14年超声波第7讲.docx

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1、M儿士化认. Beijing University of Chemical lechnology4. 6缺陷大小的测定在超声波探伤中,确定工件中缺陷的大小和数量， 称为缺陷定量。而缺陷的大小那么包括缺陷的面积和长 度。常用的定量方法有当量法、底波高度法和测长法。一、当量法当缺陷尺寸小于声束截面时,一般采用当量法来 确定缺陷的大小，常用的当量法有当量试块比拟法， 当量计算法和AVG曲线法。1 .当量试块比拟法当量试块比拟法是将缺陷回波与试块上人工缺 陷回波进行比拟来对缺陷定量的方法。探伤中发现缺陷时,将工件中自然缺陷的回波与 试块上人工缺陷因波比拟,当同声程处的自然缺陷与 某人工缺陷回波等高时,

2、该人工缺陷的尺寸就是此自 然缺陷的当量大小。利用试块比拟法对缺陷定量要尽量使试块与工 件的材质、外表粗糙度和形状一致，并且其他探测条 件不变，如仪器、探头、灵敏度旋钮的位置、对探头 的压力等。当量AVG曲线法是利用通用AVG或实用AVG 曲线来确定工件中缺陷的当量大小。下面举例说明之。例1：条件同当量计算法例1,用通用AVG定量;由条件得4202W4202W二20/ _ N21021=10=GD = 0.2 x 14 = 2.8(mm)例2：条件向当量计算法例2,用实用AVG定量。实用AVG曲线图4.24未考虑介质衰减，因此这里 也应扣除介质衰减的分贝差二22-2-X1) = 22-2x0.0

3、1x100 = 20dB在图4.24中，由与二500作垂线交6 2曲线于a点,由a 向上数20dB至b点，过b点作水平线交过=400所作 垂线于C点,C点对应的当量大小为6 5,即此缺陷的当量尺寸为65mmTOr L一IL L - J0 100 209 300 400 .500 600 700 8G0 900 1000距离(mm)图4.24 利用实用A VG曲线定a疝姆化工大漳金不， Beijing University of Chemical 1 ethnology 二、测长法当工件中缺陷尺寸大于声束截面时，一般采用测 长法来确定缺陷的长度。测长法是根据缺陷波与探头移动距离来确定缺 陷的尺寸

4、。按规定的方法测定的缺陷长度称为缺陷的 指示长度。由于实际工件中缺陷的取向、性质、外表 状态等都会影响缺陷回波高，因此缺陷的指示长度总 是小于或等于缺陷的实际长度。1、相对灵敏度测长法相对灵敏测长法是以缺陷最高回波为回基准、沿 缺陷的长度方向移动探头，降低一定的dB值来测定缺 陷的长度。降低的分贝值有3dB、6dB、10dB、12dB、 20dB等几种。常用的是6dB法和端点6dB法。(l)6dB法(半波高度法)由于波高降低6dB后正好为原来的一半，因此 6dB法又称为半波高度法。北京化工大学Beijing University of Chemical 1 ethnology半波高度法具体做法

5、是:移动探头找出缺陷的最 大反射波（不能到达饱和）然后沿缺陷方向左右移动探 头，当缺陷被高降低一半时，探头中心线之间距离就是 缺陷的指示长度。6dB法的具体做法是：移动探头找出缺陷的最大 反射波后，调节衰减器，使缺陷波高降至基准波高。然 后,用衰减器将仪器灵敏度提高6dB,沿缺陷方向移动 探头,当缺陷波高降至基准波高时，探头中心线之间距 离就是缺陷的指示长度。如图4.25所示。疝姆化工大漳金不， Beijing University of Chemical 1 ethnology端点6dB法（端点半波高度法）当缺陷各局部反射波高有很大变化时，测长采用 端点6dB法。端点6dB测长的具体做法是:

