超声波探伤知识大全

分享到:
点击量: 136989

超声波探伤简介

  超声波探伤是利用超声波在物体中的传播、反射和衰减等物理特性来发现缺陷的一种无损检测方法。它可以检查金属材料、部分非金属材料的表面和内部缺陷,如焊缝中裂纹、未熔合、未焊透、夹渣、气孔等缺陷。超声波探伤具有灵敏度高、设备轻巧、操作方便、探测速度快、成本低、对人体无害等优点,但对缺陷进行定性和定量的准确判定方面还存在着一定的困难。

  

超声波探伤的主要特性

  1、超声波在介质中传播时,在不同质界面上具有反射的特性,如遇到缺陷,缺陷的尺寸等于或大于超声波波长时,则超声波在缺陷上反射回来,探伤仪可将反射波显示出来;如缺陷的尺寸甚至小于波长时,声波将绕过射线而不能反射;

  2、波声的方向性好,频率越高,方向性越好,以很窄的波束向介质中辐射,易于确定缺陷的位置。

  3、超声波的传播能量大,如频率为1MHZ(100赫兹)的超生波所传播的能量,相当于振幅相同而频率为1000HZ(赫兹)的声波的100万倍

  

超声波探伤的基本方法

  在超声波探伤中有各种探伤方式及方法。按探头与工件接触方式分类,可将超声波探伤分为直接接触法和液浸法两种。

  一、直接接触法

  使探头直接接触工件进行探伤的方法称为直接接触法。使用直接接触法应在探头和被探工件表面涂有一层耦合剂,作为传声介质。常用的耦合剂有机油、变压器油、甘油、化学浆糊、水及水玻璃等。焊缝探伤多采用化学浆糊和甘油。由于耦合剂层很薄,因此可把探头与工件看作二者直接接触。

  直接接触法主要采用A型脉冲反射法探伤仪 ,由于操作方便,探伤图形简单,判断容易且探伤灵敏度高,因此在实际生产中得到广泛应用。

  1.垂直入射法

  垂直入射法(简称垂直法)是采用直探头将声束垂直入射工件探伤面进行探伤的方法。由于该法是利用纵波进行探伤,故又称纵波法,如图8-7所示。当直探头在工件探伤面上移动时,经过无缺陷处探伤仪示波屏上只有始波T和底波B,如图8-7a。若探头移到有缺陷处,且缺陷的反射面比声束小时,则示波屏上出现始波T、缺陷波F和底波B,如图8-7b。若探头移至大缺陷(缺陷比声束大)处时,则示波屏上只出现始波T和缺陷波F ,如图8-7c。

  显然,垂直法探伤能发现与探伤面平行或近于平行的缺陷,适用于厚钢板、轴类、轮等几何形状简单的工件。

  2.斜角探伤法

  斜角探伤法(简称斜射法)是采用斜探头将声束倾斜入射工件探伤面进行探伤的方法。由于它是利用横波进行探伤,故又称横波法,如图8-8所示。当斜探头在工件探伤面上移动时,若工件内没有缺陷,则声束在工件内径多次反射将以“w”形路径传播,此时在示波屏上只有始波T,如图8-8a。当工件存在缺陷,且该缺陷与声束垂直或倾斜角很小时,声束会被缺陷反射回来,此时示波屏上将显示出始波T、缺陷波F,如图8-8b。当斜探头接近板端时,声束将被端角反射回来,此时在示波屏上将出现始波T和端角波B,如图8-8c。

  斜角探伤法能发现与探侧表面成角度的缺陷,常用于焊缝、环状锻件、管材的检查。在焊缝探伤中,有时也采用一发一收两个斜探头,并用专门夹具固定成组,对焊缝进行所谓串列式扫查,称串列斜角探伤法,如图8-9所示。前边为发射探头,其发射声束遇缺陷时,产生的反射波会被后边的接收探头所接收,从而在示波屏上出现示波T、缺陷波F。探伤时,仪器的探头必须处在一发一收的工作状态。串列斜角探伤对垂直于探伤面且具有平滑反射面的缺陷检查非常有效。

  二、液浸法

  液浸法是将工件和探头头部浸在耦合液中,探头不接触工件的探伤方法。根据工件和探头浸没方式,分为全没液浸法、局部液浸法和喷流式局部液浸法等。其原理如图8-10所示。

  液浸法当用水作耦合介质时,称作水浸法。水浸法探伤时,探头常用聚焦探头。超声波从探头发出后,经过耦合层再射到工件表面,有一部分声能将被工件表面反射回来而形成一次界面反射波S1 。同时大部分声能传入工件,若工件中存在缺陷时,传入工件的声能的一部分被缺陷反射形成缺陷反射波F,其余声能传至工件底面产生底面反射波B。因此,探伤波形中T~S1、S1~F及F~B之间的距离,各对应于探头到工件底面之间各段的距离。当改变探头位置时,探伤波形中T~S1的距离也将随之改变,而S1~F、F~B的距离则保持不变。

  用液浸法探伤时,应注意使探头和工件之间耦合介质层有足够厚度,以避免二次界面反射S2出现在工件底波B之前。一般要求探头到工件表面的距离应在工件厚度的1/3以上。

  液浸法探伤由于探头与工件不直接接触,因而它具有探头不易磨损,声波的发射和接收比较稳定等优点。其主要缺点是,它需要一些辅助设备,如液槽、探头桥架、探头操纵器等。另外,由于液体耦合层一般较厚,因而声能损失较大。

  

超声波探伤的步骤

  一、直探头

  1. 仪器设置:

  (1) 基本主菜单

  ① 范围:根据工件的厚度确定

  ② ②声速为5920米/秒

  (2) 斜探头主菜单

  ①探头角度为“0

  2. 仪器校准

  (1) 将探头偶合到CSK-ⅢA试块上,调节探头零点,使一次底波和二次底波分别对应相对水平刻度,此时探头零点显示值即为该值探头零点(如果不校准,一般设为0.8-09)

  3.测量

  ①范围:当厚度较小时,一般范围为厚度的五倍;当厚度较大时范围为厚度的2倍

  ②如果材料厚度较大时,主要看始波与一次回波之间有没有超过标准的波或一次回波下降程度。

  ③如果材料厚度较小时,主要看一次回波与二次回波之间有没有超过标准的波或一次回波下降程度。有时需要看一次回波后面有无缺陷波

  二、斜探头

  1. 仪器设置

  (1) 基本主菜单

  ① 范围:100

  2. 仪器校准

  ① 将探头偶合到CSK-Ⅰ试块相应位置,调节探头零点,使100圆弧和50圆弧反射波分别对应相应的水平刻度,此时的探头零点显示值即为该斜探头零点,同时读出此时探头的前沿,记录并输入仪器

  ② 将探头偶合到K值校准位置,找到*高波,如此时探头前沿对应的刻度值与K 值吻合,则K值校准完毕,如误差大于0.1,则该探头不再使用

  3. 测量

  (1)基本主菜单

  ①当使用一次波测量时,范围为≥ d²+k²d² ;当使用一次波测量时,范围为≥2 d²+k²d²

  ②声速为3230米/秒

  ③输入已经校正的该探头延时

  (2)斜探头主菜单

  ① 探头角度为“校准值”

  ② 厚度≧材料厚度

  (2) 进行测量

  ①只要在相应的灵敏度下,有波出现即为伤波,同时根据DAC曲线或计算法给缺陷定性定量