压力容器超声波问答题

1、问答题1、何谓超声波？它有哪些重要特性？答：频率高于20000HZ的机械波称为超声波。重要特性：一是可定向发射，在介质中沿直线传播且具有良好的指向性；二是的能量高；三是在界面上能产生反射、折射和波型转换；四是穿透能力强。2、产生超声波的必要条件是什么？答：一是要有作超声振动的波源（如探头中的晶片）；二是要有能传播超声振动的弹性介质（如受检工件或试块）。3、液体中为什么只能传播纵波，不能传播横波？答：凡能承受拉伸或压缩应力的介质都能传播纵波，液体虽然不能承受拉伸应力，但能承受压应力而产生容积变化，故液体介质可传播纵波。介质传播横波时，介质质点受到交变的剪切应力作用，液体介质不能承受剪切应力，故横

2、波不能在液体中传播。4、简述影响超声波的介质中传播速度的因素有哪些？答：（1）超声波在介质中的传播速度与介质的弹性模量和介质的密度有关。对一定的介质，弹性模量和密度为常数，故声速也是常数。不同介质，声速不同。（2）超声波波型不同时，声速也不一样。同一介质，传播不同类型声波时，声速也不相同。（3）介质尺寸大小及介质温度对声速也有一定影响。5、简述波的叠加原理？答：（1）当几列波在同一介质中传播并相遇时，相遇处质点的振动是各列法引起的分振动的合成，任一时刻该质点的位移是各列波引起的分位移的矢量知。（2）相遇后的各列波仍保持它们各自原有的特性（频率、波长、振动方向等）不变，并按照各自原来的传播方向继

3、续前进。（3）波的叠加原理描述了波的独立性，及质点受到几个波同时作用时的振动的叠加性。6、何谓波的干涉现象？什么情况下合成振幅最大？什么情况下合成振幅最小？答：（1）两列频率相同，振动方向相同，相位相同或相位差恒定的波相遇时，由于波叠加的结果，会使某些地方的振动始终互相加强，而另一些地方的振动始终互相减弱或完全抵消，这种现象称为波的干涉，产生干涉现象的波称为相干波。干涉现象的产生是相干波传播到空间各点时波程不同所致。（2）当波程差等于波长的整数倍时，合成振幅达最大值。（3）当波程差等于半波长的奇数倍时，合成振幅达最小值。7、何谓驻波？为什么通常取晶片厚度等于半波长？答：（1）两列振幅相同的相干

4、波，在同一直线上相向传播时互相叠加而成的波，称为驻波。（2）当介质厚度等于半波长整数倍时，会产生驻波。所以取晶片厚度t=入/2可以形成驻波，产生共振，使合成振幅最大，有利于提高探头辐射超声波的效率。8、何谓绕射？绕射现象的发生与哪些因素有关？答：波在传播过程中遇到障碍物时，能绕过障碍物的边缘继续前进的现象，称为波的绕射（衍射）。绕射的产生与障碍物的尺寸Di和波长入的相对大小有关。Di<<入时，几乎只绕射，无反射。Di>>入时，几种只反射，无绕射。Di与入相当时，既反射又绕射。9、什么是惠更斯原理？它有什么作用？答：惠更斯原理：介质中波动传播到的各点都可以看作是发射子波的

5、波源，其后任意时刻这些子波的包迹就是新的波阵面。利用惠更斯原理，可以确定不同波源辐射的声波的形状和波的传播方向，可以解释声波在均匀和非均匀介质中传播的许多现象。10、何谓超声场？超声场的特征量有哪些？答：充满超声波的空间或超声振动所波及的部分介质，称为超声场。描述超声场的物理量即特征量有声压、声强和声阻抗。声压：超声场中某一点在某一瞬时所具有的压强P1与没有超声波存在时同一点的静压强P0之差，称为该点的声压。P=Pi-P0。声强：单位时间内通过与超声波传播方向垂直的单位面积的声能，称为声强，常用I表示。声阻抗：介质中某一点的声压P与该质点振动速度V之比，称为声阻抗，常用Z表示，Z=P/V,声阻

6、抗在数值上等于介质的密度p与介质中声速C的乘积。Z=p.C。11、超声波垂直入射到两侧介质不同（Z1定3）的异质薄层（Z2）时，（如探头保护膜），什么情况下声压往复透过率最高？答：（1）当薄层厚度等于入2/4的奇数倍，薄层介质声阻抗为其两侧介质声阻抗几何平均值时，即Z2二根号内Z1.Z3,声压往复透过率等于1,声小全透射。（2）当薄层厚度入2/4时，薄层愈薄，声压往复透过率愈大。12、什么是波型转换？波型转换的发生与哪些因素有关？答：（1）超声波入射到异质界面时，除产生入射波同类型的反射和折射波外，还会产生与入射波不同类型的反射或折射波，这种现象称为波型转换。（2）波型转换只发生在倾斜入射的场

