《超声检测》课后习题及试题答案

1、超声检测课后综合训练答案第一单元 超声检测的物理基础一、名词解释1. 声波与电磁波 声源体发生振动会引起四周空气振荡，那种振荡方式就是声波。电磁波是电磁场的一种运动形态。2. 可闻声波与超声波可闻声波就是人可以听见的声波，频率20Hz20000Hz,高于20000Hz或低于20Hz 般人都听不到。频率超过20000Hz的声波，称为超声波。3. 连续波与脉冲波 波源持续不断振动所辐射的波称为连续波。波源间歇振动辐射的波称为脉冲波。4. 纵波与横波 纵波是质点的振动方向与传播方向同轴的波。横波是质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，如电磁波、光波等。5. 瑞利波与脉冲波瑞利波也称表面波，是沿半

2、无限弹性介质自由表面传播的偏振波。（脉冲波见上述）6. 波长与声速 波长指沿着波的传播方向，两个相邻的振动相位相同的质点之间的距离。在波动过程中，某一振动状态在单位时间内波传播的距离称为波速。声波的波速简称声速。7. 声压与声强 在超声场中某一质点由于超声波的传播而受到的附加压强称为该处的声压。声强是指单位时间内垂直通过单位面积的声能。8. 平面波与球面波 波阵面为一系列相互平行的平面的波称为平面波。波阵面为一系列同心球面的波称为球面波。9. 波的叠加与干涉 当几列波在空间相遇时，在相遇区域内任一点的振动，为各列波单独存在时在该点引起的振动位移的矢量和，这一规律称为波的叠加。如果两列频率相同、

3、振动方向相同、相位差恒定的简谐波叠加时，使得 空间某些质点的振动始终加强，而另一些质点处的振动始终减弱，这种现象称为波的干涉。10. 反射与折射波传播过程中，当遇到异质界面时，波的传播方向将发生改变。一部分波从异质界面处返回到第一种 介质，称为波的反射。另一部分波将穿过异质界面继续传播，称为波的折射。11. 反射率与透射率 反射波与入射波的声压或声强之比，称为波的反射率。透射波与入射波的声压或声强之比，称为波的 透射率。12. 聚焦与发散 波在传播过程中，若果声束横截面越来越小，称为波的聚焦，反之则成为波的发散。13. 近场与远场 在超声场中，通常把声束轴向上声压有多次极大值和极小值的区域称为

4、近场。近场以外的区域称为远 场。14. 散射与衍射 超声波在介质中传播时，遇到粗大晶粒之间的界面便产生明显的反射、折射，使得超声波的传播路径 朝向四面八方，这种现象称为散射。波在传播过程中遇到障碍物时，能绕过障碍物的边缘，在障碍物的阴 影区内继续传播的现象，称为波的衍射。二、选择题1.A2.A3.C4.E5.B6.A7.D8.A9.D10.B11.C12.D13.A14.D15.A16.B17.B18.A19.D20.B三、判断题1. V 2. X 3. V 4. X 5. V 6. X 7. X 8. X9. V 10. X 11. X四、问答与计算1. 当薄层的厚度为半波长的整数倍或小于四

5、分之一波长时，声压的往复透过率最高。此外，当薄层界 面两侧介质声阻抗不相等时，薄层的厚度为四分之一波长的奇数倍，且薄层的声阻抗为两侧介质声阻抗的 几何平均值时，声压的往复透过率最高。2. 波形转换是指超声波在产生反射或折射时由一种波型转换成另一种波型的现象。它与发生反射或折 射的界面两侧介质的声阻抗、入射的角度、入射的波型、声速等因素有关。3. 超声波在介质中传播时，其声能随着传播距离的增加而逐渐减弱的现象称为超声波的能量衰减。衰 减的原因主要有两个方面：一方面是超声波在其传播过程中由于反射和散射，使其一部分声能偏离其传播 方向，而造成探测方向上声能的减小。另一方面是介质的吸收作用，将一部分声

6、能转化成另一种能量（往 往是热能），而使声强减小。衰减的类型有扩散衰减、散射衰减、吸收衰减。4. 指向性是指超声波声束集中在特定的方向上，向光波一样在介质中沿直线传播的能力。超声波的指向性与超声波的类型、频率、介质的种类和波源的大小等因素有关。5. 理想声场轴线上声压存在一系列极大值和极小值，且最大值为2F0,极小值为零。实际声场轴线上声压虽然也存在很多极大值和极小值，但是声压的波动幅度小，极大值远小于2P0，极小值远大于零。在远场区，实际声场与理想声场轴线上声压分布基本一致。6. 采用当量法确定的缺陷大小称为缺陷的当量尺寸。工件中缺陷的类型、取向和表面状况各不相同， 其反射回波变得非常复杂。

7、仅仅依靠反射回波声压高低很难精确确定缺陷的真实大小，有时回波声压相同 的缺陷实际大小可能相差很大。为此特引用当量法解决这一问题。7.解:c f 6.3/2 3.15mm ； sC/ f3.1/21.55mm8. 解: B A 20lgHB 20lg 50%Ha4 A 4dB80%HC20严80%1212A 12dB20lgHA20严50%12dB20严50%0dB9. 解:20严20%12127dBH B20U50%肌亦83dB由题意设未知波高为H,则80%12 20lg-HTH20%10.解：乙1c11.0 103 15001.5 106kg/m2sZ22 C27.8310590046 10