6、当发现缺陷后,探 头沿着缺陷方向左右移动，找出缺陷两端的最大反射 波,分别以这两个缺陷反射波高为基准，继续向左、向 右移动探头,当缺陷反射波高降低一半时（或6dB时）， 探头中心线之间的距离即为缺陷的指示长度。如图4.26所示。图4.26端点6dB法测氏略化以学Beijing University of Chemical technology.图4,27.绝对灵敏度测长法 1 .2、绝对灵敏度测长法绝对灵敏度测长法是在仪器灵敏度一定的条件 上，探头沿缺陷长度方向平行移动，当缺陷波高降到规 定位置时（如图4.27所示B线，探头移动的距离，即为 缺陷的指示长度。，Beijing Lniversit

7、y of Chemical lechnology 三、底波高度法底波高度法是利用缺陷波与底波之比来衡量缺 陷的相对大小。当工件中存在缺陷时，由于缺陷反射，使工件底波 下降。缺陷愈大，缺陷波愈高，底波就愈低，缺陷波高与 底波高之比就愈大。1 .F/B 法F/B法是在一定的灵敏度条件下，以缺陷波高F与 缺陷处底波高B之比来衡量缺陷的相对大小。如图 4.28( a )02 .F/年 法F/为法是在一定的灵敏度条件下，以缺陷波高F与 无缺陷处底波高纥之比来衡量缺陷的相对大小。如图 4.28(b) o成娓化2大学渥G Beijing University of Chemical 1 ethnology4

8、.8 缺陷性质的分析超声波探伤除了确定工件中缺陷的位置和大小 外，还应尽可能判定缺陷的性质。不同性质的缺陷危 害程度不同,例如裂纹就比气孔、夹渣危害大得多。因 此,缺陷定性十分重要。缺陷定性是一个很复杂的问题,目前的A型超声 波探伤仪只能提供缺陷回波的时间和幅度两方面的 信息。探伤人员根据这两方面的信息来判定缺陷的性 质是有困难的。实际探伤中常常是根据经验结合工件 的加工工艺、缺陷特征、缺陷波形和底波情况来分析 估计缺陷的性质。一、根据加工工艺分析缺陷性质工件内所形成的各种缺陷与加工工艺密切相关。 在探伤前应查阅有关工件的图纸和资料，了解工件的 材料、结构特点、几何尺寸和加工工艺，这对于正确判

9、 定估计缺陷的性质是十分有益的。您娓化工大学， Beijing University of Chemical 1 ethnology 例如焊接过程中可能产生气孔、夹渣、未熔合、未焊 透和裂纹等缺陷。铸造过程中可能产生气孔、缩孔、 疏松和裂纹等缺陷。锻造过程中可能产生夹层、折叠、 自点和裂纹等缺陷。二、根据缺陷特征分析缺陷性质缺陷特征是指缺陷的形状、大小和密集程度。对于平面形缺陷,在不同的方向上探测，其缺陷回 波高度显著不同。在垂直于缺陷方向探测,缺陷回波高, 在平行于缺陷方向探测，缺陷回波低，甚至无缺陷回 波。一般的裂纹、夹层、折叠等缺陷就属于平面形缺 陷。对于点状缺陷，在不同的方向探测，缺陷

10、回波无明 显变化。一般的气孔、小夹渣等属于点状缺陷。对于密集形缺陷,缺陷波密集互相彼连，在不同的 方向上探测,缺陷回波情况类似。一般白点、疏松、密 集气孔等属于密集形缺陷。博好化2大学Beijing University of Chemical technology三、根据缺陷波形分析缺陷性质缺陷波形分为静态波形和动态波形两大类。静态波形 是指探头不动时缺陷波的高度、形状和密集程度。动 态波形是指探头在探测面上的移动过程中，缺陷波的 变化情况。1、静态波形缺陷含物的声阻抗对缺陷回波高度较大的影响。 白点、气孔等内含气体，声阻抗很小，反射回波高。非 金属或金属夹渣声阻抗较大，反射回波低。另外，不

