標(biāo)代表反射波的幅度。B型：B型顯示是一種圖象顯示，屏幕的橫坐標(biāo)代表探頭的掃查軌跡，縱坐標(biāo)代表聲波的傳播距離，因而可直觀地顯示出被探工件任一縱截面上缺陷的分布及缺陷的深度。目前，探傷中廣泛使用的超聲波探傷儀都是A型顯示脈沖反射式探傷儀。目前使用的超聲檢測(cè)儀多為數(shù)字式。探頭的性能直接影響超聲檢測(cè)能力和效果。1） 壓電效應(yīng)某些晶體材料在交變拉壓應(yīng)作用下，產(chǎn)生交變電場(chǎng)的效應(yīng)稱為正壓電效應(yīng)。正、逆壓電效應(yīng)統(tǒng)稱為壓電效應(yīng)。當(dāng)探頭接收超聲波時(shí)，發(fā)生正壓電效應(yīng)，將聲能轉(zhuǎn)換為電能。2）探頭的種類和結(jié)構(gòu)直探頭用于發(fā)射和接收縱波，主要用于探測(cè)與探測(cè)面平行的缺陷，如板材、鍛件探傷等。橫波斜探頭主要用于探測(cè)與探測(cè)面垂直或成一定角度的缺陷，如焊縫、汽輪機(jī)葉輪等。雙晶探頭有兩塊壓電晶片，一塊用于發(fā)射超聲波，另一塊用于接收超聲波。雙晶探頭具有以下優(yōu)點(diǎn)：雙晶探頭主要用于探傷近表面缺陷。2） 探頭型號(hào)探頭型號(hào)的組成項(xiàng)目及排列順序如下：基本頻率晶片材料晶片尺寸探頭種類特征基本頻率：用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，單位為MHz。晶片尺寸：用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，單位為mm。探頭特征：斜探頭鋼中折射角正切值（K值）用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。聲強(qiáng)透射率高，超聲耦合好。耦合劑可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。常用耦合劑有水、甘油、機(jī)油、變壓器油、化學(xué)糨糊等。液浸檢測(cè)中常使用水作耦合劑，使用時(shí)可以加入潤(rùn)濕劑和防腐劑等。機(jī)油和變壓器油的附著力、黏度、潤(rùn)濕性都較適當(dāng)，也無(wú)腐蝕性，價(jià)格又不貴，因此是最常用的耦合劑。(4) 試塊試塊是按一定用途設(shè)計(jì)制作的具有簡(jiǎn)單幾何形狀人工反射體的試樣。1）試塊的作用超聲波探傷靈敏度太高或太低都不好，太高雜波多，判傷困難，太低會(huì)引起漏檢。超聲波探傷儀和探頭的一些重要性能，如放大線性、水平線性、靈敏度余量、分辨力、盲區(qū)、探頭的入射點(diǎn)、K值等都是利用試塊來(lái)測(cè)試的。利用某些試塊繪出的距離波幅當(dāng)量曲線（即實(shí)用AVG）來(lái)對(duì)缺陷定量是目前常用的定量方法之一。此外還可利用試塊測(cè)量材料的聲速、衰減性能等。：平底孔試塊、橫孔試塊和槽形試塊等。ⅡW試塊材質(zhì)相當(dāng)于我國(guó)20號(hào)鋼，正火處理，晶粒度7~8級(jí)。 RB2試塊是GB113451989《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果》中規(guī)定的焊縫檢測(cè)用對(duì)比試塊。RB2試塊主要用于厚度為8~100mm的對(duì)接焊縫檢測(cè)，材質(zhì)與被檢材料的聲學(xué)性能相同或相近。對(duì)于焊縫中的危險(xiǎn)缺陷——裂紋、未焊透，尤其是微裂紋和輕微未焊透，用超聲波探傷比用射線更容易發(fā)現(xiàn)，而且超聲波探傷還具備儀器簡(jiǎn)單、檢查速度快等特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用。 