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1、核工业无损检测中心NUCLEAR NDT CENTER超声-I 讲义(四、方法和通用技术),钟志民,,1 方法分类,1.1按原理超声波探伤方法按原理分类，可分为 脉冲反射法 穿透法 共振法,,1.1.1脉冲反射法,超声波探头发射脉冲波到被检试件内，根据反射波的情况来检测试件缺陷的方法，称为脉冲反射法。脉冲反射法包括:缺陷回波法:始波+底波；缺陷波底波高度法（底波衰减法）:缺陷对底波的影响多次底波法:多次底波 探测面/底面的基本概念,,1.1.1脉冲反射法,特点 灵敏度高 缺陷定位精度高 适用性广泛（耦合方式、波型、多面可达） 现场操作方便 盲区较大，定量麻烦，定性难，测得大小是相对的概念。,,
2、1.1.2穿透法,依据脉冲波或连续波穿透试件之后的能量变化来判断缺陷情况的一种方法。穿透法常采用两个探头，一收一发，分别放置在试件的两侧进行探测。,,1.1.2穿透法,特点 无盲区，易于自动化，难于手工操作； 声程短 探测取向不良的缺陷效果好 定位难；更易受耦合情况变化的影响。,,1.1.2共振法,若声波（频率可调的连续波）在被检工件内传播，当试件的厚度为超声波的半波长的整数倍时，将引起共振，仪器显示出共振频率。当试件内存在缺陷或工件厚度发生变化时，将改变试件的共振频率，依据试件的共振频率特性，来判断缺陷情况和工件厚度变化情况的方法称为共振法。共振法常用于试件测厚。,,1 方法分类,1.2按波
3、型纵波法横波法表面波法板波法爬波法,,1.2.1纵波法,使用纵波进行探伤的方法，称为纵波法。分为单晶探头反射法、双晶探头反射法和穿透法。常用单晶探头反射法。探测材质多；厚度最大；缺陷定位方便。 主要用于铸造、锻压、轧材及其制品的探伤，该法对与探测面平行的缺陷检出效果最佳。在同一介质中传播时，纵波速度大于其它波型的速度，穿透能力强，晶界反射或散射的敏感性较差，所以可探测工件的厚度是所有波型中最大的，可用于粗晶材料的探伤。 由于盲区和分辨力的限制，其中反射法只能发现试件内部离探测面一定距离以外的缺陷。,,1.2.2横波法,将纵波通过楔块、水等介质倾斜入射至试件探测面，利用波型转换得到横波进行探伤的
4、方法，称为横波法。此方法主要用于管材、焊缝的探伤；其它试件探伤时，则作为一种有效的辅助手段，用以发现垂直法不易发现的缺陷。,,1.2.3表面波法,使用表面波进行探伤的方法，称为表面波法。(叶片探伤）这种方法主要用于表面光滑的试件。表面波波长很短，衰减很大。一般认为，表面波探伤只能发现距工件表面两倍波长深度内的缺陷。仅沿表面传播，对于表面上的复层、油污、不光洁等，反应敏感，并被大量地衰减。利用此特点可通过手沾油在声束传播方向上进行触摸并观察缺陷回波高度的变化，对缺陷定位。,,1.2.4板波法,使用板波进行探伤的方法，称为板波法。主要用于薄板、薄壁管等形状简单的试件探伤。探伤时板波充塞于整个试件，
5、可以发现内部和表面的缺陷。常用可变角探头调节入射角，确定工艺参数。,,1.3按声束入射方向,直射声束斜射声束,,1.3按声束入射方向,斜射声束（纵波/横波/表面波/板波）根据底面反射的情况有一次波法、二次波法和三次波法。重要参数 折射角 一次波；二次波；跨距。,,1.3按声束入射方向,,1.4按接触方式,直接接触法探头与试件探测面之间，涂有很薄的耦合剂层，因此可以看作为两者直接接触，此法称为直接接触法。此法操作方便，探伤图形较简单，判断容易，检出缺陷灵敏度高，是实际探伤中用得最多的方法。但对被测试件探测面的粗糙度要求较高。液浸法将探头和工件浸于液体中以液体作耦合剂进行探伤的方法，称为液浸法。耦
6、合剂可以是油，也可以是水。液浸法适用于表面粗糙的试件，探头也不易磨损，耦合稳定，探测结果重复性好，便于实现自动化探伤。液浸法分为全浸没式和局部浸没式。,,1.4按接触方式,液浸法将探头和工件浸于液体中以液体作耦合剂进行探伤的方法，称为液浸法。耦合剂可以是油，也可以是水。液浸法适用于表面粗糙的试件，探头也不易磨损，耦合稳定，探测结果重复性好，便于实现自动化探伤。液浸法分为全浸没式和局部浸没式。,,1.4按接触方式,,1.4按接触方式,,1.4按探头数量,单探头法 使用一个探头兼作发射和接收超声波的探伤方法称为单探头法，单探头法最常用。双探头法 使用两个探头（一个发射，一个接收）进行探伤的方法称为
7、双探头法，主要用于发现单探头难以检出的缺陷多探头法 使用两个以上的探头成对地组合在一起进行探伤的方法，称为多探头法。,,2声能损耗的测定,声能损耗（声能传输损失）材料中无缺陷时，探头发射与接收的超声波能量之差。主要原因： 表面耦合影响显著 材质衰减。 灵敏度试块/工件声能损耗差别大时，修正。,,3探伤仪的调节,在实际探伤中，为了在确定的探测范围内发现规定大小的缺陷，并对缺陷定位和定量，就必须在探测前调节好仪器。3.1扫描速度的调节时基线的水平刻度值与相应声程的比例关系。,,3探伤仪的调节,1：5表示示波屏上1格代表声程5mm。调节扫描速度的目的是使时基线刻度与声程成比例。,,3探伤仪的调节,1
8、：5表示示波屏上1格代表声程5mm。调节扫描速度的目的是使时基线刻度与声程成比例。,,3探伤仪的调节,3.2零点调节由于超声波通过保护膜、耦合剂（直探头）或有机玻璃楔块（斜探头）进入待测工件的，缺陷定位时，需将这部分声程移去，才能得到超声波在工件中实际声程。零点一般是通过已知声程的试块进行调节，如CSK-IA试块中的R100圆弧面（斜探头）或深100mm的大平底（直探头）。,,3探伤仪的调节,扫描速度调节应注意的问题（1）试块与工件材质相同（2）不能利用一次反射波和始波调节（3）扫描速度的确定，应满足探测范围，有要充分利用时基线。 通常，探测范围占据水平刻度的80%或100%。,,3探伤仪的调节,3.3灵敏度的调节概念：系统灵敏度探伤灵敏度搜索灵敏度（扫查灵敏度）,,3.3灵敏度的调节,试块法 试块比较法 试块计算法工件底波法（大于3N）,,3.3灵敏度的调节,特点分析 试块法：不受底面条件限制 不受声程大小限制 要求制作一套试块 应考虑耦合补偿和衰减损耗 底波法：一般只能探测厚大工件。,,3.3灵敏度的调节,AVG曲线横波，纵波探头通用实用AVG曲线,,3.3灵敏度的调节,搜索灵敏度的调节实际探伤中，为保证缺陷不漏检，使用搜索灵敏度。一般在调节好的基础上提高2-6dB。,,3.4扫查方式,定义：探头与工件的相对运动。选择原则：(1),