7、合，且与界面两侧介质的状态（液、固、气态）有关。13、什么是端角反射？它有什么特征？答：（1）超声波在工件（或试样）的两个互相垂直的平面构成的直角内的反射，称为端角反射。（2）端角反射中，同类型的反射波和入射波总是互相平行方向相反。端角反射中，产生波型转换，不同类型的反射波和入射波互相不平行。纵波入射时，端角反射率在很大范围内很低。横波入射时，入射角在30度及60度附近，端角反射率最低。入射角在35度一55度时，端角反射率高。14、什么是超声波的衰减？引起超声衰减的主要原因有哪些？答：超声波在介质中传播时，随着传播距离的增加，超声波的能量逐渐减弱的现象称为超声波的衰减。衰减的主要原因：（1）扩

8、散衰减：由于声速的扩散，随着传播距离的增加，波束截面愈来愈大，从而使单位面积上的能量逐渐减少。这种衰减叫扩散衰减。扩散衰减主要取决于波阵面的几何形状，与传播介质的性质无关。（2）散射衰减：超声波在传播过程中，遇到由不同声阻抗介质组成的界面时，发生散射（反射、折射或波型转换），使声波原传播方向上的能量减少。这种衰减称为散射衰减。材料中晶粒粗大（和波长相比）是引起散射衰减的主要因素。（3）吸收衰减：超声波在介质中传播时，由于介质质点间的内摩擦（粘滞性）和热传导等因素，使声能转换成其他能量（热量）。这种衰减称为吸收衰减，又称粘滞衰减。散射衰减、吸收衰减与介质的性质有关，因此统称为材质衰减。15、何谓

9、主声束？什么是声束的指向性？答：(1)声源正前方声能集中的锥形区域称为主声束。(2)声源辐射的超声波定向，集中辐射的性质称为声束指向性。16、简述探伤仪中，同步电路的主要作用？答：同步电路又称为触发电路，它每秒钟产生数十至数千个触发脉冲，触发探伤仪的扫描电路，发射电路等，使之步调一致，有条不紊的工作，因此，同步电路是整个探伤仪的指挥“中枢”。17、探伤仪发射电路中的阻尼电阻有什么作用？答：改变阻尼电阻R0的阻值可改变发射强度，阻值大，发射强度高，发射的声能多。阻尼电阻阻值小，则发射强度低。但改变R0阻值也会改变探头电阻尼大小，影响分辨力。18、探伤仪的接收电路主要由哪几部分组成？“抑制”旋钮有

10、什么作用？答：(1)接收电路由衰减器，射频放大器，检波器和视频放大器等几部分组成。(2)调节“抑制旋钮”可使低于某一电平的信号在荧光屏上不予显示，从而减少荧光屏上的杂波。但使用“抑制”时，仪器的垂直线性和动态范围均会下降。19、什么是压电晶体？举例说明压电晶体分为几类？答：(1)某些晶体受到拉力或压力产生变形时，在晶体界面上出现电荷的现象称为正压电效应。在电场的作用下，晶体发生弹性形变的现象，称为逆压电效应。正、逆压电效应统称为压电效应。能够产生压电效应的材料称为压电材料。由于它们多为非金属电介质晶体结构，故又称为压电晶体。(2)压电晶体分为：单晶体：如硫酸锂等；多晶体：如钛酸铅等。20、何谓

11、压电材料的居里点？哪些情况要考虑它的影响？答：(1)当压电材料的温度达到一定值后，压电效应会自行消失，称该温度值为材料的居里温度或居里点，用TC表示。同一压电晶体有不同的上居里温度和下居里温度。不同的压电晶体，居里温度也不一样。(2)对高温工件进行探伤时，应选用上居里点较高的压电晶片制作探头。在寒冷地区探伤时，应选用下居里点较低的压电晶片作探头。21、探头保护膜的作用是什么？对它有哪些要求？答：(1)保护膜加于探头压电晶片的前面，作用是保护压电晶片和电极，防止其磨损和碰坏。(2)对保护膜的要求是：耐磨性好，强度高，材质衰减小，透声性好，厚度合适。22、一个探头的标记为5I20SJ20DJ,试说