橫波斜探頭探傷原理 橫波斜探頭探傷技術(shù)是利用超聲波傾斜入射到界面時(shí)，產(chǎn)生的波形轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，從而利用波形轉(zhuǎn)換中產(chǎn)生的橫波穿透工件，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷的。1工件 2焊縫 3缺陷 4超聲波束 5斜探頭圖33橫波斜探頭探傷原理為了發(fā)現(xiàn)缺陷和對(duì)缺陷的定性、定量，常用不同的移動(dòng)方式。(1) 單探頭的掃查單探頭掃查是用一個(gè)探頭同時(shí)發(fā)射超聲波和接收回波，根據(jù)探頭不同移動(dòng)方式，單探頭掃查又可分為以下幾類：這是在焊縫探傷中經(jīng)常使用的一種探頭移動(dòng)方式，即以鋸齒形往復(fù)移動(dòng)，每次前進(jìn)的齒距寬度d不得超過(guò)晶片寬度，如圖34所示。該法常與鋸齒形掃查并用，當(dāng)用鋸齒形掃查探出缺陷后，需確定缺陷的方向和形狀時(shí)，常使用這種掃查方法。為了估判缺陷的形狀常使用的方法。但當(dāng)探頭靠近凸起的焊道發(fā)現(xiàn)缺陷波時(shí)，用此法估判缺陷形狀是困難的。將探頭前后和左右移動(dòng)進(jìn)行掃查。使用兩種方法也可估判缺陷的形狀。探頭多次垂直于焊縫移動(dòng)?？梢园l(fā)現(xiàn)焊縫或熱影響區(qū)的橫向缺陷(如裂紋等)。在焊縫加強(qiáng)高磨平的情況下，將探頭放在焊縫上移動(dòng)的一種掃查方法。(3) 雙探頭掃查雙探頭掃查是用兩個(gè)探頭進(jìn)行探傷，其中一個(gè)用于發(fā)射超聲波，另一個(gè)用于接收回波，根據(jù)兩個(gè)探頭不同位置可分為以下幾種：探頭分別置于焊縫的兩側(cè)或一側(cè)，以便發(fā)現(xiàn)焊縫的橫向或縱向缺陷。探頭分別置于焊縫兩側(cè)并與焊縫垂直，可發(fā)現(xiàn)與探測(cè)面平行的缺陷。它是利用頻率超過(guò)20KHz的高頻聲束在試件中與試件內(nèi)部缺陷（如裂縫、氣孔、夾渣等）中傳播的特性，來(lái)判定是否存在缺陷及其尺度的一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。焊縫厚度較大時(shí)，其優(yōu)點(diǎn)愈明顯。當(dāng)發(fā)現(xiàn)焊縫中存在缺陷之后，根據(jù)探頭在試件上的位置以及缺陷回波在顯示屏上的高度，就可確定出焊縫的缺陷位置和大小。下面詳細(xì)介紹。探頭折射角的選擇應(yīng)使聲束能掃查到焊縫的整個(gè)截面，能使聲束中心線盡可能與主要危險(xiǎn)性缺陷面垂直。常用耦合劑有機(jī)油、甘油、漿糊、潤(rùn)滑脂和水等，從耦合劑效果看，漿糊與機(jī)油差別不大，但漿糊粘度大，并具有較好的水洗性，所以，常用于傾斜面或直立面的檢測(cè)。探測(cè)面的修整寬度B應(yīng)根據(jù)板厚t和探頭的斜率K計(jì)算確定。斜探頭聲束軸線與探頭楔塊底面的交點(diǎn)稱為斜探頭的入射點(diǎn)，商品斜探頭都在外殼側(cè)面標(biāo)志入射點(diǎn)，由于制造偏差和磨損等原因，實(shí)際入射點(diǎn)往往與標(biāo)志位置存在偏差，因此需經(jīng)常測(cè)定。前后移動(dòng)探頭，使所獲得的反射回波最高。圖41斜探頭入射點(diǎn)的測(cè)定2)斜探頭K值的測(cè)定。