超声波探伤的通用方法和基础技术

精品文档 1欢迎下载 第三章第三章 超声波探伤的通用方法和基础技术超声波探伤的通用方法和基础技术 第一节第一节 超声波探伤方法分类及特点超声波探伤方法分类及特点 超声波探伤的实质是 首先将工件被检部位处于一个超声场中 工件若无不连续分布 如无缺陷等 则超声场在连续介质中的分布是正常的 若工件中存在不连续分布 如有缺 陷等 则超声波在异质界面上产生反射 折射和透射 使超声场的正常分布受到干扰 使 用一定的方法测出这种异常分布相对于正常分布的变化 并找出它们之间变化规律 这就 是超声波探伤的任务 超声波探伤有许多方法 如将它们逐一分类 一般可用以下几种 下面仅以实际探伤中较为常用的方法和特点作一简介 一 脉冲反射法和穿透法一 脉冲反射法和穿透法 超声波在传播过程中遇到缺陷会产生反射 透射及缺陷后侧声影 按以上这些引起声 场异常变化的不同原理 可将检测方法分为脉冲反射和穿透法 又称阴影法 前者以检测 缺陷的反射声压 或声能 大小来确定缺陷量值 后者以测定缺陷对超声波的正常传播的遮 挡所造成的声影大小来确定缺陷的量值 图 3 1 和图 3 2 所示为这两者的工作原理图 目前 超声波探伤中常用脉冲反射法 与穿透法相比 脉冲反射法有如下特点 1 灵敏度高 对于穿透法 只有当超声声压变化大于 20 以上时才有可能检测 它相当于声压只降 低 2dB 由于探头晶片尺寸有一定大小及缺陷本身的声衍射现象 要获得大于 20 声压变化 量 缺陷对声传播遮挡面积已相当大了 对于脉冲反射法 缺陷反射波声压仅是入射声压 的 1 时 探伤仪就已经能够检出 此时 与缺陷反射声压相对应的反射面积是很小的 2 缺陷定位精度高 脉冲反射法可利用缺陷反射波的传播时间 通过扫描速度 即时间轴比例 调节 对缺 超 声 波 探 伤 方 法 直接接触法 液浸法 按缺陷显示方式分 按超声波传播方式分 按探伤工作原理分 按探伤波型分 按超声波耦合方式分 按探头数量分 穿透法 脉冲反射法 连续波法 脉冲波法 A 型显示法 B 型显示法 C 型显示法 单探头法 双探头法 多探头法 纵波法 横波法 表面波法 板波法 精品文档 2欢迎下载 陷进行正确定位 而穿透法只能以观察接收波形高低来确定缺陷面积 而波形所处位置不 能表示缺陷声程 即处于不同部位的相同面积的缺陷 其接收波形高度相等 位置不变 见图 3 3 所示 图 3 1 脉冲反射法探伤原理 图 3 2 穿透法探伤原理 图 3 3 穿透法探测处于不同 部位的缺陷 3 适用于多种探伤技术 脉冲反射法适用性广 配以不同的探头和耦合方式可进行纵波 横波 表面波 板波 及直接接触 液浸法等多种探伤技术 以适应从多方面对各类工件缺陷的探测 4 不需要专门扫查装置现场手工操作方便 穿透法中为保持发收二探头的相对位置 往往需要专用扫查装置 而脉冲反射法单探 头工作时就不需要任何扫 查装置 从而为各种场合 的现场作业带来方便 穿透法的优点往往弥 补了脉冲反射法的不足方 图 3 4 取向不良缺陷的影响 精品文档 3欢迎下载 面 例如 穿透法具有的探伤几乎不存在盲区的优点 可弥补脉冲反射法直接接触探伤因 有较大盲区而不能发现表面缺陷的不足 且对薄工件的探测也较为适宜 再如 穿透法对 形状简单的批量工件判伤简单 操作方便 易实现连续自动探伤且检查速度快 又因其声 程较反射法短 适于探测衰减系数较大的材料 对于取向不良的缺陷 其反射面不与声束垂 直 用脉冲反射法不易检测时 用穿透法反而有较好的探测效果 这是因为取向不良的缺 陷因它有一定指向性 可能造成探头接收不到反射声压 而穿透法中 即使缺陷取向不良 只要它遮挡超声波束的传播 缺陷就能被发现 见图 3 4 所示 脉冲反射法是目前运用最广泛的一种探测方法 就其本身来说 它又可分为许多种方 