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超声波检测方法

文章出处:赢德体育官方网站 人气:发表时间:2020-12-05 08:24

  超声波检测方法按原理分类,可分为脉冲反射法、穿透法、共振法和TOFD法。

  超声波探头发射脉冲波到被检试件内,根据反射波的情况来检测试件缺陷的方法,称为脉冲反射法。脉冲反射法包括缺陷回波法、底波高度法和多次底波法。

  (1)缺陷回波法:根据仪器示波屏上显示的缺陷波形进行判断的方法,称为缺陷回波法。该方法是反射法的基本方法。

  (2)底波高度法:当试件的材质和厚度不变时,底面回波高度应是基本不变的。如果试件内存在缺陷,底面回波高度会下降甚至消失,这种依据底面回波的高 度变化判断试件缺陷情况的检测方法,称为底波高度法。底波高度法的特点在于同样投影大小的缺陷可以得到同样的指示,而且不出现盲区,但是要求被探试件的探 测面与底面平行,耦合条件一致。由于该方法检出缺陷定位定量不便,灵敏度较低,因此,实用中很少作为一种独立的检测方法,而经常作为一种辅助手段,配合缺 陷回波法发现某些倾斜的和小而密集的缺陷,锻件探伤中常用:如由缺陷引起的底波降低量。

  (3)多次底波法:当透入试件的超声波能量较大,而试件厚度较小时,超声波可在探测面与底面之间往复传播多次,示波屏上出现多次底波B1、B2、 B3。如果试件存在缺陷,则由于缺陷的反射以及散射而增加了声能的损耗,底面回波次数减少,同时也打乱了各次底面回波高度依次衰减的规律,并显示出缺 陷回波。这种依据底面回波次数而判断试件有无缺陷的方法,即为多次底波法。

  穿透法是依据脉冲波或连续波穿透试件之后的能量变化来判断缺陷时情况的一种方法。穿透法常采用两个探头,一个作发射用,一个作接收用,分别放置在试件的两侧进行探测。

  若声波(频率可调的连续波)在被检工件内传播,当试件的厚度为超声波的半波长的整数倍时,将引起共振,仪器显示出共振频率,用相邻的两个共振频率之 差。当试件内存在缺陷或工件厚度发生变化时,将改变试件的共振频率。依据试件的共振特性,来判断缺陷情况和工件厚度变化情况的方法称为共振法。共振法常用 于试件测厚。通常常用的测厚仪为双晶直探头脉冲反射法,与A型脉冲反射式超声波探伤仪原理相同。

  TOFD是TimeofFlightDiffraction的第一个英文字母的缩写,中文简称衍射时差法。是上世纪七十年代由英国哈威尔无损检测中心 根据超声波衍射现象首先提出来的,检测时使用一对或多对宽声束纵波斜探头,每对探头相对焊缝对称布置(一发一收)。声束覆盖检测区域,遇到缺陷时产生反射 波和衍射波。探头同时接收反射波和衍射波,通过测量衍射波传播时间,利用三角方程来确定出缺陷的尺寸和位置。

  波形判断法(经验法)常见缺陷的回波特征:(1)钢锻件中的粗晶与疏松--多以杂波、丛状波形式或底波高度损失增大、底波反射次数减少等形式出现。(2)棒材的中心裂纹--在沿圆周面作360径向纵波扫查时,由于裂纹的辐射方向性,其反射波幅有高低变化并有不同程度的游动,在沿轴向扫查时,反射波幅度和位置变化不大并显示有一定的延伸长度。(3)锻件中的裂纹--由于裂纹型缺陷内含物多有气体存在,与基体材料声阻抗差异较大,超声反射率高,缺陷有一定延伸长度,起波速度快,回波前沿陡峭,波峰尖锐,回波后沿斜率很大,当探头越过裂纹延伸方向移动时,起波迅速,消失也迅速。(4) 钢锻件中的白点--波峰尖锐清晰,常为多头状,反射强烈,起波速度快,回波前沿陡峭,回波后沿斜率很大,在移动探头时回波位置变化迅速,此起彼伏,多处于 被检件例如钢棒材的中心到1/2半径范围内,或者钢锻件厚度最大的截面的1/4~3/4中层位置,有成批出现的特点(与炉批号和热加工批有关)。当白点数量多、面积大或密集分布时,还会导致底波高度显著降低甚至消失。(5)锻件中的非金属夹杂物--多为单个反射信号,起波较慢,回波前沿不太陡峭,波峰较圆钝,回波后沿斜率不太大并且回波占宽较大。(6)钛合金锻件中的高密度夹杂物(例如钨、钼)--多为单个反射信号,回波占宽不太大,但较裂纹类要大些,回波前沿较陡峭,后沿斜率较大,当改变探测频率和声束直径时,其反射当量大小变化不大(如为大晶粒或其他组织反射在这种情况下回波高度将有显著变化)。(7)铸件或焊缝中的气孔--起波快但波幅较低,有点状缺陷的特征。(8)焊缝中的未焊透--多为根部未焊透(如V型坡口单面焊时钝边未熔合)或中间未焊透(如X型坡口双面焊时钝边未熔合),一般延伸状况较直,回波规则单一,反射强,从焊缝两侧探伤都容易发现。(9)铸件或焊缝中的夹渣--反射波较紊乱,位置无规律,移动探头时回波有变化,但波形变化相对较迟缓,反射率较低,起波速度较慢且后沿斜率不太大,回波占宽较大。

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