K值與入射點(diǎn)等參數(shù)的準(zhǔn)確性對(duì)缺陷定位精度影響很大，其標(biāo)稱值也因制造、磨損等原因與實(shí)際值往往存在差異，因此需在使用前和使用中經(jīng)常測(cè)定。圖42斜探頭折射角(K值)的測(cè)定(5) 儀器時(shí)間基線的調(diào)整時(shí)間基線的調(diào)整包括零點(diǎn)校正和掃描速度調(diào)整。掃描速度的調(diào)整則是與零點(diǎn)校正同時(shí)進(jìn)行的，可使定位更為直接。調(diào)整后熒光屏上的時(shí)間基線與聲程成正比，具體做法：用斜探頭在IIW標(biāo)準(zhǔn)試塊(或CSK2B試塊)上調(diào)試，使橫波斜探頭的入射點(diǎn)標(biāo)記同IIW標(biāo)準(zhǔn)試塊上R 100圓心(試塊上的“0”點(diǎn))重合。根據(jù)測(cè)量范圍的要求，使某兩個(gè)回波分別對(duì)準(zhǔn)熒光屏上各自的相應(yīng)刻度，則熒光屏上多標(biāo)尺零點(diǎn)即對(duì)應(yīng)于探頭入射點(diǎn)。2)按水平距離調(diào)整。由于水平距離L與聲程s的關(guān)系是：, (β=arctanK)故可利用CSKZB試塊上R50和R100兩個(gè)圓弧面的反射進(jìn)行調(diào)整，此時(shí)：將斜探頭對(duì)準(zhǔn)R50、R100，調(diào)整儀器使其回波BB2分別對(duì)準(zhǔn)基線刻度、即可。調(diào)整后熒光屏上的基線刻度與反射體的深度h成正比。(6) 距離一波幅(DAC)曲線的繪制由于相同大小的缺陷因聲程不同，回波幅度也不相同。通常是用指定的對(duì)比試塊來(lái)制作距離一波幅(DAC)曲線。2)依據(jù)工件厚度和曲率選擇合適的對(duì)比試塊，在試塊上所有孔深小于等于探測(cè)深度的孔深中，選取能產(chǎn)生最大反射波幅的橫孔為第一基準(zhǔn)孔。依次探測(cè)其它橫孔，并找到最大反射波高，分別將峰值點(diǎn)標(biāo)記在輔助面板上；如果做分段繪制，可調(diào)節(jié)衰減器分段繪制曲線。圖43 距離一波幅(DAC)曲線的范圍5)依據(jù)表41規(guī)定的各線靈敏度，在基準(zhǔn)線下分別繪出判廢線、定量線、評(píng)定線，并標(biāo)記波幅的分區(qū)(如圖44)。(7) 探傷作業(yè)超聲波檢驗(yàn)應(yīng)在焊縫及探傷表面經(jīng)外觀檢查合格后進(jìn)行。探傷靈敏度不應(yīng)低于評(píng)定線靈敏度。探傷掃查速度不應(yīng)大于150mm/s，相鄰兩次探頭移動(dòng)間隔要保證至少10%的探頭寬度重疊。探頭前后移動(dòng)的范圍應(yīng)保證掃查到全部焊縫截面及熱影響區(qū)。為探測(cè)焊縫及熱影響區(qū)的橫向缺陷，應(yīng)進(jìn)行斜平行掃查（見圖46），可在焊縫兩側(cè)邊緣使探頭與焊縫中心線成作斜平行掃查。通過(guò)左右掃查測(cè)定缺陷指示長(zhǎng)度；通過(guò)前后掃查并結(jié)合左右掃查找出缺陷的最高回波；通過(guò)定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)和環(huán)繞運(yùn)動(dòng)推斷缺陷的形狀和缺陷性質(zhì)。當(dāng)時(shí)間基線按水平距離調(diào)整時(shí)，缺陷的水平距離l可由缺陷最大反射波在熒光屏上的位置直接讀出；缺陷的深度h可通過(guò)計(jì)算或作圖求出。缺陷指示長(zhǎng)度△l的測(cè)定采用1/2波高法。