法 下面我们将择要加以介绍 二 脉冲反射法的种类和特点二 脉冲反射法的种类和特点 脉冲反射法分类如下 1 直接接触纵波脉冲反射法 1 一次脉冲反射法 一次脉冲反射法如图 3 5 所示 图 3 5 直接接触纵波一次反射法 当工件中无缺陷时 荧光屏上只有始波 T 与一次底波 B 当工件中有小缺陷时 始波 与底波之间出现缺陷 F 缺陷波高与其反射面积有关 此时底波幅度会有下降 当工件中 缺陷大于声束直径时 底波消失 荧光屏上只有始波和缺陷波 2 多次脉冲反射法 这是以多次底面脉冲回波为依据进行探伤的一种方法 超声波 在具有平行表面的工件中传播 若无缺陷时 声波经底面反射回探头 一部分能量被探头 接收 得到一次底波 B1 另一部分能量又折回底面再被探头接收 得到二次底波 B2 剩余 能量再折回探头 如此往复多次 得到底面多次回波 直至声能完全耗尽为止 根据多次 脉 冲 反 射 法 直接接触法 液 浸 法 单探头 全没液浸法 局部液浸法 间隙法 纵波法 横波法 表面波法 板波法 双探头 双直探头纵波法 双斜探头横波法 精品文档 4欢迎下载 底波波幅递减的快慢 可用以判断工件材质衰减情况及有无对声能吸收大的缺陷 如图 3 6 所示 也可以用来判断工件中缺陷的严重程度 见图 3 7 所示 图 3 6 用多次脉冲反射法探伤 3 组合双探头脉冲反射法 组合双探头由一发一收两晶片和有机玻璃延迟块组成 可用来减小盲区 有利于发现近表面缺陷 如图 3 8 所示 图 3 7 直接接触纵波多次脉冲反射法 图 3 8 直接接触纵波双探头脉冲反射法 2 斜角探伤法 在脉冲反射法探伤中 将晶片安装在具有一定入射角的有机玻璃斜楔上 使纵波以一 定倾斜角度入射 经波型转换后在工件中获得横波 表面波或板波的探伤方法统称为斜角 探伤法 斜角探伤法可以检测直探头纵波无法发现的缺陷 可适应不同形状工件和不同方 位缺陷的探测 1 横波探伤法 以有机玻璃为斜楔的斜探头 为得到单一折射横波 其纵波入射角 应大于第一临界角 小于第二临界角 对于钢工件而言 入射角应为 27 2 57 6 图 39 为横波斜角探伤示例 精品文档 5欢迎下载 2 表面波探波法 当斜探头有机玻璃斜楔入射角大于第二临界角时 折射声波全部 沿着工件表面传播 形成表面波 3 1 2sk 2R 1L1 R C C sin 式中 为产生表面波时纵波入射角 为第一介质中的纵波声速 为第二介质中 R 1L C 2R C 的表面波声速 对于有机玻璃 钢 则有 图 3 9 横波斜角法 3 65 323042 0 2700 sin 1 R 表面波沿工件表面传播 遇转角或棱角时将有强烈反射回波 曲率越大反射越强 工 件上位于表面的缺陷也相当于有一定曲率的棱角 也有强烈的反射 利用这一原理可用于 工件表面探伤 图 3 10 为轴类表面探伤示例 图 3 10 轴类表面波探伤 3 板波 兰姆波 探伤法 当介质中传播的声波波长与其板厚 t 相当时 则一定入射 角的纵波会在薄板中激励出板波 兰姆波 此时的入射角应满足 3 2 2R 1L1 R C C sin 式中 为第一介质中的纵波声速 为第二介质中的相速度 它可通过与 f t 的关系 1L C 2R C 曲线查出 兰姆波有对称型和非对称型之分 它可在薄板两表面之间传播 用于探测 0 5 5mm 薄 板中的分层 裂纹等缺陷 板材中无缺陷时荧光屏上只有板端面反射波 若有缺陷时 在 相应位置出现缺陷波 其板端面反射波波幅降低 对不同板厚 其入射角不同 故可用可 变角探头进行探伤 图 3 11 为兰姆波探伤示例 精品文档 6欢迎下载 图 3 11 兰姆波探伤 3 液浸法探伤 直接接触法虽然具有方便灵活 耦合层薄 声能损失少等优点 但实际探伤时由于探 头上所施压力大小 耦合层厚度 接触面积大小 