8、6kg /m2s11.解：1)r1t1壬Z3乙4乙乙4 46 1.5246 1.512.2%Z3Z32 27.427.4 4627.4 460.25327.4 460.74720lgPrlPr220 lgA Por2 ti po20lg0.2530.896 0.7478.46dBZ4Z30.0000427.42) r21Z4Z30.0000427.43)20lgPr120lgr1P020lg .2539.4dBPr2D t1P01 0.747Z2Z31.527 44) r20.896Z2Z31.527.420 lg” 4 120lg80% 3 112. 解：二50%0.012dB/mm2 4

9、1 x2 3 1513. 解: 1) d 泄 i arcsin273027.627305900590030 27.6。，所以此时折射的纵波的折射角为90（已成表面波）sin 45sin s2730 sin3230sin 702730台匕 冃匕。3230 sin 20!sin14.解:2730F。590070D070.3230 sin 45arcs in56.782730.2730 sin70arcs in52.620232305900 sin 20arcsi n 47.6727302542.735mm5.8505.8502.5 208.19第二单元超声检测设备一、选择题1. A 2. 3.C

10、4.C 5.A 6.B 7.C 8.D 9.B 10.C第 2 题的答案选项中没有二、判断题1. V 2. X 3. X 4. V 5. X 6. X 7. V 8. V 9. X 10. V三、问答与计算1答：常用的分类方法有三种,超声波探伤仪和调频波超声波探伤仪;1. 按照超声波的特征分类，可以分为：脉冲波超声波探伤仪、连续波2. 按缺陷显示方式分为：A型显示超声波探伤仪、 B型显示超声波探伤仪和C型显示超声波探伤仪；3.按仪器的通道数目分为：单通道探伤仪和多通道探伤仪。2. 答：主要旋钮有发射插座、接收插座、作方式选择、发射强度、粗调衰减器、细调衰减器、抑制、增益、定位游标 、聚焦、深度

11、范围、深度细调、脉冲移位等旋钮。各旋钮的功能如59 页标 -1 所示3. 答：实现电 / 声能量相互转换4. 答：某些晶体材料在交变拉压应力作用下，产生交变电场的效应称为正压电效应。反之，当晶体材 料在交变电场作用下，产生伸缩变形的效应称为逆压电效应。正、逆压电效应统称为压电效应。探头发射 超声波的过程产生逆压电效应；探头接收超声波的过程产生正压电效应。5. 答：常用的有压电单晶体比如石英、硫酸锂、磺酸锂、铌酸锂，压电多晶体比如钛酸钡、钛酸铅、PZT-4、PZT-5、PZT-8，其性能特点见书上 71页表2-2.对于压电超声换能器用的压电材料，其性能要求如下：（ 1 ）性能指标适当，以满足具体

12、使用要求为度，不宜过分追求各项性能的高指标；（ 2）工作性能要稳定、可靠；（ 3）价格低廉，加工方便。超声波探头对晶片的要求：（1）机电藕合系数 K较大，以便获得较高的转换效率。（2）机械品质因子Qm较小，以便获得较高的分辨力和较小的盲区。（3）压电应变常数d33，和压电电压常数 g33较大，以便获得较高的发射和接收灵敏度。（4）频率常数Nt较大，介电常数&较小，以便获得较高的频率。（5）居里温度TC较高，声阻抗Z适当。6. 答：超声波探伤用探头的种类很多， 根据波型不同分为纵波探头、 横波探头、 表面波、 板波探头等。 根据耦合方式分为接触式探头和液（水）浸接头。根据波束分为聚焦探头和非聚焦

13、探头。据晶片数不同分 为单晶探头和双晶探头等。此外还有高温探头、微型探头等特殊用途探头。直探头主要用于探测与探测面 平行的缺陷，如板材、锻件探伤等。横波斜探头是利用横波探伤，主要用于探伤与探测面垂直或成一定角 度的缺陷，如焊缝探伤、汽轮机叶轮探伤等。7. 答：按一定用途设计制作的具有简单几何形状人工反射体的试样，通常称为试块。试块和仪器、探 头一样，是超声波探伤中的重要工具。其作用为 1. 确定探伤灵敏度 2. 测试仪器和探头的性能 3. 调整扫描 速度 4. 评判缺陷的大小8. 答：CSK-I A试块有三点改进：（1 ）将直孔50改为50、44、40台阶孔，以便于测定横波斜探头的分辨力；（2

14、）将R100改为R100、R50阶梯圆弧，以便于调整横波扫描速度和探测范围；（3） 将试块上规定的折射角改为K值，从而可直接测出横波斜探头的K值。CSK-I A试块的其它功能同n W试块，材质一般同工件。9. 答：探伤仪的主要性能：垂直线性、水平线性、动态范围等；探头的主要性能：相对灵敏度、斜探头入射点和K值、主声束偏离和双峰、探头的声束特性等amax 5.92 60.0810.答:amax0.8b0.080.8 101%该仪器的水平线性为 1%标准要求的小于 2%所以该仪器水平线性合格。11.答：该仪器分辨力为:h18020 lg） 20lg 20 0.5 10dB h22512.答：中心切

15、槽后（其波形如图a所示），会有槽对声波的反射，所以等间中此切槽破形距会有反射波出现；还有右边弧面的反射波与左边弧面的反射波叠加， 在屏幕上奇次波的位置出现，所以奇次波比偶次波要高。中心没有切槽时（其波形如图b所示），只有左边弧面的反射波会被 探头接收，一次波被左边弧面反射后直接被探头接收，所以声程为1R没有槽时，反射回探测面的回波全部会反射到右边弧面，在全反射回探 测面时，不会被探头接收，会全反射到左边弧面，只有被左边弧面全反 射回去后才能被探头接收，所以后面各次波的间距是2R。第三单元超声检测的工艺、选择题1.C2.C3.B4.D5.D6.D7.D8.D9.F10.B、判断题1. X 2.