12、明其中数字和字母的含义？答：5:频率5MHZ。I:压电晶片材料碘酸锂单晶。20:圆晶片直径20mm。SJ:水浸探头。20DJ:点聚焦，水中焦距20mm。23、声束聚焦有什么优点？简述聚焦探头的聚焦方法和聚焦形式？答：(1)聚焦的声束，声能更为集中，中心轴线上的声压增强，同时可改善声束指向性，对提高探伤灵敏度，分辨力和信噪比均为有利。(2)聚焦方法：凹曲面晶片直接聚焦、反射式聚焦探头、采用声透镜片聚焦。(3)聚焦形式：点聚焦和线聚焦。24、超声波探伤仪主要性能指标有哪些？答：探伤仪性能是指仅与仪器有关的性能，主要有水平线性、垂直线性和动态范围等。25、简述超声探伤系统主要性能指标有哪些？答：系统

13、性能是仪器、电缆、探头特性的综合反映，即探伤仪和探头的组合性能，主要有信噪比、灵敏度余量、始波宽度、盲区和分辨力。26、什么是底面多次回波法？该法主要用于哪些场合？答：依据底面回波次数，判断试件有无缺陷和缺陷严重程度的探伤法称为底面多次回波法。它常用于钢板超声波探伤。主要用于：(1)缺陷回波法不便实施，或要求检出灵敏度较低的场合。(2)工件厚度不大，形状简单，探测面与底面平行的场合。(3)有时作为辅助手段，配合缺陷回波或底面回波高度法判定缺陷情况。27、何谓耦合剂？简述影响耦合的因素有哪些？答：在探头与工件表面之间施加的一层透声介质，称为耦合剂。影响耦合的主要因素有：一是耦合层厚度；二是表面粗

14、糙度；三是耦合剂声阻抗；四是工件表面形状。28、什么叫探伤灵敏度？常用的调节探伤灵敏度的方法有几种？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。有时也称为超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，A.V.G曲线法，底面回波高度法等多种方式。29、焊缝斜角探伤中，定位参数包括哪些主要内容？答:缺陷位置的记录应包括下列各项：(1)缺陷位置的纵坐标：

15、沿焊缝方向缺陷位置到焊缝探伤原点或检验分段标记点的距离，记录时应规定出正方向。(2)缺陷深度：缺陷到探测面的垂直距离。(3)缺陷水平距离：缺陷在探测面上的投影点到探头入射点的距离，也称作探头缺陷距离。有时以简化水平距离代之，即缺陷在探测面上投影点到探头前沿的距离，亦称缺陷前沿距离。(4)探头焊缝距离：探头入射点到焊缝中心线的距离。(5)缺陷位置的横坐标：缺陷在探测面上投影点到焊缝中心的距离，记录时应规定的正方向。其数值可以从(3)(4)两参数之差求得。实际探伤中，由于焊缝结构形式不同，缺陷定位时，可依据标准或检验规程的要求，记录以上全部或部分参数。30、何谓缺陷定量？简述缺陷定量方法有几种？答

16、：超声波探伤中，确定工件中缺陷的大小和数量，称为缺陷定量。缺陷的大小包括缺陷的面积和长度。缺陷的定量方法很多，常用的有当量法，底波高度法和测长法。31、什么是当量尺寸？缺陷的当量定量法有几种？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。当量法包括：(1)试块比较法：将缺陷回波与试块上人工缺陷回波作比较对缺陷定量的方法。(2)计算法：利用规则反射体的理论回波声压公式进行计算法来确定缺陷定量尺寸的定量方法。(3)AVG曲线法：利用通用A.V.G曲线或实用AVG曲线确定缺陷

17、当量尺寸的方法。32、.什么是缺陷的指示长度？测定缺陷指示长度的方法分为哪两大类？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。(1)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，以缺陷波幅降低一定的db值的探头位置作为缺陷边界来测定缺陷长度的方法。(2)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。33、什么是缺陷定量的底波高度法？常用的方法有几种？答：底波高度法是利用缺陷波与底波之比来衡量缺陷相对大小的方法，也称作底波百

18、分比法。底波高度法常用两种方法表示缺陷相对大小：F/B法和F/Bg法。(1)F/B法：是在一定灵敏度条件下，以缺陷波高F与缺陷处底波高B之比来衡量缺陷相对大小的方法。(2)F/Bg法：是在一定灵敏度条件下，以缺陷波高F与无缺陷处底波高Bg之比来衡量缺陷相对大小的方法。底波高度法只能比较缺陷的相对大小，不能给出缺陷的当量尺寸。34、何谓钢板探伤的多次重合法？为什么一般不推荐采用一次重合法？答：钢板水浸(或局部水浸)探伤时，为避免水层界面多次回波与钢板多次底波相互干扰，调整水层厚度，使水层界面回波与某次钢板底波重合，这种方法就称为多次重合法，当界面回波与钢板第二或三、四次底波重合时，则分别称为二次