工件表面凹坑的填充程度均难以控制 因此 它们的综合影响难以估量 再则 直接接触法探头容易磨损 探测速度慢 因而对 某些批量规则工件宜采用液浸法探伤 便于实现自动化 提高检查速度 1 液浸法的分类及其探伤图形 液浸法就是探头与探测面之间有一层液体传声层 通常以水作为耦合介质 所以也叫水浸法 根据工件和探头的浸没形式 一般可分为全没 液浸 工件 它们的探伤图形是相同的 见图 3 12 所示 图中 S1和 S2分别为液层与工件之间一次界面回波和二次界面回波 B1 B2 B3 为工 件底面多次回波 F1 F2 F3为缺陷多次回波 间隙法见图 3 13 所示 探头与工件之间也有液 水 层 不过水层很薄 厚度为 0 3 0 8mm 因此 它的探伤图形上没有上述两种液浸法带来的界面回波 S 而与直接接 触探伤法图形相同 其特点是耦合层可调节 且不易磨损探头 图 3 12 液浸脉冲多次反射法探伤图形 S2 B3 精品文档 7欢迎下载 图 3 13 间隙法及其探伤图形 2 液浸法中超声波的传播 超声波在液体中传播时 声束扩散 W 较小 指向性好 一旦射入工件后 依照折射规律 折射后工件中扩散角 增大 即 W 声束指向性变差 见图 3 14 所示 若被探工件表面是凸圆柱面 超声波经过液层进入工件表面后 就会产生类似凸透镜 的扩散现象 如图 3 15 所示 圆柱面曲率越大 扩散作用越厉害 图 3 14 液浸法探伤中超声束的扩散 图 3 15 液浸法中圆柱面工件的声束扩 散 采用液浸法探伤时的灵敏度一般应比直接接触法提高 10dB 以补偿液 固界面上声能 反射损失和液体对声能的吸收损失 第二节第二节 超声波探伤的基本方法超声波探伤的基本方法 一 超声波探伤的缺陷定位原理一 超声波探伤的缺陷定位原理 脉冲反射法超声波探伤中对缺陷位置的确定 通常以探头所在的探测面作为测量基准 由于示波管水平刻度线经时间轴比例适当调整后 它就能指示相应的距离 所以时间轴比 例的调整 即探测范围调整 是缺陷定位中的重要环节 1 直探头纵波探伤 直探头纵波探伤时 探测范围的调整可借助标准试块或对比试块进行 也可直接利用 工件大平底面 调节时应同时校正零位 使声程原点与水平刻度零位相互一致 按照需要 调整的探测范围选择适当厚度的试块 以便得到两个以上的底面回波 这是因为发射脉冲 前沿位置与声程原点不一定一致 用一次底面反射 一个基准回波 不能正确调整探测范围 精品文档 8欢迎下载 和校正零位的缘故 例如 调整钢中 200mm 的探测范围时 可用 IIW 试块厚度 100mm 作探 测基准 调节深度粗调与细调 以及水平旋钮 使测距为 100mm 的一次底波 B1和二次底波 B2分别位于水平刻度的 5 格和 10 格处 见图 3 16 所示 此时 时间轴水平刻度每格代表 钢中声程 20mm 图 3 16 直探头纵波探伤时探测范围调整 2 斜探头横波探伤 斜探头横波探伤的定位方法不像直探头纵波探伤那样只用单一的声程定位 而有声程 定位 水平定位和深度定位之分 同时 为使定位计算方便 通常将斜探头入射点作为声 程原点 并经零位校正后 声程原点与时间轴零位相一致 这样 有机玻璃中一段纵波声 程移在零位左边 零位右边的时间轴刻度直接表示了工件中反射体的声程 水平距或深度 距离 读数方便 图 3 17 为用斜探头横波进行焊缝探伤的示例 图 3 17 焊缝中缺陷的定位方法 由图可知 所谓声程定位 即示波屏上显示的缺陷波前沿所对应的时间轴刻度 表示 了缺陷距入射点的斜声程 W 水平定位则表示缺陷距入射点的水平距离 x 深度定位则表示 缺陷距探测面的深度 y 虽然它们确定缺陷位置的方法有所区别 但实际上经过简单的三 角关系计算 可以很方便地进行相互换算 直射声束定位时有 3 3 cos y sin x W 或 