超聲波檢測(cè)講義

1、超聲波檢測(cè)講義（超聲波檢測(cè)講義（UT）超聲波探傷是利用超聲波在物質(zhì)中的傳播、反射和衰減等物理特性來(lái)發(fā)現(xiàn)缺陷的一種探傷方法。與射線探傷相比，超聲波探傷具有靈敏度高、探測(cè)速度快、成本低、操作方便、探測(cè)厚度大、對(duì)人體和環(huán)境無(wú)害，特別對(duì)裂紋、未熔合等危險(xiǎn)性缺陷探傷靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。但也存在缺陷評(píng)定不直觀、定性定量與操作者的水平和經(jīng)驗(yàn)有關(guān)、存檔困難等缺點(diǎn)。在探傷中，常與射線探傷配合使用，提高探傷結(jié)果的可靠性。超聲波檢測(cè)主要用于探測(cè)試件的內(nèi)部缺陷。1

2、、超聲波：頻率大于20KHZ的聲波。它是一種機(jī)械波。探傷中常用的超聲波頻率為0.5~10MHz，其中2~2.5MHz被推薦為焊縫探傷的公稱(chēng)頻率。機(jī)械振動(dòng)：物體沿著直線或曲線在某一平衡位置附近作往復(fù)周期性的運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為機(jī)械振動(dòng)。振幅A、周期T、頻率f。。波動(dòng)：振動(dòng)的傳播過(guò)程稱(chēng)為波動(dòng)。C=λf2、波的類(lèi)型：（1）縱波L：振動(dòng)方向與傳播方向一致。氣、液、固體均可傳播縱波。（2）橫波S：振動(dòng)方向與傳播方向垂直的波。只能在固體介質(zhì)中傳播。（3）表面

3、波R：沿介質(zhì)表面?zhèn)鞑サ牟?。只能在固體表面?zhèn)鞑ァ＃?）板波：在板厚與波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)谋“逯袀鞑サ牟?。只能在固體介質(zhì)中傳播。3、超聲波的傳播速度（固體介質(zhì)中）（1）E：彈性橫量，ρ：密度，σ：泊松比，不同介質(zhì)E、ρ不一樣，波速也不一樣。（2）在同一介質(zhì)中，縱波、橫波和表面波的聲速各不相同CL＞CS＞CR鋼：CL=5900ms，CS=3230ms，CR=3007ms4、波的迭加、干涉、衍射⑴波的迭加原理當(dāng)幾列波在同一介質(zhì)中傳播時(shí)，如果在空間某處相遇

4、，則相遇處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是各列波引起振動(dòng)的合成，在任意時(shí)刻該質(zhì)點(diǎn)的位移是各列波引起位移的矢量和。幾列波相遇后仍保持自己原有的頻率、波長(zhǎng)、振動(dòng)方向等特性并按原來(lái)的傳播方向繼續(xù)前進(jìn)，好象在各自的途中沒(méi)有遇到其它波一樣，這就是波的迭加原理，又稱(chēng)波的獨(dú)立性原理。⑵波的干涉兩列頻率相同，振動(dòng)方向相同，位相相同或位相差恒定的波相遇時(shí)，介質(zhì)中某些地方的振動(dòng)互相加強(qiáng)，而另一些地方的振動(dòng)互相減弱或完全抵消的現(xiàn)象叫做波的干涉現(xiàn)象。波的干涉是波動(dòng)的重要特征，在超

5、聲波探傷中，由于波的干涉，使超聲波源附近出現(xiàn)聲壓極大極小值。⑶波的衍射（繞射）波在傳播過(guò)程中遇到與波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)恼系K物時(shí)，能繞過(guò)障礙物邊緣改變方向繼續(xù)前進(jìn)的現(xiàn)象，稱(chēng)為波的衍射或波的繞射。波的繞射和障礙物尺寸Df及波長(zhǎng)λ的相對(duì)大小有關(guān)。當(dāng)Dfλ時(shí)，反射強(qiáng)，繞射弱，聲波幾乎全反射。波的繞射對(duì)探傷即有利又不利。由于波的繞射，使超聲波產(chǎn)生晶粒繞射順利地在介質(zhì)中傳播，這對(duì)探傷是有利的。但同時(shí)由于波的繞射，使一些小缺陷回波顯著下降，以致造成漏檢，這對(duì)探

6、傷不利。5、超聲場(chǎng)的特征值(1)超聲場(chǎng)：充滿超聲波的空間或超聲波振動(dòng)所波及的部分介質(zhì)。壓電晶片：發(fā)射和接收超聲波。壓電效應(yīng)：在交變拉壓應(yīng)力作用下產(chǎn)生交變電場(chǎng)或者在交變電場(chǎng)作用下產(chǎn)生伸縮變形。機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。按波型分：縱波探頭、橫波探頭、表面波探頭、板波探頭。按晶片數(shù)分：?jiǎn)尉筋^、雙晶探頭。a，直探頭（縱波探頭）直探頭用于發(fā)射和接收縱波?！钪碧筋^主要用于探測(cè)與探測(cè)面平行的缺陷。b，斜探頭橫波斜探頭是利用橫波探傷，主要用

7、于探測(cè)與探測(cè)面垂直或成一定角度的缺陷，如焊縫探傷等。橫波斜探頭的標(biāo)稱(chēng)方式常用兩種：①一種是以橫波折散角βs來(lái)標(biāo)稱(chēng)。如βs=40，45，60等；②另一種是以折射角的正切值（K=tgβs）來(lái)標(biāo)稱(chēng)。K=1.0，1.5，2.0，2.5等。c，雙晶探頭探頭型號(hào)：1、2.5B20Z；2、5P66K3(3)試塊試塊：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。超聲探傷中是以試塊作為比較的依據(jù)，用試塊作為調(diào)節(jié)儀器和定量缺陷的參考依據(jù)是超聲探傷

8、的一個(gè)特點(diǎn)。根據(jù)使用目的和要求的不同，通常將試塊分成以下兩大類(lèi)：標(biāo)準(zhǔn)試塊和對(duì)比試塊。a，標(biāo)準(zhǔn)試塊：權(quán)威或法定機(jī)構(gòu)制定的試塊。如GB11345—1989規(guī)定CSK—ZB試塊為焊縫超聲波探傷用標(biāo)準(zhǔn)試塊。主要用于測(cè)定斜探頭的入射點(diǎn)、調(diào)整探測(cè)范圍和掃描速度、測(cè)定儀器探頭以及系統(tǒng)的性能等。b，對(duì)比試塊：對(duì)比試塊又稱(chēng)參考試塊，它是由各專(zhuān)業(yè)部門(mén)按某些具體探傷對(duì)象規(guī)定的試塊。GB11345—1989規(guī)定，RB—1(適應(yīng)8—25mm板厚)、RB—2(適應(yīng)

9、8～100mm板厚)和RB—3(適用8—150mm板厚)為焊縫探傷用對(duì)比試塊。RB試塊組主要用于繪制距離—波幅曲線、調(diào)整探測(cè)范圍和掃描速度、確定探傷靈敏度和評(píng)定缺陷大小，它是焊縫評(píng)級(jí)判定的依據(jù)。試塊的作用：a.確定探傷靈敏度；b.測(cè)試儀器和探頭的性能；c.調(diào)整掃描速度；d.評(píng)判缺陷的大小。12、儀器和探頭性能(1)儀器的性能垂直線性、水平線性、動(dòng)態(tài)范圍等。(2)探頭的性能入射點(diǎn)、K值、雙峰、主聲束偏離等。(3)儀器和探頭的綜合性能分辨力