超聲檢測(cè)技術(shù)

1、超聲檢測(cè)技術(shù),,概 述,目前，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)在機(jī)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(yīng)用，成為控制產(chǎn)品質(zhì)量、保證設(shè)備安全運(yùn)行的極為重要的技術(shù)手段，在工業(yè)領(lǐng)域，目前最常用的有超聲波檢測(cè)、射線檢測(cè)、滲透檢測(cè)、渦流檢測(cè)、磁粉檢測(cè)等 。,.,每一種無(wú)損檢測(cè)方法都有其適用的檢測(cè)對(duì)象與檢測(cè)能力范圍以及局限性，各種方法對(duì)缺陷的檢出幾率既不會(huì)是100％，也不會(huì)完全相同。例如，射線照相檢測(cè)和超聲檢測(cè)兩種

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

3、檢測(cè)和磁粉檢測(cè)是用于探測(cè)被檢物表面和近表面的缺陷，而滲透檢測(cè)則只能用于探測(cè)被檢物表面開(kāi)口的缺陷。,.,超聲波檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)是穿透力強(qiáng)、設(shè)備輕便、檢測(cè)成本低、檢測(cè)效率高，能即時(shí)知道檢測(cè)結(jié)果（實(shí)時(shí)檢測(cè)），能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè) ，在缺陷檢測(cè)中對(duì)危害性較大的裂紋類缺陷特別敏感等。超聲波檢測(cè)的缺點(diǎn)是通常需要耦合介質(zhì)使聲能透入被檢物，需要有參考評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，特別是顯示的檢測(cè)結(jié)果不直觀，因而對(duì)操作人員的技術(shù)水平有較高要求等，此外，對(duì)于小而薄或者形狀較復(fù)雜，以及粗

4、晶材料等工件檢測(cè)還存在一定困難，檢測(cè)結(jié)果無(wú)直接見(jiàn)證記錄 。,.,超聲檢測(cè)中評(píng)定中的缺陷當(dāng)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(shí)際尺寸與標(biāo)準(zhǔn)人工反射體的尺寸并不相同，這是因?yàn)槿毕莸幕夭ǚ却笮∈鼙粰z工件的材料以及缺陷本身的性質(zhì)、大小、形狀、取向、表面狀態(tài)等多種因素的影響，同時(shí)還與超聲波的自身特性有關(guān) ，因此引入了“當(dāng)量”---相當(dāng)?shù)牧窟@個(gè)概念作為定量衡量缺陷大小的標(biāo)準(zhǔn)。,.,此外，根據(jù)超聲檢測(cè)的結(jié)果判

5、斷缺陷的性質(zhì)（定性）問(wèn)題尚未很好解決，目前還主要是依靠檢測(cè)人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)水平以及對(duì)被檢工件的材料特性、加工工藝特點(diǎn)、使用狀況等的了解來(lái)進(jìn)行綜合的主觀判斷。,超聲脈沖反射法檢測(cè)的一般步驟,①超聲檢測(cè)面的選擇------當(dāng)超聲束與工件中缺陷延伸方向垂直，或者說(shuō)與缺陷面垂直時(shí)，能獲得最佳反射，此時(shí)缺陷檢出率最高。因此，在被檢工件上應(yīng)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(cè)面.,,.,.,② 檢測(cè)面的制備----

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

7、變壓器油、潤(rùn)滑脂、甘油、水玻璃（硅酸鈉Na2SiO3）或者工業(yè)膠水、化學(xué)漿糊等作為耦合劑，或者是商品化的超聲檢測(cè)專用耦合劑。 水浸法----超聲探頭與工件檢測(cè)面之間有一定厚度的水層,,常用物質(zhì)20℃時(shí)的聲速和聲阻抗,.,④ 檢測(cè)條件的準(zhǔn)備-----選擇適當(dāng)?shù)某曁絺麅x、超聲探頭、參考標(biāo)準(zhǔn)試塊、采用計(jì)算法時(shí)的計(jì)算程序、距離-波幅曲線或AVG曲線制作、靈敏度補(bǔ)償?shù)?，以及在檢測(cè)前對(duì)儀器的校準(zhǔn)（時(shí)基線校正、起始靈敏度設(shè)定等）。,,對(duì)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(nèi)呈線性，誤差≯5％。水平線性：誤差≯1％。衰減器：80dB以上連續(xù)可調(diào)，步進(jìn)級(jí)每檔≯2dB，精度為任意相鄰12dB誤差在±1dB以內(nèi)，最大累計(jì)誤差≯1dB。,,對(duì)探頭的要求有：晶片面積一般≯500mm2，且任一邊長(zhǎng)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(yīng)有明顯的雙峰。,,對(duì)超聲探傷儀和探頭的系統(tǒng)性能要求

