UT检测第5章 超声检测方法

1,第5章超声检测方法分类与特点,刘燕魁淄博安信燃气工程检测有限公司2011.10,2,第5章超声检测方法分类与特点,超声波探伤方法按波的类型可分为脉冲波法和连续波法，按探伤方法原理可分为反射法、穿透法和共振法，按波形可分为纵波法、横波法、表面波法、板波法和爬波法，按耦合方式可分为直接接触法和液浸法，按探头个数可分为单探头法、双探头法和多探头法，现将各种探伤方法分类列于下图4.1：,3,超声波探伤方法图例4-1.doc,4,5.1按原理分类的超声检测方法超声检测方法按原理分类，可分为脉冲反射法、衍射时差法（TOFD）、穿透法和共振法。,5,5.1.1脉冲反射法超声波探头发射脉冲波到被检工件内，通过观察来自内部缺陷或工件底面反射波的情况来对工件进行检测的方法，称为脉冲反射法。脉冲反射法包括缺陷回波法、底波高度法、多次底波法。,6,1.缺陷回波法以回波传播时间(横坐标)对缺陷定位，以回波幅度（纵坐标）对缺陷定量。T始波（校零时始波前沿置于零，校零后始波前沿置于零刻度前。）F伤波（缺陷面积大于声束截面，只有F1;缺陷面积小于声束截面，视声能衰减情况，会出现F1F2F3）B底波（底波回波情况视扫描比例、有无缺陷及缺陷尺寸相对于声束截面大小。）,7,2.底波高度法当工件材质和厚度不变时，底面回波高度应是基本不变的。如果工件内存在缺陷，底面回波高度会下降甚至消失。波高变化取决于声束截面和缺陷相对大小以及探头和缺陷的相对位置。实用中很少作为一种独立的检测方法，经常作为辅助手段配合缺陷回波法一起检测。,8,3.多次底波法对厚度不大、形状简单、检测面与底面平行的工件超探时，超声波可在检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、B4。有缺陷时，由于缺陷的反射和散射造成声能的衰减，会发生下列变化：底面回波次数减少；打乱了各次底波回波高度依次衰减的规律（叠加效应）；显示缺陷回波，改变了回波间距。,9,5.1.3穿透法穿透法是采用一发一收双探头分别放置在工件相对的两端面，依据脉冲波或连续波穿透工件后的能量变化来检测工件的方法。30多年前（80标准前），球罐RT检测一般采用X射线拍片，不是100检测，也不提前划线，为保证对位贴片准确，不出现白头片，一般照几张后就用穿透法找最大回波中心定位。,10,5.1.4共振法依据工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。用于工件测厚，现已很少使用。,11,5.2 A型显示和超声成像5.2.1 A型显示A型显示是一种波形显示，是将超声信号的幅度与传播时间的关系以直角坐标的形式显示出来，横坐标代表声波的传播时间，纵坐标代表信号幅度。目前特种设备行业执行的JB/T4730-2005标准规定的就是A型脉冲反射法超声检测。采用该方法时，检测结果受检测人员的素质、经验等人为因素较多。,12,5.3按波形分类的超声检测方法根据采用的检测波型，可分为纵波法、横波法、表面波法、板波法、爬波法等。5.3.1纵波法1.纵波直探头法（又叫 垂直入射法，简称垂直法）X3N，可用当量计算法调整灵敏度及评定缺陷。采用双晶直探头检测，克服了单直探头盲区影响，适用于检测近表面缺陷和薄壁工件。,13,2.纵波斜探头法将纵波倾斜入射至工件检测面，利用折射纵波进行检测的方法，称为纵波斜探头法。入射角小于第一临界角 I ，工件中既有纵波又有横波，纵波声速快，利用纵波来识别缺陷和定量。对粗晶材料，如A体不锈钢焊接接头UT检测，常采用纵波斜探头法检测。在TOFD检测技术中，使用的探。头一般也为纵波斜探头,14,5.3.2横波法将纵波倾斜入射至工件检测面，利用波形转换得到的横波进行检测的方法，称为横波法。又称斜射法。斜射声束的产生有两种方法：接触法时采用斜探头，入射角在第一临界角和第二临界角之间，则工件中实现纯横波探伤；水浸直探头在水中改变声束入射角度。横波法主要用于焊接接头和管材的检测，是特种设备采用最多的一种方法。检测其他工件时，只作为有效的辅助手段（合同注明）。,15,5.4按探头数目分类的超声检测方法5.4.1单探头法使用一个探头兼做发射和接受。