《脉冲反射法超声波探伤通用技术》.doc

第6章 脉冲反射法超声检测通用技术 （共6大部分） 6.1 检测面的选择和准备 检测面的选择应考虑以下几个方面： 1 检测面应是平面或规则面的工件表面； 2 检测面的粗糙度应≤6.3μm，表面应清除杂物，松动氧化皮，毛刺，油污等。 3 被检测缺陷的位置、取向； 4 入射声束应尽可能垂直于缺陷反射面； 5 被检工件的材质、坡口形式、焊接工艺等； 6 根据探头的晶片尺寸、K值等确定检测面宽度； 7 工件侧面反射波的影响； 8 变型波的影响等。 6.2 仪器与探头的选择 一、探伤仪选择 仪器和各项指标要符合检测对象标准规定的要求（比如一些规程要求可记录的探伤仪）。 其次可考虑检测目的，如对定位要求高时，应选择水平线性误差小的仪器， 选择数字式探伤仪更好。对定量要求高时，应选择垂直线性误差小，衰减器精度高的仪器，对大型工件或粗晶材料工件探伤，可选择功率大，灵敏度余量高，信噪比高，低频性能好的仪器。对近表面缺陷检测要求高时，可选择盲区小，近区分辨好的仪器。 主要考虑：灵敏度、分辨力、定量要求，定位要求和便携、稳定等方面。 JB/T4730.3-2005对探伤仪的规定：（看标准3.2.2.1） 二、探头选择 1. 型式选择：原则为根据检测对象和检测目的决定： 如：焊缝——斜探头 钢板、铸件——直探头 钢管、水浸板材——聚焦探头（线、点聚集） 近表面缺陷——双晶直探头 表面缺陷——表面波探头 2. 探头频率选择 超声波检测灵敏度一般是指检测最小缺陷的能力，从统计规律发现当缺陷大小为时，可稳定地发现缺陷波，对钢工件用2.5~5MHZ，λ为：纵波2.36~1.18，横波1.29~0.65，则纵波可稳定检测缺陷最小值为：0.6~1.2mm之间，横波可稳定检测缺陷最小值为：0.3~0.6之间。 这对压力容器检测要求已能满足。 故对晶粒较细的铸件、轧制件、焊接件等常采用2.5~5MHZ。 对晶粒较粗大的铸件、奥氏体钢等因会出现许多林状反射，（由材料中声阻抗有差异的微小界面作为反射面产生的反射），也和材料噪声干扰缺陷检测，故采用较低的0.5~2.5MHZ的频率比较合适，主要是提高信噪比，减少晶粒反射。 此外应考虑检测目的和检测效果，如从发现最小缺陷能力方面，可提高频率，但对大工件因声程大频率增加衰减急剧增加。对粗晶材料如降低频率，且减小晶片尺寸时，则声束指向性变坏，不利于检测远场缺陷，所以应综合考虑。 3. 晶片尺寸选择： 原则：①晶片尺寸要满足标准要求，如满足JB/T4730-2005要求，即晶片面积≤500mm2，任一边长≤25mm。 ②其次考虑检测目的，有利于发现缺陷，如工件较薄，则晶片尺寸可小些，此时N小。铸件、厚工件则晶片尺寸可大些，N大、θ0小。发现远距离缺陷能力强。 ③考虑检测面的结构情况 如对小型工件，曲率大的工件复杂形状工件为便于耦合要用小晶片，对平面工件，晶片可大一些。 4. 斜探头K值选择： 原则：①保证声束扫到整个检测断面，对不同工件形状要具体分析选择。 ②尽可能使检测声束与缺陷垂直，在条件许可时，尽量用K大些的探头。薄工件K大些，厚工件K可小些。 ③根据检测对象选K： 如单面焊根部未焊透，选K=0.7-1.5，即在K=0.84-1时检测灵敏度最高 5.探头带宽的选择 JB/T4730.3-2005对探头的规定：（看标准3.2.2.2） 6.3 耦合剂的选用 6.3.1耦合就是实现声能从探头向工件的传递，它可用探测面上声强透过率来表示耦合的好坏，声强透过率高，表示声耦合好。 耦合剂——在工件与探头之间表面，涂敷液体、排除空气，实现声能传递该液体即耦合剂。 实际耦合剂声阻抗在1.5~2.5×106公斤/米2，而钢声阻抗为45×106公斤/米2。所以靠耦合剂是很难补偿曲面和粗糙表面对探测灵敏度的影响。 水银耦合效果最好，声阻抗为：19.8×106kg/m2与钢接近，但有毒、很贵，故不推荐。 对耦合剂的要求： ①对工件表面和探头表面有足够浸润性，并既有流动性，又有附着力强，且易清洗。 ②声阻抗大，应尽量和被检工件接近。 ③对人体无害，对工件无腐蚀作用。 ④来源广，价格低廉。 ⑤性能稳定。 6.3.2影响声耦合的主要因素 耦合层厚度d： 在均匀介质中：（看教材36页式2-37和2-38） 根据均匀介质中异质薄层对声波的反射特性，其声压反射率r为： 当d=n· 即半波长整数倍时声压透射率为1，几乎无反射，声能全部透射。好象不存在异质薄层一样。 当d=（2n+1） 即四分之一波长奇数倍时，声压透射率最低，反射率最高。 这样的结论对于工件里面的缝隙缺陷检出率具有实际意义。 在非均匀介质中，根据教材37页2.39式，当d=n时，声强透射率达到，好像