超声波微裂纹检测.doc

.超声微裂纹检测技术 超声波检测采用高频率、高定向声波来测量材料的厚度、发现隐藏的内部裂纹，分析诸如金属、塑料、复合材料、陶瓷、橡胶以及玻璃等材料的特性。超声波仪器使用人耳听力极限之外的频率，向被检测材料内发射短脉冲声能，而后仪器监测和分析经过反射或透射的声波信号来获取检测结果。 超声导波方法可细分为接触式检测方法、非接触式检测方法，其作用机理为当超声入射至被测工件时，产生反射波，根据反射波的时间及形状来判断工件的裂纹。这种检测方法有时会产生盲区，发生阻塞现象，不能发现近距离裂纹。它常用于管道内壁的裂纹检测，能较为精确的判断出裂纹位置、周向开口裂纹长度、管壁减薄程度及裂纹截面积。目前主要采用激光超声技术、超声红外热成像技术。超声波检测微裂纹技术原理：利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波，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，声波将绕过缺陷而不能反射，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。利用表面波测定裂纹深度有2种方法：（1）表面波入射到上表面开口裂纹时，会产生一个反射回波，其波高与裂纹深度有关，当裂纹深度较小时，波高随裂纹深度增加而升高，这种方法只适用于测试深度较小的表面裂纹。当裂纹深度超过2倍波长时，测试误差较大。（2）利用表面波在裂纹开口处和尖端处产生的2个反射回波及回波前沿所对应的一起水平刻度差值来确定裂纹深度，此法适用于深度较大的裂纹。裂纹深度太小，裂纹表面过于粗糙会导致测试误差增加。如果裂纹中充满了油和水，误差会更大。 相控阵检测是一种特殊的超声检测技术。它使用复杂的多晶片阵列探头及功能强大的软件来操控高频声束，使其通过被检测材料，并显示保真（或几何校正）的回波图像。所生成的材料内部结构的图像类似于医用超声波图像。对诸如关键金属结构、管道焊接、航空航天复合材料等的检测，相控阵技术所提供的附加信息是非常有价值的。超声检测技术的方法：脉冲反射法、衍射时差法、穿透法、共振法。超声检测的主要特性：(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，声波将绕过缺陷而不能反射;(2)波声的指向性好，频率越高，指向性越好，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(1兆赫兹)的超声波所传播的能量，相当于振幅相同而频率为1000HZ(赫兹)的声波的100万倍。超声检测微裂纹的影响因素：超声波探伤检测影响因素在超声波探伤检测技术的应用过程中，常见的影响因素包括环境因素、技术因素、人为因素以及管理因素等等。从技术性因素的层面来看，除了受现有的超声波检测技术发展本身局限性的限制外，同时也受所采用的设备等的影响，又如，从所采用的探伤方法的角度来看，如果在检测工作进行中，存在着探头K值选择不合理的情况，仪器扫描调节方法不当，探头的扫描速度控制不科学等等都会导致探头扫描中出现声束覆盖面积不够的问题，进而影响了超声波探伤检测工作水平的提高。从人为因素的层面来看，如果操作人员本身由于外界环境或者自身内在问题导致在超声波探伤检测过程中存在个人情绪管理问题，就可能导致在检测工作进行中责任性差，甚至存在故意犯错的情况。从环境因素的层面来看，如果在超声波检测中作业场地狭小或者比较危险， 尤其是在检验标准应用和被检测对象特性相差大的情况下，就不利于超声波探伤检测工作的实施。除此以外，检验材料本身也会对超声波探伤检测产生影响，如耦合剂的黏度太低，探伤表面 清理工具不合理选用导致探伤面清理方面的问题等等。在管理过程中如果不注意被检测对象的标记管理，也会导致对超声波探伤检测工作质量的负面影响。简而言之，超声波探伤检测若存在检测管理制度不严密，检测人员责任落实差等等都会对工作效果产生影响。利用超声检测裂纹的优点：(1)超声波的声束能集中在特定的方向上，在介质中沿直线传播，具有良好的指向性;(2)超声波在介质中的传播过程中，会发生衰减和散射;(3)超声波在异种介质的界面上将产生反射、折射和波型转换。利用这些特性，可以获得从缺陷界面反射回来的反射波，从而达到探测缺陷的目的;(4)超声波的能量比声波大得多;(5)超声波在固体中的传输损失小，探测深度大。由于超声波在异质界面上会发生反射、折射等现象，尤其不能通过气体与固体的界面。如果金属中有气孔、裂纹、分层之类的缺陷(缺陷中有气体)或夹渣之类的缺陷(缺陷中有异种介质)，超声波传播到金属与缺陷的界面处，就会全部或部分被反射。反射回来的超声波被探头接收，通过仪器内部的电路处理，在仪器的荧光屏上就显示出不同高度和有一定间距的波形。探伤人员则根据波形的变化特征，判断缺陷在工件中的深度、大小和类型。缺点：超声波探伤对缺陷的显示不直观，探伤技术难度大，容易受到主、客观因素的影响，以及探伤结果不便保存等，使超声波探伤也有其局限性。1黄潜,彭家宁,陈湘宁,施锦奎.岩滩水电厂转轮叶片裂纹处理中的超声波检测.广西电力.2002.42董瑞琴，何喜，刘永安.叶片深根裂纹的原位超声波检测.试验研究.2016.38(1)3敦怡,师小红,王广龙,周兆英.微纳米级裂纹的非线性超声检测.光学精密工程.2011,19(1)4陈金国,仓恒川,谢超军.钻铤螺纹疲劳裂纹的超声波检测.石油矿场机械.2003,32(3):65-685谢超军,仓恒川.超声波技术在钻杆90台阶端疲劳裂纹检测中的应用.西部探矿工程.2008,116安环君，张景滨，褚长春.水轮发电机螺栓、螺母螺纹根部裂纹超声波检测方法探讨.机械工程