与波束轴线垂直的面状缺陷和立体性缺陷检出效果最好。与波束轴线平行的面状缺陷难以检出。当波束轴线与缺陷倾斜时，则根据倾角的大小，回波很弱或没有回波。,16,5.4.2双探头法使用两个探头（一个发射 ，一个接收）进行检测的方法。1.并列式 两个探头并列放置，检测时两者做同步同向移动，以便发现与检测面倾斜的缺陷。2.交叉式两个探头轴线交叉，交叉点为要检测部位。可用来发现与检测面垂直的面状缺陷。焊缝检测中用以检测横向缺陷。,17,3.V型串列式两探头相对放置同一检测面上，主要用于检测与检测面平行的面状缺陷。4.K型串列式两探头以相同的方向分别放置于工件的上下表面上。主要用于检测与检测面垂直的面状缺陷。5.串列式两探头一前一后，以相同方向放置在同一表面上。主要用于检测与检测面垂直的片状缺陷。如厚焊缝中间未焊透、窄间隙焊缝的坡口未融合等。,18,5.4.3多探头法使用两个以上的探头组合在一起进行检测的方法。主要通过增加声束来提高检测速度或发现各种取向的缺陷。通常与多通道检测仪和自动扫查装置配合。,19,5.5按探头接触方式分类的超声检测方法5.5.1接触法和液浸法探头与工件检测面之间涂有很薄的耦合剂层，因此可以看做为两者直接接触，这种检测方法叫直接接触法，简称接触法。将探头和工件浸于液体中以液体作耦合剂进行检测的方法称为液浸法。当以水作耦合剂时，叫水浸法，包括：全浸没式局部浸没式通水式满溢式,20,1.接触法和液浸法特点比较接触法优点:多为手工操作，操作简单；设备简单，适用于现场检测，成本较低；直接耦合，入射声能损失小，可提供较大的厚度穿透力；在相同检测参数下，检测灵敏度高于液浸法。接触法缺点:手工操作受人为影响因素影响较大，耦合不易稳定，要求被检表面光洁度较高。,21,液浸法优点：探头与被检工件不接触，超声波的发射与接收均较稳定，表面光洁度的影响较小；通过调节探头角度，可方便的改变探头发射的声束方向；盲区小，可检测较薄工件；探头不直接接触工件，磨损小使用寿命长；能实现声束聚焦检测，满足高灵敏度、高分辨率检测需求；易于实现自动化检测，减少影响检测可靠性的人为因素。液浸法缺点：超声波在液体和金属表面的反射，损失了大量能量，需采用较高的增益。当检测高衰减材料或大厚度工件时，可能没有足够的能量（灵敏度余量）。在较高增益下还可能出现噪声干扰。,22,5.6手工检测和自动检测5.6.1手工检测手工检测操作简单易掌握，大量应用于特种设备的各相关行业，JB/T4730.3-2005主要的适用范围即为手工检测。手工检测结果受操作者的人为因素影响较大，在仪器探头等硬件满足工艺的情况下，操作者的责任心、情绪状态、探头扫查方式和手法、技术水平等均会直接影响到缺陷的检出率、缺陷判断的准确率。由于检测过程中超声信号无法连续记录，检测结果的可靠性、复现性难以保证。,23,5.6.2自动检测自动检测使用自动化检测设备，在最少的人工干预下进行并完成检测的全部过程。一般系指采用自动扫查装置，或在检测过程中可自动记录声束位置信息、自动采集和记录数据的检测方式。在自动检测中，检测结果受人为因素影响较小。,24,第5章复习思考题,1.简述超声检测方法的分类情况。P1372.简述脉冲反射法和穿透法，各自优缺点。P137-138/P143脉冲反射法优点：操作简单、缺陷显示直观，辅助于底波高度法和多次底波法，参考参量多，检出率高。脉冲反射法缺点:缺陷回波法存在盲区；底波高度法灵敏度低，定量不准；多次底波法只适用于几何形状简单、厚度不大、检测面与底面平行的工件检测。穿透法：无法定位、定量不准。,25,第5章复习思考题,3.直射纵波检测适用于哪些情况？这种技术有什么优缺点？P148-149/5.3.1.1适用：主要用于铸造、锻压、轧制材料及其制品的检测，也可用于粗晶材料检测。双晶直探头适用于检测近表面缺陷和薄壁工件。优点：穿透力强对晶界反射或散射敏感性不高，可检测工件的厚度是所有波型中最大的；该法对于与检测面平行的缺陷检出效果最佳，缺陷定位方便；在3N以外，可用当量计算法对缺陷进行评定。缺点：单直探头检测，由于盲区和分辨率限制，只能发现工件内部离检测面一定距离以外的缺陷；对垂直于检测