19、或三、四次重合法。一次重合法时，界面各次回波分别与钢板底波一一重合。此时，由于钢板底波的位置经常有水层界面波存在。探伤过程中，难以观察到钢板底波的衰减或消失情况，因而无法根据底波衰减或消失情况来判定缺陷情况，所以一般不采用一次重合法探伤。35、简要说明钢板探伤中，引起底波消失的几种可能情况？答：(1)表面氧化皮与钢板结合不好。(2)近表面有大面积的缺陷。(3)钢板中有吸收性缺陷(如疏松或密集小夹层)。(4)钢板中有倾斜的大缺陷。36、简述钢板探伤中“叠加效应”形成的原因及回波变化特征？答：“叠加效应”多出现在板厚较薄，缺陷较小且位于板中心附近时。缺陷回波变化特征是：钢板各次底波前的缺陷多次回波

20、F1、F2、F3、F4、F5起始几次回波的波高逐渐升高，到某次回波后，波高又逐渐降低。这种效应的出现是由于不同反射路径的声波互相叠加的结果，随着缺陷回波次数的增加，回波路径逐渐增多，如F2比F1多3条路径，F3比F1多5条路径路径多，叠加能量多，故缺陷回波逐渐升高，但路径进一步增加时，反射损失及衰减也增加，增加到一定程度后，损失和衰减的声能将超过叠加效应。因此缺陷波升高到一定程度后又逐渐降低。37、按JB/T4730-2005标准检验板厚T=12mm的钢板，如何选择探头和调节探伤灵敏度？答：(1)选用频率5MHZ。晶片面积A150mm2,双晶直探头。某探头性能符合标准中附录A。(2)将探头置于

21、阶梯试块板厚为12mm的台阶面上，把该底面第一次底波高度调整到荧屏满刻度的50%,再提高灵敏度10db作为探伤灵敏度。止匕外，还应计入试块入被探钢板之间的表面耦合声能损失。38、按JB/T4730-2005标准的规定，对B1<50%,F1亦很小的缺陷，如何测定缺陷边界？答：这类缺陷测定边界时，应向缺陷区外移动探头，当钢板底面第一次反射波高升到探伤灵敏度下荧光屏满刻度的50%时，探头中心点即为缺陷的边界点。39、JB/T4730-2005标准对缺陷的评定方法中依据哪些评定规则？答：依据三条评定规划：（1）缺陷指示长度：一个缺陷按其指示的最大长度作为该缺陷的指示长度。（2）单个缺陷指示面积：

22、一个缺陷按其指示的最大面积作为该缺陷的单个指示面积。多个缺陷其相邻间距小于100mm,或间距小于相邻小缺陷的指示长度（取其较大值）。各块缺陷面积之和也作为单个缺陷指示面积。（3）缺陷面积占有率：在任一1mMm探伤面积内，缺陷面积占探伤面积的百分比。40、小口径钢管水浸探伤时，如何调节声束入射角度？答：小口径钢管水浸探伤时，是依靠调节偏心距来调整声束入射角的。偏心距是指探头声束轴线与管子中心轴线间的距离，常用X表示。X与入射角8的关系是sin«=X/R,因此调节X值即能改变声束入射角，为满足纯横波探伤，同时声束又能探测到管子内壁，X的调节必须满足下列条件：CL1/CL2R亦Cli/Cs

23、2r。式中：Cli：水中声速；/Cl2、Cs2/:钢中纵横波声速；r、R:管子的内外半径。41、小口径管水浸聚焦法探伤时，为什么一般要求声束在水中的焦点要落在管子的中心轴线上？答：当聚焦声束在水中的焦点落在与声束轴线相垂直的管子中心轴线上时，能使声束外边缘声线在钢管曲面上有相等的入射角，从而可减小声束复盖面上各点的入射角差别，获得最佳入射条件。为获得这个最佳入射条件，应根据探头焦距（F）,管半径（R）和偏心距（X）的数值，调节最佳水声程来实现。最佳水声程等于：H=F-根号内R2-X2。42、采用手工接触法检验钢管时，GB5777-1996标准有什么要求？答：（1）探头与工件表面应接触良好。（2