3 4 y x tg 一次反射声束定位时有 sin x W 3 5 tg x t2cosWt2y 精品文档 9欢迎下载 式中 t 为工件厚度 为斜探头折射角 斜探头横波探伤时 时间轴比例的调整方法和零位校准也因其定位方法的不同 可利 用各种对比试块上的基准反射面进行调节 例如 利用薄板试块端面 半圆试块的圆弧面 IIW2试块的圆弧面 IIW 试块圆弧面 横孔试块上横孔 平板试块直角棱边 三角试块平 底面等等都可以作为时间轴比例的调节基准 它们的调节方法将在焊缝探伤中作进一步介 绍 二 超声波探伤定量方法的分类及特点二 超声波探伤定量方法的分类及特点 超声波探伤定量方法 即对缺陷的评价方法 大致有以下几种 1 当量法 当量法常用于小于声束直径缺陷的定量 用缺陷的当量直径或当量面积表示缺陷的大 小 所谓当量法系指在一定的探测条件下 用某种规则的人工缺陷反射体尺寸来表征工件 中实际缺陷相对尺寸的一种定量方法 它认为在相同的探测条件下 包括灵敏度 耦合损失 材质衰减等 工件中某一声程上的缺陷返回声压 声能或声压反射率 与同声程的试块上规 则人工反射体的返回声压相等 回波幅度一样高 时 则此试块人工孔的直径或面积就是该 缺陷当量直径或当量面积 依照人工反射体类型的不同 缺陷当量可由平底孔 长横孔 短横孔 球孔 平底槽规则反射体尺寸表示 1 试块人工反射体比较法 该方法是较为原始的方法 它利用大量的不同测距 不 同人工缺陷孔径的试块 用以与工件中实际缺陷相比较 当缺陷声程与某一试块人工孔缺 陷声程相同 且相同探测条件下二者回波也相等时 则认为人工缺陷的孔径就是该缺陷的 当量直径 由于实际生产中要探测的工件材料种类甚多 尺寸和形状与试块也不尽相同 因此 很难用对比试块逐一加以比较 再则 要保证用试块所求得的缺陷当量精度 势必 要求有大量的不同声程 不同孔径规格的人工试块 这给使用和携带带来许多不便 目前 人工试块比较法已用得较少 2 AVG 法 以有限尺寸晶片辐射的活塞波声压方程为基础 利用反射体标准化声程 缺 陷 的 评 价 方 法 试块人工反射体比较法 AVG 法 缺陷波高表示法 缺陷与底面相对波高表示法 反射率计算法 通用 AVG 图解法 实用 AVG 图解法 专用 AVG 面板曲线定量法 当量计算尺运算法 F B 法 F BG法 F BF法 当量法 波高表 示法 探头相对运动法 探头移动法 端点法 相对灵敏度法 绝对灵敏度法 探头转动法 棱边回波峰值法 缺陷波高绝对值表示法 缺陷波高相对值表示法 底面波高或底面回波次数表示法 精品文档 10欢迎下载 A 和相对缺陷尺寸 G 与其回波高度 或 dB 值 之间具有的规律性变化而建立起来的当量测定 法叫做 AVG 法 其中利用缺陷相对于基准反射体 大平底面或试块人工孔 反射率的 dB 差来 确定缺陷当量的方法就称为反射率计算法 它是其他 AVG 法的基础 当量计算尺运算法 AVG 图解法和 AVG 面板曲线定量法都是 AVG 法的具体化和运算工具 它们的应用都有一些 特定条件和局限性 具体用法我们将在锻件和焊缝探伤中详细介绍 2 探头相对运动法 缺陷当量测量方法是发以缺陷最高回波作为定量基准的 探头找到缺陷最高回波后就 不再移动 而探头相对运动法是当探头相对工件时 以所发现的缺陷回波高度控制在某一 高度范围内的探头运动距离来表示缺陷延伸度的一种方法 此探头移动距离也叫做缺陷指 示延伸度 或指示长度 它与缺陷尺寸相比也有不同的误差 且随测定方法的不同而不同 其中常用的有探头移动法中的相对灵敏法和绝对灵敏度法 端点法中的探头转动法等 这 些方法也将在以后有关章节中介绍 3 波高法表示 1 缺陷回波高度表示法 在确定的探测条件下 缺陷尺寸越大反射声压越强 对垂 直线性良好的仪器来说 缺陷回波高度与声压成正比 