超声波探伤基础知识

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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