16、X 3.X 4. V 5.V 8. X 9. X10. V三、问答与计算1. 答：将工件中自然缺陷的回波与同声程的某种标准反射体的回波进行比较，两者的回波等高时，标准反射体的尺寸就是该自然缺陷的当量尺寸。当量仅表示对声波的反射能力相当，并非尺寸相等。工件中 缺陷的类型、取向和表面状况各不相同，其反射回波变得非常复杂。仅仅依靠反射回波声压高低很难精确 确定缺陷的真实大小，有时回波声压相同的缺陷实际大小可能相差很大。为此特引用当量法解决这一问题。AVG是德语2. 答：AVG曲线是描述规则反射体的距离、回波高、当量大小三者之间相互关系的曲线。距离、增益、大小的字头缩写，英语缩写为DGS它分为通用AV

17、G曲线和实用AVG曲线两大类。3. 答：超声波检测时，为了增强超声波的透声能力，减少超声波在工件表面的能量损失，施加在工件表面的一层透声介质，称为耦合剂。影响声耦合的因素有耦合剂种类、耦合层厚度、工件表面粗糙度、工 件形状等。4. 答：探伤灵敏度是指在确定的探测范围的最大声程处发现规定大小缺陷的能力。有时也称为起始灵敏度或评定灵敏度。通常以标准反射体的当量尺寸表示。实际探伤中，常常将灵敏度适当提高，后者则称 为扫查灵敏度或探测灵敏度。调节探伤灵敏度常用的方法有试块调节法和工件底波调节法。试块调节法包 括以试块上人工标准反射体调节和水试块底波调节两种方式。工件底波调节法包括计算法，AVG曲线法，

18、底面回波高度法等多种方式。5. 答：缺陷定量是指确定工件中缺陷大小的过程。定量的方法有试块比较法、当量计算法、曲线法等。6. 答：按规定的灵敏度基准。根据探头移动距离测定的缺陷长度称为缺陷的指示长度。测定缺陷指示 长度的方法分为相对灵敏度法和绝对灵敏度法两大类。相对灵敏度法：是以缺陷最高回波为相对基准。沿缺陷长度方向移动探头，以缺陷波辐降低一定的dB值的探头位置作为缺陷边界来测定缺陷长度的方法。绝对灵敏度法：是沿缺陷长度方向移动探头，以缺陷波幅降到规定的测长灵敏度的探头位置作为缺陷边 界来测定长度的方法。7. 解：扫描速度1： n 50：400 1：8。B1和B3分别对准水平刻度 25和75。

19、18. 解：实际的扫描速度为1：n:(-7390) 1:12.5。590075B1对应的水平刻度值是6。水平刻度40处的缺陷波对应的声程是 12.5 40 500mm。12.59. 解：由题得 c f 5.9 2.5 2.36mmPB2 x2 2.36 50020 lg B 20 lg 220 lg245.4dBP3.14 2找到工件的底波 B1,并调至基准波高。然后将衰减器增益45.4分贝，这时500/2的灵敏度就调好了。10. 解：由题得 c f 5.9 2.52.36mm20 lg20lg2 2.36 3003.14 2241dB找到工件的底波 B1,并调至基准波高。 然后将衰减器增益

20、41分贝，这时300/2的灵敏度就调好了。20 lg20lg2 x220 lg2 2.36 2002300 3.14215dB6mm11.解：1)20lgB 20 lg2 20lg 2 2.36 40031.5dB ，找到工件的底波B1,并调至P3.14 42)(20lg B1 6)/2x(20lg 6)/(2 400)0.01dB/mmB2202 X120lg 20涉艾叮8 P2X12中F0FF2e 8s22X240lg 4 2 x2X1 2XiOdB，故将150/2的波咼调至基准波咼，400/4的灵敏度就调好了。P120lg 120P223) 20时甘682 2X12 X2PFF2e 8B

21、822X240lgX2X120X1 240lg1501 2300 20.01 (150300)2015mm12.解：根据斯聂耳定律得sinsinsin硬所以实际K值为K tanCL1cs钢cs硬sin2700sin 453200sin硬3800硬 57.1硬 ta n57.11.5513.解：1）工件的厚度为10mm应按厚度20mm来选择灵敏度。由表可知孔深20mm和30mm处的分贝差为3dB,因此在d=30mm处2X 40的孔的衰减器读数增益（3-14 ） dB,即增益11分贝。2） d=30mn处波高为43分贝的缺陷当量为2+3dB; d=50mm处波高为43分贝的缺陷当量为2-8dB ;