24、）探伤灵敏度用人工标准试样调节，试样内外表面人工缺陷的反射波幅应调节到等于荧屏满刻度的50%到100%之间。(3)每根钢管应从两个相反方向探伤一次。43、锻件探伤中，利用锻件底波调节探伤灵敏度有什么好处？对锻件有何要求？答：(1)优点：一是可不考虑探伤面耦合差补偿；二是可不考虑材质衰减差补偿；三是可不使用试块。(2)要求：一是工件厚度应大于3N;二是工件底面与探伤面平行，如为曲面应进行修整；三是工件底面应光滑平整，且不得与其它透声物质接触。44、锻件探伤中，什么情况下用当量法定量？当量法有几种？答：锻件探伤中，对于尺寸大小声束截面的缺陷一般用当量法定量。当量法分为试块比较法、计算法和AVG曲线

25、法。当缺陷位于X<3N区域内，可用试块比较法或当量AVG曲线法定量。当缺陷位于X3N区域，可用当量计算法或当量AVG曲线法士XEJULo45、按JB3963-85标准的定义，什么是密集缺陷？答：(1)当荧光屏扫描线上相当于50mm声程范围内，同时有5个或5个以上的缺陷反射信号，或者(2)在50X50项的探测面上发现同一深度范围内有5个或5个以上的缺陷反射信号。46、按JB3963-85标准检验钢锻件时，如何记录密集性缺陷？如何测定缺陷密集区面积？答：(1)记录密集性缺陷中当量最大缺陷的位置和分布。饼形锻件：记录大于等于直径4mm当量直径的缺陷密集区。其它锻件：记录大于等于直径3mm当量直

26、径的缺陷密集区。(2)缺陷密集区的边界采用半波高度法测定。密集区的面积以50X50加的方块为最小量度单位。47、何谓三角反射法？它有什么特征？答：用纵波直探头径向探测实心圆柱体锻件或棒材时，由于探头平面与柱面接触面小，声束扩散角增大，拉散声束在圆柱面上形成三角反射路径，从而在荧光屏上位置出现反射波，这种波即称为三角反射波。三角反射波一般有二次，均出现在第一次底波B1之后，且位置是固定的，一次是纵波扩散声束在圆柱面上不发生波形转换，形成等边三角形反射，如圆柱体直径为d,则这一反射波声程为1.3d;另一次是纵波扩散声束在一柱体面上发生波形转换，形成等腰三角形，其声程为1.67d。48、按JB396

27、3-85标准的规定，检验探伤面是曲面的锻件时，什么情况下可不作曲面补偿？答：（1）采用曲率与工件相同或相近，（0.71.1倍）的参考试块校正灵敏度，或（2）采用N<R/4（R为工件半径）的小直径晶片的探头进行探伤。49、按JB3963-85标准的规定，锻件探伤结束重新校准灵敏度时，如发现灵敏度有变化，应如何处理？答：（1）如增益电平降低2db以上，应在灵敏度校准后，对上一次校准以来所有检查的锻件进行重新探伤。（2）如增益电平升高2db以上，应对上一次校准以来所有记录的信号进行重新评定。50、焊缝检验中，“一次波法”与“直射法”是否为同一概念？答：是同一概念。“一次波法”是指在斜角探伤中，

28、超声束不经工件底面反射而直接对准缺陷的探测方法，亦称为直射法。探头的移动范围一般为0-0.5跨距，焊缝实际扫查中，往往从焊缝边缘起移动到超过0.5跨距一定距离。51、有人说，焊缝检验中的“一次波法”与“一次反射法”是一回事这种说法对吗？答：不对。“一次反射法”又称“二次波法是指在斜角探作中，超声束在工件底面只反射一次而对准缺陷的探测方法。探头移动范围一般为0.5-1跨距。实际检验中厚板焊缝时，往往一、二次波法联合使用，故探头应从焊缝边缘起移动到超过1跨距一定距离。52、“前沿距离”这一术语是否表示缺陷前沿距离？答：不是。“前沿距离”表示从斜探头入射点到探头底面前端的距离。是斜探头的参数之一。“缺陷前沿距离”表示从斜探头前端到缺陷在探伤面上投影点的距离，有时它可代替“水平距离”作为缺陷的一个位置参数，在国内也常称其为“简化水平距离：53、“水平距离”与“探头焊缝距离”在数值上相等吗？答：除非缺陷定位在焊缝中心线上，否则一般两者在数值上并不相同。“水平距离”亦称“探头缺陷距豌示从斜探头入射点到缺陷在探伤面投影点的距离。它是缺陷的位置参数之一。“探头焊缝距离”表示在探伤面上从斜探头入射点到焊缝中心线的距离，比较两者的数值，可以得出缺陷相对于焊缝中心线的位置，有助于对缺陷的