11、同 类型缺陷反射波的形状也有一定的差异。例如气孔与 夹渣，气孔外表较平滑,界面反射率高，波形陡直尖锐。 而夹渣外表粗糙,界面层射率低，如图4.32。图4,32气孔和央渣的静态波形北宝化工大摩Beijing University of Chemical lechnology优点：直观易懂,当量概念明确,定量比拟稳妥可 靠。缺点：但需要制作大量的试块，本钱高、携带不 方便,操作也比拟烦琐。2.当量计算法当x，3N时,规那么反射体的回波声压变化规律基 本符合理论回波声压公式。当量计算法就是利用各种 规那么反射体的理论回波声压公式进行计算来确定缺 陷当量尺寸的定量方法。当x23N,并考虑介质衰减时，大

12、平底与平底孔回 波声压为：p F2a物p 0 e 8.68厂22p2a.%p _ 8.68X式中：E)波源起始声压；波源面积，F呼心平底孔缺陷面积，f3二唱xb 大平底至探测面积的距离;”.4: Beijing Lniversity of Chemical lechnology单个缺陷与密集缺陷的区分比拟容易。一般单个缺陷 回波是独立出现的，而密集缺陷那么是杂乱出现，且互相 彼连。2、动态波形超声波入射到不同性质的缺陷上，其动态波形是不同 的。动态波形图横坐标为探头移动距离，纵坐标为波 高。常见不同性质的缺陷的动态波形如图4.33所示。图4.33 工件中常见缺陷的动态波形姆化以学Beijing

13、 Lniversify of Chemical lechnology不同性质的密集缺陷的动态波形对探头移动的敏 感程度不同。白点对探头移动很敏感，只要探头稍一 移动，缺陷波立刻此起彼伏，十分活跃。但夹渣对探 头移动不太敏感，探头移动时，缺陷波变化缓慢。 四、根据底波分析缺陷的性质工件内部存在缺陷时、，超声波被缺陷反射使射达 底面的省能减少，底波高度降低，甚至消失。不同性 质的缺陷，反放面不同，底波高度也不一样，因此在 某种情况下可以利用底波情况来分析估计缺陷的性 质。当缺陷波很强，底波消失时，可认为是大面积缺 陷，如夹层、裂纹等。当缺陷波与底波共存时，可认为是点状缺陷（如气 孔、夹渣）或面积较

14、小的其他缺陷。当缺陷波为互相彼连高低不同的缺陷波，底波明 显下降时，可认为是密集缺降，如白点、疏松、密集气 孔和夹渣等。当缺陷波和底被都很低，或者两者都消失时，可认 为是大而倾斜的缺陷、或是疏松。假设出现”林状回波 ”，可认为是内部组织粗大。姆化以学Beijing Lniversify of Chemical lechnology非缺陷回波的判别超声波探伤中，示波屏上常常除了始波T、底波B和缺陷 波F外,还会出现一些其他的信号波，如迟到波,三角反射波, 61。反射波以及其他原因引起的非缺陷回波，影响对缺陷波的 正确判别。因此，分析了解常见非缺陷回波产生的原因和特 点是十分必要的。一、迟到波图4

15、,34迟到波迟到波之间的纵波声程差Ax （单程）是特定的。 由图知，在钢中4=33。左右时，变型横波很强，由此 可以算出M为：Ax =学=（/ 工dtgaj/ 2 = （- 工 - dig a、）/ 22 Cscos as Cs=(X- 喏 33 )/2 = 0.76cos 333230式中：Zw式中：Zw-迟波波之间的声程差双程; 试件的直径或厚度。由于迟到波总是位于与之后，并且位置特定，而缺陷波 一般位于修之前，因此，迟到波不会干扰缺陷波的判别。实际探伤中,当直探头置于HW或CSK I A试块上并对准100mm厚的底面时，在各次底波之间出现一 系列的波就是这种迟到波。二、61反射当探头置于图4.35所示的直角三角形试件上时, 假设纵波入射角a与横波反射角B的关系为：a+B=90 ，那么会在示波屏上出现位置特定的反射波。图4.35 61 反射图4.36 利用61 反射探伤焊接汽轮机大轴根部缺陷由尸= 90-a得:sin 3 = cos a又由反射定律得：sin asin aC.=tga =- sin p cos aCs鬻，即