超聲檢測技術

1、超聲檢測技術,,概 述,目前，無損檢測技術已經在機械制造、冶 金、石油化工、兵器、船舶、航空與航天、核能、電力、建筑、交通等行業(yè)獲得廣泛應用，成為控制產品質量、保證設備安全運行的極為重要的技術手段，在工業(yè)領域，目前最常用的有超聲波檢測、射線檢測、滲透檢測、渦流檢測、磁粉檢測等 。,.,每一種無損檢測方法都有其適用的檢測對象與檢測能力范圍以及局限性，各種方法對缺陷的檢出幾率既不會是100％，也不會完全相同。例如，射線照相檢測和超聲檢測兩種

2、方法主要都是用于探測被檢物內部的缺陷，射線照相檢測適用于探測被檢物內部的體積型缺陷，如氣孔、夾渣、縮孔、疏松等，超聲檢測適用于探測被檢物內部的面積型缺陷，如裂紋、白點、分層和焊縫中的未熔合等。,.,射線照相檢測常被用于檢測小型金屬工件和焊縫，超聲檢測常被用于檢測金屬鍛件、型材和焊縫。在對焊縫中危害性較大的缺陷如裂紋的檢出能力上，超聲檢測通常要優(yōu)于射線照相檢測。但是射線照相檢測和超聲檢測，兩者對同一被檢物的檢測結果不會完全一致。又例如渦流

3、檢測和磁粉檢測是用于探測被檢物表面和近表面的缺陷，而滲透檢測則只能用于探測被檢物表面開口的缺陷。,.,超聲波檢測的優(yōu)點是穿透力強、設備輕便、檢測成本低、檢測效率高，能即時知道檢測結果（實時檢測），能實現(xiàn)自動化檢測 ，在缺陷檢測中對危害性較大的裂紋類缺陷特別敏感等。超聲波檢測的缺點是通常需要耦合介質使聲能透入被檢物，需要有參考評定標準，特別是顯示的檢測結果不直觀，因而對操作人員的技術水平有較高要求等，此外，對于小而薄或者形狀較復雜，以及粗

4、晶材料等工件檢測還存在一定困難，檢測結果無直接見證記錄 。,.,超聲檢測中評定中的缺陷當量大小，是指缺陷的回波幅度與一定尺寸的人工反射體的回波幅度相同。但是缺陷的實際尺寸與標準人工反射體的尺寸并不相同，這是因為缺陷的回波幅度大小受被檢工件的材料以及缺陷本身的性質、大小、形狀、取向、表面狀態(tài)等多種因素的影響，同時還與超聲波的自身特性有關 ，因此引入了“當量”---相當的量這個概念作為定量衡量缺陷大小的標準。,.,此外，根據超聲檢測的結果判

5、斷缺陷的性質（定性）問題尚未很好解決，目前還主要是依靠檢測人員的實踐經驗、技術水平以及對被檢工件的材料特性、加工工藝特點、使用狀況等的了解來進行綜合的主觀判斷。,超聲脈沖反射法檢測的一般步驟,①超聲檢測面的選擇------當超聲束與工件中缺陷延伸方向垂直，或者說與缺陷面垂直時，能獲得最佳反射，此時缺陷檢出率最高。因此，在被檢工件上應選擇能使超聲束盡量與可能存在的缺陷其延伸方向垂直的工件表面作為檢測面.,,.,.,② 檢測面的制備----

6、--超聲波是通過被檢工件表面進入工件內部的，檢測面光潔度的優(yōu)劣影響聲能的透射效果并可能產生干擾，因而對超聲檢測結果的準確性與可靠性有很大影響。不同超聲檢測方法對檢測面光潔度的一般要求： 接觸法縱波檢測 ≤3.2μm 水浸法縱波檢測 ≤6.3μm 接觸法橫波檢測 ≤3.2μm,.,③耦合方法的確定 接觸法----超聲探頭與工件檢測面直接接觸，其間以機油、

7、變壓器油、潤滑脂、甘油、水玻璃（硅酸鈉Na2SiO3）或者工業(yè)膠水、化學漿糊等作為耦合劑，或者是商品化的超聲檢測專用耦合劑。 水浸法----超聲探頭與工件檢測面之間有一定厚度的水層,,常用物質20℃時的聲速和聲阻抗,.,④ 檢測條件的準備-----選擇適當的超聲探傷儀、超聲探頭、參考標準試塊、采用計算法時的計算程序、距離-波幅曲線或AVG曲線制作、靈敏度補償等，以及在檢測前對儀器的校準（時基線校正、起始靈敏度設定等）。,,對探傷儀