9、有：在達(dá)到所探工件的最大檢測(cè)聲程時(shí)，其有效靈敏度余量應(yīng)≮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(zhǔn)靈敏度下)的要求有，對(duì)于頻率為5MHz的探頭，寬度≯10mm；對(duì)于頻率為2.5MHz的探頭，寬度≯15mm。(4)直探頭的遠(yuǎn)場(chǎng)分辨力應(yīng)≮30dB，斜探頭的遠(yuǎn)場(chǎng)分辨力應(yīng)≮6dB。,標(biāo)準(zhǔn)試塊,鋼板用標(biāo)準(zhǔn)試塊有CBI和CBⅡ。鍛件用標(biāo)準(zhǔn)試塊有CSI，CSⅡ和CSⅢ。焊接接頭用

10、標(biāo)準(zhǔn)試塊有CSK-ⅠA，CSK-ⅡA，CSK-ⅢA，CSK-ⅣA，GS1～GS4和T形等。管件用標(biāo)準(zhǔn)試塊有：管縱向人工缺陷試塊和管橫向人工缺陷試塊。,對(duì)比試塊,對(duì)比試塊的外形尺寸和表面粗糙度應(yīng)能代表被檢工件的特征，試塊厚度應(yīng)與被檢工件的厚度相對(duì)應(yīng)。如果涉及到檢測(cè)兩種或兩種以上不同厚度部件焊接接頭時(shí)，試塊厚度應(yīng)由其最大厚度來(lái)確定,超聲檢測(cè)靈敏度補(bǔ)償,耦合補(bǔ)償 ： 在檢測(cè)和缺陷定量時(shí)，對(duì)表面粗糙度引起的耦合損失進(jìn)行補(bǔ)償。衰減補(bǔ)償 ： 檢

11、測(cè)和缺陷定量時(shí)，對(duì)材質(zhì)衰減引起的檢測(cè)靈敏度下降和缺陷定量誤差進(jìn)行補(bǔ)償。曲面補(bǔ)償： 對(duì)檢測(cè)面是曲面的工件，采用曲率半徑與工件相同或相近的對(duì)比試塊，通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)進(jìn)行曲面補(bǔ)償。,.,⑤檢測(cè)掃查-----在被檢工件的檢測(cè)面上使用超聲探頭進(jìn)行掃查，應(yīng)確保超聲束能覆蓋所有被檢查的區(qū)域。,.,⑥缺陷評(píng)定-----對(duì)發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)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(zhǎng)度）的評(píng)定并作出標(biāo)記，必要時(shí)還需要判定缺陷的性質(zhì)或種類

12、，亦即定性評(píng)定。,,缺陷類型 缺陷類型主要分為點(diǎn)狀、線狀、體積狀、平面狀和多重性五種缺陷缺陷類型識(shí)別：一般是通過(guò)探頭從兩個(gè)方向掃查(即前后和左右掃查)，觀察其回波動(dòng)態(tài)波形來(lái)進(jìn)行的。必要時(shí)，宜采用兩種以上聲束方向作多種掃查，包括前后、左右、轉(zhuǎn)動(dòng)和環(huán)繞掃查，以此對(duì)各種超聲信息進(jìn)行綜合評(píng)定來(lái)識(shí)別缺陷。,缺陷性質(zhì)的估判程序,無(wú)價(jià)信號(hào) ： 凡反射波幅低于評(píng)定線或按本部分判斷為合格的缺陷信號(hào)原則上不予定性。波幅超標(biāo)信號(hào)1 凡可判斷為點(diǎn)狀的

13、缺陷一般不予定性。波幅超標(biāo)信號(hào)2 凡判定為線狀、體積狀、平面狀或多重性的缺陷，應(yīng)進(jìn)一步測(cè)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(dòng)態(tài)波形、回波包絡(luò)線和掃查方法等參數(shù)，同時(shí)結(jié)合工件結(jié)構(gòu)、坡口形式、材料特性、焊接工藝和焊接方法進(jìn)行綜合判斷，盡可能定出缺陷的實(shí)際性質(zhì)。,缺陷性質(zhì)估判的依據(jù),①工件結(jié)構(gòu)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