22、14.解：1）由表可知孔深100mm和30mm处的分贝差为-16dB，因此在d=30mm处2 X 40的孔的衰减器读数增益（-14-16 ） dB,即增益30分贝。2） d=30mn处波高为28分贝的缺陷当量为 2-13dB。第四单元 超声检测的应用一、选择题1. B ; 2.D; 3.D; 4.D; 5.B ; 6.B ; 7.D ; 8.B ; 9.A ; 10.B二、判断题1. X ; 2. X ; 3. V; 4. X ; 5. V; 6. X ; 7. X ; 8. V; 9. X ; 10. X三、问答与计算1. 答：根据板材的材质不同，板材可分为钢板、铝板、铜板等。根据厚度不同，

23、在超声检测中常把板厚小于6毫米的钢板称为薄板，其它厚度的钢板称为中厚板（中板厚度3=640mm厚板3 40mm 般地，钢板中大部分缺陷具有明显的方向性，多数缺陷平行于板面，且面积性缺陷居多。2. 答：中厚板的检测方法有纵波直探头法、横波斜探头法、水浸法、穿透反射法等。3. 答：分层缺陷往往面积较大且平行于检测面，其回波较高、底波很低甚至消失。较小的夹杂物往往是缺陷波和底波同时存在。由于声阻抗的原因，夹杂物的回波不一定很高。4. 答：应注意：当板厚低于 20mm时，应以F2来评价缺陷。水浸法检测时，应确保水层厚度一致。结合钢板缺陷特征分析。5. 答：水距应保证水/钢界面回波与钢板底面回波重合，即

24、水层厚度满足H n 竺 。c板材6. 答：当板材厚度很小，难以清晰分辨界面回波和底波时，可采用穿透反射法。其局限在于装置复杂且对于小尺寸缺陷灵敏度不如直接反射法。7. 答：当板厚、频率和波速之间满足一定的关系时，将在一个板厚与波长相当的薄板中产生另一种波动形式，那就是板波。板波是1916年由莱姆首先从理论上发现的，故又称莱姆波。莱姆波在传播过程中，介质质点的振动充满整个板厚，沿板厚方向上大致可分为三层振动状态。莱姆波的声速有相速度和群速度 之分。相速度即所有相同周期的振动质点的轨迹所形成的面在介质中移动的速度。几种不同频率、振幅、 相位的波同时向前传播，互相影响，形成复杂的合振动，这种合振动的

25、最大振幅的移动速度，即群速度。8. 答：激励莱姆波需满足板厚、频率和波速成一定的关系，最常用的产生板波的方法是通过透声斜楔将纵波斜入射至薄板的方式。它与一般纵波、横波检测时的要求存在很大的不同，女口：为了易于激励板波,要求激励脉冲持续时间长，晶片尺寸大；为使激励的板波模式相对单一，超声检测仪发射脉冲的带宽和接收放大器的带宽要求尽可能窄。为了达到最佳检测效果，板波检测应选用具有窄带滤波的检测仪。9. 答：板波在传播过程中，如果遇到板的端面或缺陷，不仅会产生反射，而且根据缺陷形状的不同会产生板波模式的转换。区分板端横波和莱姆波的方法之一是：板波的衰减与距离不成单纯的比例关系或者 根据检测到的缺陷位

26、置都可以区分。10. 答：缺陷在板中的位置可通过显示屏上端面反射波前的缺陷回波的位置确定，或在声束传播路径 上利用油滴或用粘油的手指压按法判断。11. 答：无直接关系。板波的反射波高与缺陷迎波面的形态有关，与缺陷面积关系不大。因此，板波检测不能根据反射波高度确定缺陷的大小。对于大面积的缺陷，如分层，可使波从四周入射，以定出周界 或确定长度。12. 答：复合板的检测主要是检查复合层与基材之间的结合情况，这种缺陷类似于普通板材中的分层 缺陷，因此常采用垂直纵波检测法。结合面回波信号的强弱程度与复合板基材与复合层声阻抗差异大小有 关。13. 答：（1）缩孔和缩管-缩孔和缩管都是在浇铸钢锭的过程中形成

27、的。（2）疏松-疏松的形成机理与缩孔基本相同，它可以看作是集中于某一区域的、分散的、细小的缩孔。（3）夹杂-金属夹杂是金属冶炼（1）白过程中加入较多较大尺寸的合金，或者浇注时飞溅小粒或异种金属落入后未被熔化而形成的缺陷。点白点是由于氢的存在造成局部应力过大而产生的小裂纹。4）裂纹 - 锻件中裂纹的形成原因主要有以下几种： 一是冶金缺陷在锻造时扩大形成的裂纹。 如锻造过程中加热温度过高、 加热速度过快、 变形不均匀、 变形量过大、冷却速度过快都容易导致形成裂纹。二是在热处理过程中形成的裂纹。如淬火时温度过高、 冷却不当、回火不及时或不当都可能引起产生裂纹。（5）折叠 - 折叠是锻造时热金属的突出

28、部位被压折、压入锻件表面而形成的缺陷。14. 答：（ 1）绝大部分锻件晶粒细小，因此可用较高频率的超声波探伤。（2）大部分缺陷取向一致，以直探头检测为主。15. 答：因为孔、槽、台阶等复杂形状会形成超声声束无法到达的区域，增加了检测的盲区，并且有 可能产生因形状引起的非缺陷干扰波，影响检测的准确度。在热处理后进行检测，有利于发现热处理过程 中产生的缺陷，如热处理裂纹等。16. 答：直探头径向检测、直探头轴向检测、斜探头周向检测、斜探头轴向检测等。目的是检测出锻 件中各个方向的缺陷。17. 答：直探头径向和轴向检测、斜探头周向检测、斜探头轴向检测。目的是检测出锻件中各个方向 的缺陷。18. 答：