8、性能要求：頻率：0.5～10MHz。垂直線性：在熒光屏滿刻度的80％范圍內呈線性，誤差≯5％。水平線性：誤差≯1％。衰減器：80dB以上連續(xù)可調，步進級每檔≯2dB，精度為任意相鄰12dB誤差在±1dB以內，最大累計誤差≯1dB。,,對探頭的要求有：晶片面積一般≯500mm2，且任一邊長原則上≯25mm。單斜探頭聲束軸線水平偏離角≯2°，主聲束垂直方向不應有明顯的雙峰。,,對超聲探傷儀和探頭的系統(tǒng)性能要求

9、有：在達到所探工件的最大檢測聲程時，其有效靈敏度余量應≮10dB。儀器和探頭的組合頻率與公稱頻率誤差≯±10％。儀器和直探頭組合的始脈沖寬度(在基準靈敏度下)的要求有，對于頻率為5MHz的探頭，寬度≯10mm；對于頻率為2.5MHz的探頭，寬度≯15mm。(4)直探頭的遠場分辨力應≮30dB，斜探頭的遠場分辨力應≮6dB。,標準試塊,鋼板用標準試塊有CBI和CBⅡ。鍛件用標準試塊有CSI，CSⅡ和CSⅢ。焊接接頭用

10、標準試塊有CSK-ⅠA，CSK-ⅡA，CSK-ⅢA，CSK-ⅣA，GS1～GS4和T形等。管件用標準試塊有：管縱向人工缺陷試塊和管橫向人工缺陷試塊。,對比試塊,對比試塊的外形尺寸和表面粗糙度應能代表被檢工件的特征，試塊厚度應與被檢工件的厚度相對應。如果涉及到檢測兩種或兩種以上不同厚度部件焊接接頭時，試塊厚度應由其最大厚度來確定,超聲檢測靈敏度補償,耦合補償 ： 在檢測和缺陷定量時，對表面粗糙度引起的耦合損失進行補償。衰減補償 ： 檢

11、測和缺陷定量時，對材質衰減引起的檢測靈敏度下降和缺陷定量誤差進行補償。曲面補償： 對檢測面是曲面的工件，采用曲率半徑與工件相同或相近的對比試塊，通過對比試驗進行曲面補償。,.,⑤檢測掃查-----在被檢工件的檢測面上使用超聲探頭進行掃查，應確保超聲束能覆蓋所有被檢查的區(qū)域。,.,⑥缺陷評定-----對發(fā)現(xiàn)的缺陷進行定位（缺陷在工件中的埋藏深度與水平位置）、定量（缺陷大小、面積、長度）的評定并作出標記，必要時還需要判定缺陷的性質或種類

12、，亦即定性評定。,,缺陷類型 缺陷類型主要分為點狀、線狀、體積狀、平面狀和多重性五種缺陷缺陷類型識別：一般是通過探頭從兩個方向掃查(即前后和左右掃查)，觀察其回波動態(tài)波形來進行的。必要時，宜采用兩種以上聲束方向作多種掃查，包括前后、左右、轉動和環(huán)繞掃查，以此對各種超聲信息進行綜合評定來識別缺陷。,缺陷性質的估判程序,無價信號 ： 凡反射波幅低于評定線或按本部分判斷為合格的缺陷信號原則上不予定性。波幅超標信號1 凡可判斷為點狀的

13、缺陷一般不予定性。波幅超標信號2 凡判定為線狀、體積狀、平面狀或多重性的缺陷，應進一步測定和參考缺陷平面、深度位置、缺陷高度、缺陷各向反射特性、缺陷取向、缺陷波形、動態(tài)波形、回波包絡線和掃查方法等參數，同時結合工件結構、坡口形式、材料特性、焊接工藝和焊接方法進行綜合判斷，盡可能定出缺陷的實際性質。,缺陷性質估判的依據,①工件結構與坡口形式。②母材與焊材種類。③焊接方法和焊接工藝。④缺陷幾何位置。⑤缺陷最大反射回波高度。⑥缺