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1、第6章 脉冲反射法超声检测通用技术6.1 检测面的选择和准备检测面的选择应考虑以下几个方面： 1 检测面应是平面或规则面的工件表面； 2 检测面的粗糙度应6.3m，表面应清除杂物，松动氧化皮，毛刺，油污等。 3 被检测缺陷的位置、取向； 4 入射声束应尽可能垂直于缺陷反射面； 5 被检工件的材质、坡口形式、焊接工艺等； 6 根据探头的晶片尺寸、K值等确定检测面宽度； 7 工件侧面反射波的影响； 8 变型波的影响等。6.2 仪器与探头的选择一、探伤仪选择1. 仪器和各项指标要符合检测对象标准规定的要求。2. 其次可考虑检测目的，如对定位要求高时，应选择水平线性误差小的仪器，选择数字式探伤仪更好。
2、对定量要求高时，应选择垂直线性误差小，衰减器精度高的仪器，对大型工件或粗晶材料工件探伤，可选择功率大，灵敏度余量高，信噪比高，低频性能好的仪器。对近表面缺陷检测要求高时，可选择盲区小，近区分辨好的仪器。主要考虑：灵敏度、分辨力、定量要求，定位要求和便携、稳定等方面。二、探头选择1. 型式选择：原则为根据检测对象和检测目的决定：如：焊缝斜探头钢板、铸件直探头钢管、水浸板材聚焦探头（线、点聚集）近表面缺陷双晶直探头表面缺陷表面波探头 2. 探头频率选择超声波检测灵敏度一般是指检测最小缺陷的能力，从统计规律发现当缺陷大小为时，可稳定地发现缺陷波，对钢工件用2.55MHZ，为：纵波2.361.18，横
3、波1.290.65，则纵波可稳定检测缺陷最小值为：0.61.2mm之间，横波可稳定检测缺陷最小值为：0.30.6之间。这对压力容器检测要求已能满足。故对晶粒较细的铸件、轧制件、焊接件等常采用2.55MHZ。对晶粒较粗大的铸件、奥氏体钢等因会出现许多林状反射，（由材料中声阻抗有差异的微小界面作为反射面产生的反射），也和材料噪声干扰缺陷检测，故采用较低的0.52.5MHZ的频率比较合适，主要是提高信噪比，减少晶粒反射。此外应考虑检测目的和检测效果，如从发现最小缺陷能力方面，可提高频率，但对大工件因声程大频率增加衰减急剧增加。对粗晶材料如降低频率，且减小晶片尺寸时，则声束指向性变坏，不利于检测远场缺
4、陷，所以应综合考虑。3. 晶片尺寸选择：原则：晶片尺寸要满足标准要求，如满足JB/T4730-2005要求，即晶片面积500mm2，任一边长25mm。其次考虑检测目的，有利于发现缺陷，如工件较薄，则晶片尺寸可小些，此时N小。铸件、厚工件则晶片尺寸可大些，N大、0小。发现远距离缺陷能力强。考虑检测面的结构情况如对小型工件，曲率大的工件复杂形状工件为便于耦合要用小晶片，对平面工件，晶片可大一些。4. 斜探头K值选择：原则：保证声束扫到整个检测断面，对不同工件形状要具体分析选择。尽可能使检测声束与缺陷垂直，在条件许可时，尽量用K大些的探头。薄工件K大些，厚工件K可小些。根据检测对象选K：如单面焊根部
5、未焊透，选K=0.7-1.5，即在K=0.84-1时检测灵敏度最高。6.3 耦合剂的选用6.3.1耦合就是实现声能从探头向工件的传递，它可用探测面上声强透过率来表示耦合的好坏，声强透过率高，表示声耦合好。耦合剂在工件与探头之间表面，涂敷液体、排除空气，实现声能传递该液体即耦合剂。实际耦合剂声阻抗在1.52.5106公斤/米2，而钢声阻抗为45106公斤/米2。所以靠耦合剂是很难补偿曲面和粗糙表面对探测灵敏度的影响。水银耦合效果最好，声阻抗为：19.8106kg/m2与钢接近，但有毒、很贵，故不推荐。对耦合剂的要求：对工件表面和探头表面有足够浸润性，并既有流动性，又有附着力强，且易清洗。声阻抗大