因此 缺陷的大小可用波高值来表 示 绝对值法以规定探测灵敏度下所得到的缺陷波高毫米数表示其回波高度 不同示波屏 探伤仪所得的缺陷波高不能相互比较 相对值法是将上述缺陷波高值与示波屏垂直满刻度相比 所得的百分数为缺陷波高相 对值 不同示波屏探伤仪所得的缺陷波高相对值可以相比较 波高区域法将缺陷回波高度划分若干区域 并按标准规定描绘在示波屏前的面板上 2 缺陷相对于底面回波高度表示法 F B 法 将测得工件中缺陷最高回波 F 与此时 所得工件底面回波 B 相比 所得百分数即为 F B 见图 3 18 所示 此法对具有相同投影 面积而稍有倾斜角度 形状不同缺陷有相近似的 F B 值 F BG法 将测得工件中缺陷最高回波 F 与工件完好部位底面回波 BG相比 所得百分数 即为 F BG 见图 3 19 所示 图 3 18 F B 法 图 3 19 F BG 法 F BF法 将测得工件中缺陷最高回波 F 与同声程平底面试块底面回波 BF相比 所得 百分数即为 F BF 见图 3 20 所示 上述缺陷回波相对于波面回波高度之比的表示法不能给出直观性的缺陷量值概念 只 精品文档 11欢迎下载 能大致表示缺陷的严重程度 一般来说 比值越大 缺陷越严重 比值越小 缺陷越不严 重 无论是缺陷波高表示法还是缺陷波高 相对于底面波高表示法 它们的数值与实 际缺陷大小之间没有规律性的对应关系 也就是说 同样缺陷波高值或缺陷相对于 底面波高百分比数 与缺陷的实际大小可 能相差几倍 甚至几十倍 其原因是由于 探测灵敏度 仪器调整度 缺陷声程 探 头尺寸 底面形状等均会引起底面回波高 度的变化 比如 探测灵敏度越高 F B 值就越大 因此为了便于对缺陷回波高度作定量 处理 在此引入基准波高 H 这样当基准 波高 H 确定后 缺陷波高和缺陷相对于底 面波高百分比数均可用分贝值来表示 即 有 或 H F lg20 dB Vf 20 dB Vf 10HF 3 6 或 3 7 H B lg20 dB VB 20 dB VB 10HB 3 8 B F lg20 dB V dB VdB Bf 式中 H 为基准波高 可自行设定 如取垂直满幅度的 20 40 50 或 80 等 F 为缺 陷波高 B 为底面波高 缺陷回波 F 高于基准波 H 时 为正值 反之 当 F 低于 H 时 为负值 dB Vf dB Vf 缺陷回波 F 高于底面回波 B 时 为正值 反之 F 低于 B 时 为负值 同理 dB dB F BG或 F BF之间 dB 差的正负号的确定与上述相同 三 探测灵敏度的校准三 探测灵敏度的校准 1 探测灵敏度校准基准 校准探测灵敏度时 应按有关标准要求或技术规定 选择合适的基准反射体和基准波 高 然后再按标准或技术要求进行调节 1 基准反射体 基准反射体可以是标准中明确规定的一定尺寸人工缺陷的试块 也可以是按照技术要 求所选定的有人工缺陷的试块 如 JB1152 81 标准中的 CSK IIA 和 CSK IIIA 试块 锻 件探伤中常用 STB G 或 CS 2 系列中的平底孔试块 也可直接利用工件完好部位的大平底 面或试块大平底人为调节探测灵敏度的基准反射体 2 基准高度 基准高度 H 是人为规定的相对比较基准 如示波屏垂直满幅度的 50 80 等 与探测 灵敏度相应的人工试块基准反射体回波高度应与所确定的基准高度相同 以探测灵敏度检 出的缺陷波高 dB 数应是与此基准波高相比较后用衰减器得到的结果 F 高于 H 为 dB Vf 正 F 低于 H 为负值 dB Vf 图 3 20 F BF 法 精品文档 12欢迎下载 2 探测灵敏度的调节 探测灵敏度的一般调节方法是 先将探头置于校准基准上 调节增益使基准反射体最 高回波达基准高度 根据计算所得调节基准与探测灵敏度基准之间 