29、除了纵波检测外，还需要根据流线分布，增加特定角度的纵波斜入射检测和横波检测。19. 答：焊接接头的缺陷包括外部缺陷和内部缺陷。外部缺陷指焊缝外观尺寸不符合要求，如咬边、 焊瘤、 表面气孔、 表面裂纹缺陷等， 通常采用目视检测、 磁粉检测、 渗透检测等方法对这些缺陷进行检测。 常见的内部缺陷有气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等。（缺陷特点见教材 P135136）。20. 答：在焊缝检测中，由于焊缝余高的影响及焊缝中存在的缺陷往往是与检测面近于垂直或形成一 定角度，所以在一般情况下采用超声波倾斜入射到工件内部的检测方法，即横波检测法。21 .答：探头 K 值或折射角的选择应从三方面考虑：第一，能使

30、声束扫查到整个焊缝截面。第二，使 声束中心线尽量与主要危险性缺陷垂直。第三，保证有足够的检测灵敏度。22. 答：要求被检测面的修整宽度： B L A。23. 答：缝中的纵向缺陷应选择横波检测法在焊缝单面单侧或单面双侧进行锯齿形扫查，扫查时，探头要作 10 15的转动， 以便发现与焊缝倾斜的缺陷。横向缺陷应选择横波检测法在焊缝的双面双进行检验，探头可作平行扫查和串列式扫查。24. 答：锯齿形扫查、前后、左右、环绕、转角扫查等方式主要用于检测纵向缺陷。斜平行、平行扫 查、交叉扫查等方式主要用于检测横向缺陷。串列式扫查主要用于检测垂直于检测面的缺陷。25. 答：实际检测时，可在缺陷波幅度最大时的探头

31、实际位置直接用尺子量出所对l f 应的缺陷位置，先直接判断缺陷是否在焊缝中。然后可根据缺陷回波在时基线上的位置，判断是直射法还是一次反射法， 再根据相应公式确定缺陷的水平位置与垂直深度。26.解：1n f 1 36 36mm ； h 1 K 迅 12mm。27.答：T形角焊缝由翼板和腹板焊接而成，坡口开在腹板上。检测方式有以翼板为检测面的直探头法、以腹板为检测面的斜探头法、以翼板外侧或内侧为检测面的斜探头法。28. 答：管座角焊缝的结构形式有插入式和安放式两种。插入式管座角焊缝是接管插入容器筒件内焊 接而成，可采用以下几种方式检测：采用直探头在接管内壁进行检测。采用斜探头在容器筒体外壁利用一、

32、二次波进行检测。采用斜探头在接管内壁利用一次波检测。也可在接管外壁利用二次波检测，但后者灵敏度较低。 安放式管座角焊缝是接管安放在容器筒体上焊接而成，可采用以下几种方式检测：采用直探头在容器筒体内壁进行检测。采用斜探头在接管外壁利用二次波进行检测。采用斜探头在接管内壁利用一次波进行检测。29. 答：铝焊缝的特点是导热率大、热膨胀系数大、材质衰减系数小、塑性好、强度低。此外，铝中纵波声速比钢大，横波声速比钢小。因此宜选用较高的频率检测、不宜用碱性耦合剂。30. 答：管材检测最常用的超声检测技术是水浸式横波检测法。主要用于检测沿管轴方向的裂纹、折叠、分层和夹杂等缺陷。对于与管轴方向平行的夹层缺陷，

33、一般采用垂直入射或联合双斜探头进行检测。对于垂直于管轴的径向缺陷，可采用与管轴在同一平面内的斜入射进行检测。对于平行于管轴的径向缺陷,可采用垂直于管轴的斜入射方向进行检测。31. 答：从超声检测的角度，薄壁管和厚壁管的界限是在管材中得到的纯横波并能到达内壁，通常认为管厚度与管外径比小于0.2的为薄壁管，大于 0.2的为厚壁管。小直径薄壁管外径小，曲率大，探头难以与管材表面直接耦合；管壁薄，声束在管材大曲率内壁上发 散较为严重，很难采用直接接触法检测，因此常采用水浸法。水浸检测时可采用聚焦探头，提高了检测灵 敏度和分辨力，而且便于实现自动化检测。32. 答：线聚焦是将超声束聚焦成一条直线的方法，

34、点聚焦是将超声束聚焦成一个圆点的方法。线聚 焦检测速度快，点聚焦检测速度慢。但点聚焦探头比线聚焦探头的检测灵敏度高，线聚焦探头不宜检测短 伤，线聚焦探头只适于检测近似聚焦线长度以上的长伤。33. 答：主要原因是铸件的晶粒粗大和组织不致密性。34. 答：分层法检测是检测时将铸件厚度分为若干层，每一层分别采用该层的深度调整灵敏度进行检 测。厚度特别大的铸件一般采用分层大检测。如果用缺陷回波法进行检测厚度比较大的铸件时，检测灵敏 度按最大厚度的调整，由于晶粒粗大散射引起的杂波信号和缺陷信号难以分别。使用分层检测法对于近表 层，厚度小，声衰减小，仪器增益较低，杂波信号相应下降，因此，分层检测法是解决铸