6、，应尽量和被检工件接近。对人体无害，对工件无腐蚀作用。来源广，价格低廉。性能稳定。6.3.2影响声耦合的主要因素1. 耦合层厚度d： 在均匀介质中：最好：d=n 即半波长整数倍时声压透射率为1，几乎无反射，声能全部透射。好象耦合层不存在。最不好：d=（2n+1）即四分之一波长奇数倍时，声压透射率最低，反射率最高。此时相当于钢保护膜直探头探测钢件。根据均匀介质中异质薄层对声波的反射特性，其声压反射r为：在非均匀介质中，根据教材2.37式，当d=n时和d=（2n+1）,且Z2=时，声强透射率最大，超声检测大多情况满足次种条件。由式可看出：当耦合层d=时，r=0、t=1，灵敏度可以保证，但发射反射脉
7、冲后面干扰振荡增加，也影响缺陷检测，故实际上常使用d0的光滑工件使耦合层d0，效果好。如果再增加耦合层厚度，可以使界面波和工件多次反射波分得很开，探伤图形变得很清晰，如控制在底面回波在第二次界面回波前出现，对缺陷判断有利（这是水浸探伤中的水层耦合原理）。为使耦合层耦合效果好，由教材（2-38）式和（2-39）式可知，则必须使r0，此时t1，或T=达最大，即声能从探头全部透到工件，则由声压反射率表示式知，r0得Sin0，即d0或d0，但d0，即工件表面越平整，耦合剂层厚d越接近零，耦合越好。2. 工件表面粗糙度影响由上面均匀介质中异质薄层对声波的声压反射率表示式可知d0时，可得r0。耦合效果越好
8、。表示工件表面光洁度越光越好，表面粗糙度越差。则d越大耦合越差。但是当表面太光后探头和工件之间耦合层由于表面张力吸附作用，变成真空使探头移动困难。同时因真空不能传播声波，使耦合变差。一般工件要求粗糙度Ra=6.3m3. 耦合剂声阻抗影响一般液体耦合剂声阻抗均比工件声阻抗小，故对同一探测面（光洁度相工件材质相同）声阻抗越大的耦合剂耦合效果越好。4. 工件表面形状影响平面工件耦合最好。凸曲面和凹曲面均耦合不好。在实际工作中，T最大处声压透射率为平面接触时，透射率一半时的曲率半径为声耦合临界曲率半径R0。则：R0=0.45fD2Zt/C0Z0（1+Zt/Zm）f频率，D晶片直径，Zt保护膜或斜透声楔
9、声阻抗，Z0耦合剂声阻抗，Zm工件声阻抗，C0耦合剂声速。当工件曲率半径R与临界曲率半径R0比较R/R0=1时，修正值2.5dB以下，R/R01时，可不修正，此时修正值为2.5dB以下，当R/R03N），当缺陷比声束截面小时，缺陷波高与面积成正比（此时可用当量法定缺陷大小）；当小缺陷数量很多，或缺陷面积逐渐增加，则缺陷越大，所遮挡的声束愈多，造成缺陷处工件底波下降越大，此时可用缺陷波与底波相对波高来评价缺陷的大小。1. ：BF为缺陷处底波高度，F缺陷波高 2. ：BG无缺陷处底波高度3. 此方法在钢板、锻件探伤中常应用。（2） 缺陷当量评定法1） 当量法适用于小于声场的缺陷的当量测定。a 、当量试块比较法方法：将人工缺陷（试块上标准反射体）与工件中自然缺陷回波比较，定出的缺陷当量。要求： 加工一系列不同声程，不同形状（平底孔或横孔），不同尺寸（直径不同）试块，将自然缺陷声程与试块上声程相近的反射体比较。试块与工件材质相
