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超声波探伤基础知识

深圳市博斯特电子仪器有限公司

2022/4/11 9:02:11

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检测方法。它可以检查金属材料、部分非金属材料的表面和里面缺陷,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、成本低等。  



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。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和底波。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、缺陷波和底波。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和缺陷波。

  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。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。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、缺陷波。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和端角波。

  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。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、缺陷波。探伤时,仪器的探头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。



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。


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,其余声能传至工件底面产生底面反射波。因此,探伤波形中T~S1、S1~F及F~B之间的距离,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,以免二次界面反射S2出现在工件底波之前。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。


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