前言：今天的小課堂我們要講的是五種常規(guī)無損檢測方法中的一種超聲波檢測(UT)。超聲波檢測適用于金屬、非金屬和復(fù)合材料等多種試件的無損檢測，缺陷定位準(zhǔn)確，檢測成本低，速度快，設(shè)備輕便。

 

　　視頻：超聲波探傷原理簡介

 

 

 

　　一、原理與簡介

 

　　超聲波探傷是利用超聲能透入金屬材料的深處，并由一截面進(jìn)入另一截面時，在界面邊緣發(fā)生反射的特點(diǎn)來檢查零件缺陷的一種方法，當(dāng)超聲波束自零件表面由探頭通至金屬內(nèi)部，遇到缺陷與零件底面時就分別發(fā)生反射波，在熒光屏上形成脈沖波形，可以通過這些脈沖波形來判斷缺陷位置和大小。

 

　　圖：超聲探傷原理示意圖

 

 

　　超聲波檢測按照其原理可分為缺陷回波法、穿透法、共振法。按波形分可分為縱波、橫波、表面波和板波等?？v波是用來探測金屬鑄錠、坯料、中厚板、大型鍛件和形狀比較簡單的制件中所存在的缺陷；橫波是探測管材中的周向和軸向裂縫、劃傷、焊縫中的氣孔、夾渣、裂縫、未焊透等缺陷；表面波可探測形狀簡單的鑄件上的表面缺陷；板波可探測薄板中的缺陷。

 

　　圖：縱波&橫波示意圖

 

 

　　二、檢測過程

 

　　超聲檢測方法可采用多種檢測技術(shù)，每種檢測技術(shù)在實(shí)施過程中，都有其需要考慮的特殊問題，其檢測過程也各有特點(diǎn)。但各種超聲檢測技術(shù)又都存在著通用的技術(shù)問題。其檢測過程也大致可分為以下幾步：

 

 

　　1、試件的準(zhǔn)備

 

　　為了提高檢測結(jié)果的可靠性，應(yīng)對受檢件的材料牌號、性能，制造方法和工藝特點(diǎn)，影響其使用性能的缺陷種類及形成原因、缺陷的可達(dá)可能取向及大小、受檢部位受力狀態(tài)及檢收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了解。

 

　　2、檢測條件的確定，包括超聲波檢測儀、探頭、試塊等的選擇

 

　　入射方向的選擇應(yīng)使聲束中心線與缺陷延伸平面，特別是與可達(dá)受力方向垂直的缺陷面盡可能地接近垂直，并力求得到缺陷可達(dá)信號，此外，為避免被探工件形狀和結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生反射或變型信號對缺陷的判別造成困難，入射方向還應(yīng)選擇在不會出現(xiàn)這些干擾信號的方向上。必要時應(yīng)從正、反兩面進(jìn)行檢查。

 

 

　　探頭的選擇也是尤為重要的。作為超聲檢測的重要工具，探頭的種類很多，結(jié)構(gòu)型式也各不相同。檢測前應(yīng)根據(jù)被檢對象的形狀、衰減情況和技術(shù)要求來選擇探頭。探頭的選擇包括選擇探頭型式、頻率、晶片尺寸和斜探頭的折射角(K值)等。一般根據(jù)工件的形狀和可能出現(xiàn)缺陷的部位、方向等條件來選擇探傷方法，一旦方法確定，應(yīng)采用什么型式的探頭也就確定了。

 

 

　　3、檢測儀器的調(diào)整

 

　　在儀器開始使用時，對儀器的水平線性和垂直線性進(jìn)行測定。時基線刻度可按比例調(diào)節(jié)為代表脈沖回波的水平距離、深度或聲程。

 

　　4、掃查

 

　　掃查一般考慮兩個原則，一是保證試件的整個檢查區(qū)有足夠的聲束覆蓋以避漏檢；二是掃查過程中聲束入射方向始終符合所規(guī)定的要求。一般標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定掃查速度不得大于150mm／s。且在掃查過程中應(yīng)給探頭以適當(dāng)?shù)暮鸵恢碌膲毫?，保持探頭移動平穩(wěn)，掃查過程中，探頭的方向應(yīng)嚴(yán)格按照掃查方式的規(guī)定(斜射探頭尤應(yīng)注意)。

 

 

　　因?yàn)樘筋^移動方向的改變對于單探頭探傷，將因入射波的方向改變而使缺陷檢出靈敏度變化；對于雙探頭法探傷，則可使反射或透射波不能為另一探頭接收。所以為免漏檢，每次掃查應(yīng)有一定比例的聲束覆蓋率。

 

　　5、缺陷的評定

 

　　缺陷的具體評定方法，這里我們就省略了。有興趣的朋友可以查閱對應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。

 

　　6、結(jié)果記錄與報(bào)告的編寫

 

　　三、優(yōu)缺點(diǎn)

 

　　1、主要優(yōu)點(diǎn)

 

　　穿透能力強(qiáng)，探測深度可達(dá)數(shù)米；靈敏度高，可發(fā)現(xiàn)與直徑約十分之幾毫米的空氣隙反射能力相當(dāng)?shù)姆瓷潴w；在確定內(nèi)部反射體的位向、大小、形狀及等方面較為準(zhǔn)確；可立即提供缺陷檢驗(yàn)結(jié)果；操作安全，設(shè)備輕便。

 

　　2、主要缺點(diǎn)

 

　　超聲波探傷對缺陷的顯示不直觀，探傷技術(shù)難度大，容易受到主、客觀因素的影響，對粗糙、形狀不規(guī)則、小、薄或非均質(zhì)材料難以檢查；對所發(fā)現(xiàn)缺陷作十分準(zhǔn)確的定性、定量表征仍有困難；不適合有空腔的結(jié)構(gòu)。

 

 

　　內(nèi)容摘自：檢驗(yàn)在線公眾號，更多有關(guān)金屬探傷內(nèi)容可以參考《金屬硬度檢測方法有哪些？》一文。