dB 差 再用衰减器使基 准反射体回波增益该 dB 数 达到所需探测灵敏度 四 探头在工件表面的扫查方式四 探头在工件表面的扫查方式 探头在工件表面的扫查方式 以探头在工件探测面上的相对位置和运动轨迹来表示 探头的运动过程就是工件被检部位受到声束 主要是主声束 扫查的过程 扫查方式多种多 样 没有一定的限制 其选择原则有两条 一是保证工件的整个被检区域有足够的声束覆 盖 避免漏检 二是探头的移动应使其入射声束可能与工件中缺陷反射面垂直 以便获得 最佳检测效果 常见的扫查方式有 1 直探头纵波探测扫查方式 1 全面扫查 全面扫查就是探头在整个探测面上无一遗漏地循序移动 要求相邻扫 查间距水大于探头的直径 常用于要求较高的工件探伤 例如 规定检测的缺陷尺寸小于 探头晶片尺寸时 需要全面扫查 全面扫查种类有 周向或横向扫查 探头在轴类或圆筒类零件圆周上移动 可称为周向扫查 此时探 头声束轴线与工件半径方向一致 故又可称为径向扫查 如图 3 21 中探头 A 为确保近 表面缺陷不漏检 即使实心轴类也应在全圆周上探测 对于平板形或非圆工件 上述扫查方式可称为横向扫查 纵向或轴向扫查 探头在轴类或圆筒类工件端面上移动时 可称为轴向扫查 如图 3 21 中的探头 B 在平板或非圆工件端面上移动时就称为纵向扫查 2 局部扫查 局部扫查就是探头在整个探测面上按规定要求有一定间距地规则移动 相邻扫查线的间距往往大于探头直径 这种扫查方式常用于要求不太高的工件探伤 例如钢 板探伤等 局部扫查又可分为 直线扫查 探头在平板类工件的探测面上以一定的间距作直线移动或斜直线移动 如图 3 22 和图 3 23 所示 格子线扫查 探头按预先划好的格子线 格子线间距由有关标准规定 先循一个方向 作直线移动 然后再转 90 沿与原方向垂直的方向作直线移动 如图 3 24 所示 点扫查 点扫查时探头不作移动 仅作跳跃式地与工件指定点接触 或者不作定点 等间距 接触 而根据需要在适当部位上抽验 作为一种粗略的探测 发现问题后再在其周 围作扩大检查 如图3 25 所示 2 斜探头横波探伤的扫查方式 在轴类或圆筒类工件的外圆探测面上 斜探头也可以象上述直探头一样作周向扫查和 沿轴向移动扫查 但斜探头更多的是用于对焊缝的扫查 其相对于焊缝的扫查方式有以下 几种 1 前后扫查和左右扫查 探头移动方向与被检焊缝中心线垂直的扫查称为前后扫查 如图 3 26 所示 探头移动方向与被检焊缝中心线平行的扫查称为左右扫查 如图 3 27 所示 精品文档 13欢迎下载 图 3 21 探头在实心轴上的扫查方式 图 3 22 直线扫查 图 3 23 斜直线扫查 图 3 24 格子线扫查 图 3 25 点扫查 图 3 26 前后扫查 图 3 27 左右扫查 2 W 形扫查和斜平行扫查 探头扫查轨迹呈 W 形 故称为 W 扫查 它是前后扫查 与左右扫查两者结合的实用方式 如图 3 28 所示 精品文档 14欢迎下载 在探头的声束轴线与焊缝中心线保持 5 10 的夹角情况下 探头在平行焊缝中心线 方向移动 这种扫查方式称为斜平行扫查 如图 3 29 所示 主要用以发现焊缝中的横向 缺陷 图 3 28 W 形扫查 图 3 29 斜平行扫查 3 定点转动和摆动扫查 以斜探头入射点为转动中心的扫查称为定点转动扫查 如图 3 30 所示 此时声束轴线与波检部位焊缝中心线之交角随探头的转动而变化 可用于测 定缺陷形状 摆动扫查就是斜探头围绕某一摆动中心作 10 15 的摆动 以防止某此方向性缺陷的 漏检 并有利于测定缺陷形状 如图 3 31 所示 图 3 30 定点转动扫查 图 3 31 摆动扫查 4 串列扫查和交叉扫查 为发现某些单斜探头不易发现的缺陷 可采用两个斜探头 一发一收 的串列扫查方式和交叉扫查方式来进行弥补 