35、件检测时不被杂 波干扰的一种有效措施。25MHz厚度较大或未经热处理的铸件,35. 答：一般厚度不大又经过热处理的铸件，检测频率采用 多采用0.51MHz;铸钢，检测频率采用 2.5MHz以下。36. 答：铸件表面比较粗糙，检测时应选用粘度较大的耦合剂，如机油、甘油等。更粗糙的表面可用 水玻璃做耦合剂。第五单元 超声检测工艺文件的编制与管理一、选择题1.C; 2.D; 3.C; 4.A; 5.D; 6.D; 7.B; 8.B; 9.B; 10.C二、判断题1 .X； 2. X； 3. X； 4. X； 5. X； 6. V; 7. X； 8. V; 9. V; 10 X； 11. V三、问答1

36、. 答：检测标准是给出某种超声检测技术或某类产品超声检测的通用技术要求，其使用规范是由全国 各行业或是某行业内部，或某企业内部给出的。检测工艺规程则是依据这些标准编制的针对某种或某类产 品的检测程序要求，一般在企业内部使用。检测工艺卡是为具体的针对某一产品的详细检测要求。从内容上讲， 标准、 检测规程和检测工艺卡为对象的限定性是逐级增强的，相应的检测工艺参数也是逐级增加的。2. 答：编制超声检测工艺规程需要考虑委托单位的要求，工件的结构特点及有关法规、标准等。3. 答：超声检测工艺卡是为某具体零件的检测的实施提供准确的工艺指导，以保证检测实施的正确性，以及检测结果的一致性和可重复性。超声检测人

37、员遵照检测工艺卡内容实施监测，超声检测工艺卡是产品 质量的保证。4. 工艺规程 如下：1. 适用范围( 1 )本规程适用于化工等行业的压力容器焊缝的超声检测。(2 )本规程适用于材料厚度不小于 6mm的非奥氏体钢制全焊透熔焊对接焊缝、角接焊缝的脉冲反射 法手工超声检测。(3 )本规程不适用于铸钢及奥氏体不锈钢焊缝；外径小于159m m的钢管对接焊缝；内径小于 200mm的管座角焊缝及外径小于 250mm和内外径之比小于 80%的纵向焊缝。2. 引用标准JB/T 4730-2005 承压设备无损检测。JB/T 10062-1999 超声波检测用探头性能测试方法；JB/T 10063-1999 超

38、声波探伤用 1 号标准试块技术条件；3. 检测人员( 1)从事焊缝检测的检验者，应具有焊缝超声波检测实践经验，并掌握一定的材料、焊接基础知识。(2 )超声波检测人员，应具有压力容器行业颁布的超声n级及以上资格证书。（ 3）资格证书必须在有效期内。4检测仪、探头和系统性能（1）检测仪使用A型显示脉冲反射式检测仪，工作频率范围为15MHz仪器配备衰减器或增益控制器，其精度为任意相邻12dB误差在土 IdB，步进级每档不大于 2dB,总调节量应大于 60dB。水平线性误差不大于 1.0 %, 垂直线性误差不大于 5.0 。（2）探头1 ）所用探头必须满足 JB/T4730-2005 标准中关于探头的

39、要求。2） 斜探头的公称折射角 ？为45o； 60o； 70o或K值为1.0 ; 1.5 ; 2.0 ; 2.5。3） 折射角的实测值与公称值的偏差不大于2o。4）探头频率通常使用 2.5MHz或5MHz（ 3）系统性能1 ）系统有效灵敏度必须大于评定灵敏度10dB以上。2）斜探头远场分辨力 Z 6dB。3） 检测仪、探头、系统性能均按JB/T 9214 1999 的规定方法进行测试。4）超声波检测仪器按标准规定,每三个月至六个月进行周期技术鉴定一次。5. 检测用试块（1）对比试块应采用与被检工件相同或声学性能相近的材料制成该材料用直探头检,不得有大于至2 .0平底孔当量直径的缺陷。（2）试块

40、一般采用CSK-1A以及与标准规定相对应的对比试块。（ 3）现场检测时,也可以采用其它形式的等效试块。（ 4）超声波检测用标准试块应送计量部门每年进行一次检定。6. 耦合剂及补偿（ 1 ）通常采用机油,浆糊,甘油和水等透声性好,且不损伤检测工件表面的耦合剂。（2）在现场检测和缺陷定量时,应对工件表面粗糙度引起的能量损耗进行补偿。（一般为 46dB）（ 3）在现场检测和缺陷定量时,应对材料衰减引起的检测灵敏度降低和缺陷定量误差进行实测补偿。7. 检测前的准备（ 1 ）检测面1 ）探头扫查的区域范围内应无焊接飞溅物、氧化皮、油垢及其它杂质。被检测表面应平整光滑,便于探头移动扫查，表面粗糙度Ra应达

41、到6.3卩m。探头移动区域应不小于 1.25P ; P=2TK或P=2Ttg ?，式中P跨距mn, T母材厚度 mn, K探头K值，？一探头折射角。2） 探测区域的宽度应为焊缝本身宽度，再加上焊缝两侧各10m叶20mnm勺热影响区。3）用斜探头检测时，通常使用一次反射法的半波程和全波程在焊缝的单面双侧进行探侧。当材料厚 度大于50 mm,可采用双面双侧进行。（ 2）仪器调整1 ）在CSK-1A或IIW标准试块的R100处，测量探头入射点（探头前沿距离）。探头在R100处前后移动，找出示波屏上最高反射波这一点位置后，固定探头，R100的零点处，即为探头入射点。入射点到探头前沿的距离，即为探头前沿

