超聲波檢測講義

1、超聲波檢測講義（超聲波檢測講義（UT）超聲波探傷是利用超聲波在物質中的傳播、反射和衰減等物理特性來發(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、探測速度快、成本低、操作方便、探測厚度大、對人體和環(huán)境無害，特別對裂紋、未熔合等危險性缺陷探傷靈敏度高等優(yōu)點。但也存在缺陷評定不直觀、定性定量與操作者的水平和經(jīng)驗有關、存檔困難等缺點。在探傷中，常與射線探傷配合使用，提高探傷結果的可靠性。超聲波檢測主要用于探測試件的內(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頻率。機械振動：物體沿著直線或曲線在某一平衡位置附近作往復周期性的運動，稱為機械振動。振幅A、周期T、頻率f。。波動：振動的傳播過程稱為波動。C=λf2、波的類型：（1）縱波L：振動方向與傳播方向一致。氣、液、固體均可傳播縱波。（2）橫波S：振動方向與傳播方向垂直的波。只能在固體介質中傳播。（3）表面

3、波R：沿介質表面?zhèn)鞑サ牟?。只能在固體表面?zhèn)鞑ァ＃?）板波：在板厚與波長相當?shù)谋“逯袀鞑サ牟?。只能在固體介質中傳播。3、超聲波的傳播速度（固體介質中）（1）E：彈性橫量，ρ：密度，σ：泊松比，不同介質E、ρ不一樣，波速也不一樣。（2）在同一介質中，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波的迭加原理當幾列波在同一介質中傳播時，如果在空間某處相遇

4、，則相遇處質點的振動是各列波引起振動的合成，在任意時刻該質點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、振動方向等特性并按原來的傳播方向繼續(xù)前進，好象在各自的途中沒有遇到其它波一樣，這就是波的迭加原理，又稱波的獨立性原理。⑵波的干涉兩列頻率相同，振動方向相同，位相相同或位相差恒定的波相遇時，介質中某些地方的振動互相加強，而另一些地方的振動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）波在傳播過程中遇到與波長相當?shù)恼系K物時，能繞過障礙物邊緣改變方向繼續(xù)前進的現(xiàn)象，稱為波的衍射或波的繞射。波的繞射和障礙物尺寸Df及波長λ的相對大小有關。當Dfλ時，反射強，繞射弱，聲波幾乎全反射。波的繞射對探傷即有利又不利。由于波的繞射，使超聲波產(chǎn)生晶粒繞射順利地在介質中傳播，這對探傷是有利的。但同時由于波的繞射，使一些小缺陷回波顯著下降，以致造成漏檢，這對探

6、傷不利。5、超聲場的特征值(1)超聲場：充滿超聲波的空間或超聲波振動所波及的部分介質。壓電晶片：發(fā)射和接收超聲波。壓電效應：在交變拉壓應力作用下產(chǎn)生交變電場或者在交變電場作用下產(chǎn)生伸縮變形。機械能轉換為電能，電能轉換成機械能。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：單晶探頭、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。☆直探頭主要用于探測與探測面平行的缺陷。b，斜探頭橫波斜探頭是利用橫波探傷，主要用

7、于探測與探測面垂直或成一定角度的缺陷，如焊縫探傷等。橫波斜探頭的標稱方式常用兩種：①一種是以橫波折散角βs來標稱。如βs=40，45，60等；②另一種是以折射角的正切值（K=tgβs）來標稱。K=1.0，1.5，2.0，2.5等。c，雙晶探頭探頭型號：1、2.5B20Z；2、5P66K3(3)試塊試塊：按一定用途設計制作的具有簡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)，用試塊作為調節(jié)儀器和定量缺陷的參考依據(jù)是超聲探傷

8、的一個特點。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：標準試塊和對比試塊。a，標準試塊：權威或法定機構制定的試塊。如GB11345—1989規(guī)定CSK—ZB試塊為焊縫超聲波探傷用標準試塊。主要用于測定斜探頭的入射點、調整探測范圍和掃描速度、測定儀器探頭以及系統(tǒng)的性能等。b，對比試塊：對比試塊又稱參考試塊，它是由各專業(yè)部門按某些具體探傷對象規(guī)定的試塊。GB11345—1989規(guī)定，RB—1(適應8—25mm板厚)、RB—2(適應

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