串列扫查可有多种形式 常用的 有两探头前后串列扫查和两探头相对移动的串列扫查 分别见图 3 32 和图 3 33 所示 精品文档 15欢迎下载 图 3 32 前后串列扫查 图 3 33 相对移动串列扫查 前者有利于发现厚焊缝和厚锻件中与探测垂直的裂缝 后者有利于发现板材中与探测 面平行的缺陷 交叉扫查见图 3 34 所示 有利于发现有方向性的缺陷 图 3 34 交叉扫查 第四节第四节 缺陷状况对缺陷波高的影响缺陷状况对缺陷波高的影响 应用 A 型脉冲反射式探伤仪进行超声波探伤时 通常是根据缺陷回波波高来确定其当 量大小的 而当量大小与缺陷的实际尺寸往往不尽一致 甚至有很大的差距 这是因为缺 陷波高与缺陷形状 方位 大小和性质等因素都有关系 为了正确评价缺陷 了解上述诸 因素对缺陷波高的影响是必要的 一 缺陷形状的影响一 缺陷形状的影响 工件或材料中实际缺陷的形状是多种多样的 它们的具体形状与工件 材料的制造工 艺和运行情况有关 为了便于研究 通常把缺陷形状简化为圆片形 球形和圆柱形三种 例如 锻件在锻压面上用直探头纵波探测时 其内部缺陷类似于圆片形 钢锭半成品中的 管形缺陷从其侧面探测时类似于圆柱形缺陷 焊缝中气孔类似于球形缺陷 焊缝中线状缺 陷类似于长圆柱形 从上节人工反射体反射声压规律性分析可知 这些与人工反射体类似的缺陷对回波的 影响与它们反射声压规律相一致 一般来说 对于给定的探头 晶片面积 FD和频率 f 一定 若缺陷距离一定 缺陷波高 随缺陷直径的变化是圆片形缺陷最快 长横孔缺陷最缓慢 若缺陷直径一定 缺陷波高随 缺陷距离的变化是圆片形和球形缺陷较快 长横孔形缺陷较缓 若缺陷距离和直径都相等 时 则缺陷波高以长横孔为最高 圆片形次之 球形最低 但当超过某一直径和距离后 圆片形缺陷波高会超过长横孔缺陷波高 对于各种形状的点状缺陷 当其尺寸很小时 缺陷形状对波高的影响就变得很小 例 如 平均直径在 1mm 以下的圆片形 方形 短横孔和球形缺陷 由于形状不同引起的波高 变化一般不超过几个分贝 精品文档 16欢迎下载 当点状缺陷直径远小于波长时 它的反射可假定为平面波入射到小缺陷引起的乱反射 它的波高有下述关系 Hfd3 2 S d d 为点状缺陷直径 可见 点状缺陷的波高正比于缺陷直径的三次方 即随缺陷大小的变化十分急剧 缺 陷变小时 波高急剧下降 很容易下降到探伤仪不能检测和程度 这也是超声波探伤仪对 点状小缺陷容易漏检的原因之一 二 缺陷所处方位及其指向性的问题二 缺陷所处方位及其指向性的问题 缺陷所处的方位包含两个方面的意义 一是指缺陷反射面相对于入射声束轴线的位置 二是指缺陷本身与探头的相对位置 1 缺陷反射面与入射声束轴线的相对位置 实际缺陷反射面与入射声束轴线垂直的情况是少见的 而互相不垂直的情况是多数 这样 对实际缺陷尺寸的测定往往就偏小 声束轴线与缺陷反射面垂直时缺陷波最高 定 义声束与缺陷反射面法线的夹角为倾斜角 用 表示 如图 3 47 所示 当有倾斜角时 缺陷波高随倾斜角 增大而急剧下降 图 3 48 所示为一光滑反射面 的回波波高与倾斜角的关系曲线 曲线表明 声波垂直入射时 回波高度为 1 100 当 倾斜角 2 5 时 波幅下降到 0 1 10 当倾斜角 12 时 波幅下降至 0 001 此时 该缺陷就不能被检查出来 但是 实际缺陷反射面不一定是这种光滑面 凹凸不平度小于 1 3 波长 而大多数是有一定粗糙的反射面 因此 实际缺陷倾斜角的检出范围比 12 还 略大一些 图 3 47 声束轴线与缺陷反射面法线夹角 图 3 48 光滑表面缺陷的回波波高与 之关系 2 缺陷与探头的相对位置 用直探头或斜探头探伤时 由于缺陷在工件中所处位置关系 使得缺陷反射面与声束 轴线不仅不相互垂直 而且当获