42、距离。2） 在CSK-1A或IIW试块上利用 50圆弧面和 15横孔实测探头的 K值。3）探测范围调节最大探测范围应调至显示屏时基线满刻度的23 附近，并根据委托通知单上告知的被检材料厚度，选择合适K值的探头，在 CSK-1A IIw或对比试块上进行时基线扫描比例调节。（ 3）绘制距离一波幅曲线利用 CSK-IIA 试块测试距离 -波幅曲线，评定线、定量线和判废线满足JB/T4730-2005 的相关要求。（ 4）检测灵敏度 不低于评定线，扫查灵敏度在基准灵敏度的基础上提高6dB。（ 5）检测时机检测面经打磨外观检查合格后方可进行。（ 6 ）校验每天检测工作前， 应在对比试块上进行扫描时基线性

43、比例和距离一波幅曲线校验，校验点不少于 2 点。当发现与原测定曲线误差 2dB 时，应重新绘制。8. 检测要点（ 1 ）根据驻生产车间检查员提出的超声波检测申请单，检测人员应了解被探工件材质、结构，曲率、 厚度、焊接方法，坡口形式、焊缝余高及背后衬垫沟槽等情况，做好检测前技术准备。（2 ）检测扫查速度不应大于150 mm/ s，相邻两次扫查应有 10%的重叠。（3）斜探头扫查形式应前后，左右作锯齿形扫查，同时应做10o15o的左右转动。（ 4）为准确定位定量缺陷形状，观察缺陷动态波形，区别缺陷讯号，需采用前后、左右、转角、环 绕等四种探头基本扫查方式。9. 缺陷的测定（ 1 ）对所有缺陷反射波

44、幅超过定量线以上的区域和指示长度均要测长和定量定位。（ 2）缺陷指示长度的测定：当缺陷反射波幅只有一个高峰点时，采用半波高度法测长。当判断其是 危害性缺陷时，先找出缺陷最高波幅峰值点后左右移动探头，直至缺陷波消失的绝对灵敏度法测长。当发 现缺陷反射波峰值点起伏变化多个峰值点时，应采用端点半波高度法测长，或者用绝对灵敏度法测其指示 长度。（3）当疑为危险性缺陷时，应分别用两种K值和频率的探头从不同探侧面检测，并结合焊接工艺综合判定，或者辅以其它检测方法综合判定。10. 产品质量等级所有焊缝按JB/T4730-2005标准B级要求，不允许存在的缺陷按该标准中II级之规定执行。（1）在检测过程中，若

45、发现危险性缺陷时，应延长扩大探测扫查范围，直至缺陷波消失为止。（2 ）检测人员判定为危险性缺陷时，无论其缺陷反射波幅高低和尺寸大小，均作判废处理。（3）判定为超标的缺陷、均应返修。修复后区域及热影响区域，必须按原检测条件进行重复检测和 评级。（4）在探测过程中，应做好现场原始记录，必要时需绘制草图，并详细标记缺陷部位。11. 检测记录和报告（1 ）检测记录卡内容应包括，施工单位、工件名称、工件编号、焊缝种类、坡口形式、材质、厚度、表面状况、执行规程、验收标准、仪器型号、检测频率、探头K值、耦合剂、对比试块、检测灵敏度、超标缺陷和评定记录、检测人员和日期等。（2 ）检测报告内容应包括工件名称、部

46、件名称、工件编号、焊缝编号、检测方法、坡口形式、检测部位、检测仪器、探测灵敏度、探测范围、检测标准、缺陷状况、检测结论、检测人员及审核人员签字、 检测日期及检测人员资格等。（3）检测记录和报告内容应全面明确，字迹清楚、整洁，并及时发放检测报告。（4） 检测报告、原始记录整理后存档，保存期不少于7年。工艺卡：XXX容器焊缝超声检测工艺卡工件名称XX容器工件编号K88-4-25材质16MnR焊接类型内手工焊、外自 动焊探测面状态抛磨光滑耦合剂机油仪器型号CTS-22A检测时机焊后24小时检验标准JB/T4730-2005检验等级B级验收等级n级检测人员资格n级检测示意图:口0窝甘序号探头种类 检测

47、频率 晶片尺寸 参考反射体 反射体深度（mr） 表面补偿（dB） 检测面检测比例探测条件N0.2、N0.3 N0.4N0.5 N0.6K1K2K1直探头2.5MHz14X 16CSK-1 A、CSK-川 AXXX外圆100%测长线纵向横向2.5MHz14X 16CSK-I A、CSK-川 AXXX外圆100%定量线纵向横向2.5MHz14X 16CSK-1 A、CSK-川 AXXX外圆100%判废线纵向横向2.5MHz20CS-IXXX内圆100%超声检测期中试题一（第一、二、三单元）一、选择题1. 超过人耳听觉范围的声波称为超声波，它的频率高于（b）a.20赫b.20千赫 c.2千赫d.2兆