圖47 6dB法測(cè)長(zhǎng)圖 圖48 端點(diǎn)峰值法測(cè)長(zhǎng)(4)焊縫缺陷的評(píng)定超過(guò)評(píng)定線的信號(hào)，應(yīng)注意其是否具有裂紋等危害性缺陷的特征，如有懷疑時(shí)應(yīng)采取改變探頭角度、增加探傷面、觀察動(dòng)態(tài)波形、結(jié)合結(jié)構(gòu)工藝特征作判定；如對(duì)波形不能準(zhǔn)確判斷時(shí)，應(yīng)輔以其他檢驗(yàn)方法判定。最大反射波幅位于Ⅱ區(qū)的缺陷，其指示長(zhǎng)度小于10mm時(shí)按5mm計(jì)。其中I級(jí)質(zhì)量最高，IV級(jí)質(zhì)量最低，具體分級(jí)規(guī)定如下。最大反射波幅不超過(guò)評(píng)定線的缺陷，均評(píng)為Ⅰ級(jí)；最大反射波幅超過(guò)評(píng)定線的缺陷，檢驗(yàn)者判定為裂紋、未焊透等危險(xiǎn)性缺陷時(shí)，無(wú)論其波幅和長(zhǎng)度如何，均評(píng)定為Ⅳ級(jí)；反射波幅位于I區(qū)的非裂紋性缺陷，均評(píng)為I級(jí)；反射波幅位于Ⅲ區(qū)的缺陷，無(wú)論其指示長(zhǎng)度如何，均評(píng)定為Ⅳ級(jí)。外觀缺陷的返修比較簡(jiǎn)單，對(duì)焊縫內(nèi)部缺陷應(yīng)用碳弧氣刨刨去缺陷；為防止裂紋擴(kuò)大或延伸，刨去長(zhǎng)度應(yīng)在缺陷兩端各加50mm。同一條焊縫一般允許連續(xù)返修補(bǔ)焊2次。 超聲檢測(cè)中缺陷測(cè)量超聲檢測(cè)中缺陷的定量也是人們研究的一個(gè)熱點(diǎn)。前者包括當(dāng)量試塊直接比較法、底波高度百分比法、當(dāng)量計(jì)算法和AVG曲線法。除常規(guī)缺陷定量方法外，精確的缺陷定量多采用聚焦探頭和各種聲成象設(shè)備。由于入射角的不同，使折射后的橫波聲場(chǎng)發(fā)生崎變的程度亦不同。實(shí)踐證明，這種方法僅對(duì)大于6N遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)是正確的。此時(shí)橫波聲場(chǎng)的面積和距入射點(diǎn)的距離都將發(fā)生相應(yīng)的變化。式中Ds—橢圓形假想聲源的短軸直徑；—橢圓形假想聲源的長(zhǎng)軸直徑，即圓形晶片的直徑；α—界面一側(cè)的入射角；β—界面另一側(cè)的折射角。與原有聲源至入射點(diǎn)的距離L之間的關(guān)系有兩個(gè)因素需要考慮：1)隨入射角增大，假想聲源的短軸直徑縮短，有效面積減小，導(dǎo)致折射后橫波聲場(chǎng)近場(chǎng)長(zhǎng)度的縮短，因而假想聲源至入射點(diǎn)距離L39。2)由L到L39。綜上所述，假想聲源至入射點(diǎn)的距離L39。)DS作為歸一化后的橫坐標(biāo)A，取作為歸一化后的當(dāng)量曲線的參數(shù)G。第二種方法在范圍可適用，而第一種方法在范圍內(nèi)適用。根據(jù)繞射理論，當(dāng)反射體的直徑φ與波長(zhǎng)λt較接近時(shí)，由于既有繞射，又有反射，回波高度的變化將是非單調(diào)性的，但實(shí)際檢測(cè)時(shí)又看不到回波的波動(dòng)情況，這是由于所用探頭具有相對(duì)較寬的頗譜范圍，它足以同時(shí)覆蓋這種波動(dòng)的最大值和最小值。大于晶片直徑的缺陷定量常用以上所述5種方法，下面我們僅介紹半波高度法(6dB測(cè)長(zhǎng)法)。對(duì)于本文，我們介紹最大lx（相對(duì)靈敏度）法中的半波高度法（lx=6分貝）。如圖（49）所示。