48、赫2. 介质中质点振动方向和传播方向垂直时，此波称为（ b）a.纵波b.横波c.表面波d.板波3. 应用2P20X 20A60的探头探测钢时，钢材中超声波的波长是（b）a.1.43mmb.1.6mmc.2.95mmd.2.34mm4. 超声波在介质中的传播速度就是（a）。a.声能的传播速度b.脉冲的重复频率c.脉冲恢复速度d.物质迁移速度5. 钢中声速最大的波型是（a）。a.纵波 b.横波 c.表面波 d.在给定材料中声速与所有波型无关6. 波束扩散角是晶片尺寸和所通过的介质中声波波长的函数，并且（a）a.频率或晶片直径减少时增大b.频率或晶片直径减少时减少c.频率增加而晶片直径减少时减少 d

49、. 与晶片尺寸无关7. 超声波到达两个不同材料的界面上，可能发生（ d）a.反射 b.折射 c.波型转换d.以上都是8. 同一介质中，同一波型的超声波反射角（a）a.等于入射角b.等于折射角c.与使用的耦合剂有关d.与使用频率有关9. 为使经折射透入第二介质的超声波只有横波，纵波在第一介质的入射角应（c）a.大于第二临界角b.小于第一临界角c.在第一和第二临界角之间d.在第二和第三临界角之间10. 由发射探头发射的超声波，通过试件后再由另一接收探头接收，这种检验方法称为（c）a.表面波法b.斜射法c.穿透法d.垂直法11. 把某些材料所具有的，能使电能与机械能相互转换的特性称为（b）a.波型变

50、换b.压电效应 c.折射d.阻抗匹配12. 一般地说，在远场区，同一深度的平底孔，直径增大一倍，其回波高度提高（c）a.1 倍 b.9dB c.12dB d.24dB13. 超声波在介质中的传播速度主要取决于（d）14. 探伤面上涂敷耦合剂的主要目的是（ b）a.防止探头磨损b.消除探头与探测面之间的空气c.有利于探头滑动d.防止工件生锈15. 探伤面上涂敷耦合剂的主要目的是（ b）a.防止探头磨损b.消除探头与探测面之间的空气c.有利于探头滑动d.防止工件生锈16. 超声波通过一定厚度的薄层介质时，若介质两侧的物质声阻抗相等，则薄层厚度为（a）时，将有最大的声压透过率a.1/2波长的整数倍

51、b.1/4 波长的奇数倍c.1/4 波长的整数倍d.1/8波长的整数倍17. 超声波由A介质透入B介质时，如果面对入射方向的界面为一个凹面，并且声速CA CB,则该曲面将对透过波（a）a.起聚焦作用 b.起发散作用 c.不起作用d.有时聚焦，有时发散18. 超声波探伤系统的灵敏度（a）a.取决于探头、脉冲发生器和放大器b.随频率提高而提高c.与换能器的机械阻尼无关d.随分辨率提高而提高19. A型超声波探伤仪上的”抑制旋钮打开对下述哪个性能有影响？（a）a.垂直线性 b.水平线性c.脉冲重复频率 d.延迟20. 超声波检测仪中，以荧光屏纵轴显示超声波信号强度，以横轴显示超声波传播时间或反射体深

52、度 的脉冲显示法叫做（b）.连续波显示 b.A扫描显示c.B扫描显示 d.C扫描显示二、判断题1. 最常用的超声波换能器是利用压电效应发射和接收超声波的（）2. 质点完成五次全振动所需要的时间，可以使超声波在介质中传播五个波长的距离（）3. 脉冲宽度大的仪器其频带宽度窄（）4. 超声波检测时要求声束方向与缺陷取向垂直为宜（0 ）5. 声阻抗是衡量介质声学特性的重要参数，温度变化对材料的声阻抗也会有影响（）.第二介质中折射的纵波其折射角达到90时的纵波入射角为第二临界角（）7. 吸收衰减和散射衰减是材料对超声能量衰减的主要原因（）8. 超声波在异质界面上倾斜入射时，同一波型的声束反射角大于入射角

53、（）9. 声源面积不变时，超声波频率越高，超声场的近场长度越长（卜:）10. 不同压电晶体的频率常数不一样，因此用不同压电晶体作成频率相同的晶片时其厚度不同（）11. 超声波探头发射超声波利用的是逆压电效应，而接收超声波则是利用的正压电效应（）12. 超声波束的指向角是在晶片直径一定的情况下，频率越低，指向角越小（卜：）13. 物体在振动过程中，当外力的频率等与振动系统的固有频率时，物体的振幅达到最大 值，这种现象称为谐振（。）14. 当钢中的气隙（如裂纹）厚度一定时，超声波频率增加，反射波高将随之降低（卜：）15. 一般情况下，对于薄层反射体，能得到最大反射信号的厚度为（入/2的偶数倍）（K）16. 超声波检测常用的压电晶体石英、钛酸钡、铌酸锂、硫酸锂中居里点最高的是硫酸锂 （町17. 在人工反射体平底孔、矩形槽、横孔、V形槽中，回波声压只与声程有关而与探头折射角度无关的是矩形槽（X）18. 水平线性、垂直线性、动态范围属于超声波检测仪的性能指标（口）19. 频带宽度、探测深度、重复频率属于超声波检测仪的性能指标仰）20. 在普通常用的超声波检测仪上，使用“抑制”旋钮的抑制作用，可以减少杂波显示， 与此同时也会导致回波宽度变小（n）21. 单位时间内垂直通过单位面积上的声能叫做声强，它与声压的平方成正比（）22