注意在儀器的使用過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)儀器工作不穩(wěn)定，則應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)工作1~2小時(shí)后，一定要重新調(diào)整時(shí)間掃描線和靈敏度，尤其是在確定缺陷大小時(shí)。 超聲波探傷實(shí)驗(yàn)儀器調(diào)校 超聲波探傷實(shí)驗(yàn)設(shè)備超聲波探傷實(shí)驗(yàn)使用的探傷儀為PXUT—3200C型全數(shù)字智能超聲波探傷儀。 2）按通道|設(shè)置進(jìn)入如下對(duì)話框：1. 探頭類型：斜探頭2. 探頭頻率：3. 晶片尺寸：13*134. 折射角：25. 工件聲速：3230 m/s6. 探頭前沿：輸入探頭原始參數(shù)(如上)按確認(rèn)生效。 將探頭放在IIW試塊上并移動(dòng)，使R50回波處于門內(nèi)（波高約為80%）按確認(rèn)鍵保持探頭位置不變待R100回波波高在波門內(nèi)且穩(wěn)定時(shí)再次按確認(rèn)鍵，屏幕出現(xiàn)“探頭只一次反射體水平距離”。測(cè)零點(diǎn)聲速完成。圖51 測(cè)零點(diǎn)聲速示意圖 圖52 測(cè)零點(diǎn)聲速波形圖(2) 測(cè)折射角按零點(diǎn)|調(diào)校兩次出現(xiàn)如下對(duì)話框：1測(cè)零點(diǎn)聲速按2開始測(cè)折射角，屏幕出現(xiàn)提示“先測(cè)零點(diǎn)聲速？y|n”，按n，出現(xiàn)如下對(duì)話框：1. 目標(biāo)反射體直徑：50 mm2. 反射體中心深度：30 mm3. 標(biāo)稱K值折射角：2按確認(rèn)鍵開始測(cè)試 將探頭放在IIW試塊上，移動(dòng)探頭使Φ50孔的最高回波出現(xiàn)在波門內(nèi)，按確認(rèn)儀器算出K值和折射角按y存儲(chǔ)。制作過(guò)程如圖56a、66b、66c、66d所示圖55 RB2制作DAC曲線示意圖(a)(b)(c)(d)圖 56 制作DAC曲線波形圖(4) 其他參數(shù)輸入 按設(shè)置鍵，將所測(cè)前沿值輸入，按確認(rèn)鍵。根據(jù)板厚為12mm，對(duì)話框輸入如下：1. 聲程標(biāo)度：水平2. 表面補(bǔ)償：3dB3. 工件厚度：12mm4. 選打印機(jī)：Epson LQ300K5. 判廢線RL：2dB6. 定量線SL：12dB7. 評(píng)定線EL：18dBDAC曲線如圖57所示圖 57 DAC曲線至此，儀器調(diào)試完成，開始進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)探傷。2）缺陷II缺陷II處存在兩處缺陷反射波如圖59所示圖 59 缺陷II反射波缺陷II定位：由探傷儀可讀取缺陷1水平位置35mm，；缺陷2水平位置45mm。缺陷III由探傷儀可讀取缺陷水平位置距探頭發(fā)射點(diǎn)距離=34mm。4) 沿缺陷方向左右移動(dòng)探頭，缺陷波降至基準(zhǔn)波高時(shí)，探頭之間的距離即為缺陷的指示長(zhǎng)度。 使用此方法可測(cè)得各處缺陷長(zhǎng)度其測(cè)定數(shù)據(jù)如表51所示。 2）相鄰兩缺陷在一直線上，其間距小于其中較小的缺陷長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)作為一條缺陷處理，以兩缺陷長(zhǎng)度之和作為其指示長(zhǎng)度。以兩缺陷長(zhǎng)度