2025年超声波探伤高级试题及答案

2025年超声波探伤高级试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.超声波在两种介质界面发生反射时，声压反射率与两种介质的（）直接相关。A.密度差B.声速差C.声阻抗比D.弹性模量差2.用2.5MHz、φ14mm的直探头检测钢工件（声速5960m/s），其近场区长度约为（）。A.20mmB.40mmC.60mmD.80mm3.横波检测时，若探头K值为2（折射角63.4°），工件中声程100mm处的缺陷，其水平距离为（）。A.89mmB.90mmC.95mmD.100mm4.聚焦探头的主要优势是（）。A.提高近表面分辨率B.增大检测深度C.简化扫查操作D.降低耦合要求5.TOFD技术中，缺陷端点衍射波的时间差主要用于（）。A.缺陷定性B.缺陷测高C.缺陷定位D.缺陷定量6.检测铝基复合材料时，超声波衰减显著增大的主要原因是（）。A.材料密度低B.界面散射增多C.声速变化大D.表面粗糙度高7.表面波的有效检测深度约为（）。A.1个波长B.2个波长C.3个波长D.5个波长8.奥氏体不锈钢焊缝检测时，优先选用的探头频率是（）。A.0.5MHzB.2.5MHzC.5MHzD.10MHz9.数字式超声波探伤仪的“闸门”功能主要用于（）。A.抑制杂波B.锁定信号范围C.调节增益D.存储波形10.判定缺陷为“裂纹”的关键波形特征是（）。A.波幅低且稳定B.波形陡峭、根部有小锯齿C.多次反射波清晰D.波幅随探头移动无明显变化二、简答题（每题8分，共40分）1.简述双晶直探头的工作原理及主要适用场景。2.说明DAC曲线的制作步骤及在缺陷定量中的作用。3.小径管（φ57mm×5mm）对接焊缝检测时，如何选择探头参数及扫查方法？4.超声波在粗晶材料（如铸钢件）中衰减加剧的原因有哪些？可采取哪些措施改善检测效果？5.依据JB/T4730标准，简述钢锻件超声检测中缺陷评级的主要原则。三、计算题（每题15分，共30分）1.某检测任务使用5MHz、φ10mm的直探头检测铝合金工件（声速6320m/s），试计算：（1）探头的近场区长度N；（2）半扩散角θ（取sinθ≈1.22λ/D）。2.用2.5MHz、K2横波探头检测板厚25mm的Q345R钢对接焊缝（声速3230m/s），在CSK-ⅢA试块上测得以下数据：-深度10mm（声程11.2mm）的φ1×6横孔波幅为80%；-深度20mm（声程22.4mm）的φ1×6横孔波幅为50%；-深度30mm（声程33.6mm）的φ1×6横孔波幅为30%。（1）绘制DAC曲线（需标注坐标参数）；（2）若检测中发现某缺陷波幅为60%（深度15mm），试评定其当量大小（需考虑距离补偿）。四、案例分析题（30分）某企业对直径Φ300mm、长度2000mm的42CrMo钢轴类锻件进行超声检测，采用2.5MHz、φ20mm直探头（钢中纵波声速5960m/s），检测灵敏度为Φ2mm平底孔当量（检测距离200mm）。检测时在轴中心区域（距端面500mm处）发现如下波形特征：-一次底波B1波幅为50%满刻度；-缺陷波F位于B1前，波幅为85%满刻度，水平刻度值（以声程为基准）为180mm；-移动探头20mm后，F波幅降至30%，且波形变宽；-轴两端面检测时，同一位置均能检出类似F波。要求：（1）分析缺陷可能的类型及形成原因；（2）计算缺陷的埋藏深度（以轴端面为基准）；（3）根据JB/T4730标准（假设该锻件为Ⅰ级合格），判断是否需要返修；（4）提出后续检测或处理建议。答案一、单项选择题1.C（声压反射率R=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)，与声阻抗比直接相关）2.B（近场区长度N=D²/(4λ)，λ=c/f=5960/(2.5×10⁶)=2.384×10⁻³m=2.384mm，N=14²/(4×2.384)≈40mm）3.A（水平距离=声程×sinθ=100×sin63.4°≈89mm）4.A（聚焦探头通过声透镜或曲面晶片聚焦声束，提高近表面分辨率）5.B（TOFD利用缺陷上下端点衍射波的时间差计算高度）6.B（复合材料界面多，超声波散射衰减显著增加）7.A（表面波能量集中在1个波长深度内）8.A（奥氏体不锈钢晶粒粗大，低频（0.5-1MHz）可减少散射衰减）9.B（闸门用于设定信号采集范围，锁定目标波）10.B（裂纹表面不规则，回波陡峭且根部有小锯齿）二、简答题1.双晶直探头由发射晶片和接收晶片组成，两晶片以一定角度倾斜安装在同一探头壳体内，利用“一发一收”模式工作。主要适用于检测近表面缺陷（如板材、焊缝近表面未熔合），可避免直探头近场区干扰，提高近表面分辨率。2.DAC（距离-波幅曲线）制作步骤：①选择与被检工件材质、表面状态一致的试块（如CSK-ⅢA）；②在试块上选取3个以上不同深度的相同尺寸反射体（如φ1×6横孔）；③分别探测各反射体，记录其波幅与深度（或声程）的对应关系；④将各点连接成光滑曲线，作为基准灵敏度线。作用：用于缺陷当量比较，通过实测缺陷波幅与DAC曲线的相对位置，确定缺陷大小。3.小径管检测探头选择：①频率2.5-5MHz（平衡穿透与分辨率）；②K值2.5-3.0（保证声束覆盖焊缝根部）；③探头前沿≤7mm（避免结构反射干扰）。扫查方法：采用单面双侧扫查，探头沿焊缝圆周方向作锯齿形移动，扫查速度≤150mm/s，同时注意前后、左右、转角扫查，确保声束覆盖整个焊缝截面。4.粗晶材料衰减加剧的原因：①晶粒粗大导致散射衰减增加（散射与晶粒尺寸的四次方成正比）；②晶界反射增多，能量损失大。改善措施：①降低检测频率（如0.5-1MHz）；②采用聚焦探头（减少声束扩散损失）；③优化耦合（使用高粘度耦合剂，减少表面散射）；④表面打磨（降低粗糙度引起的散射）。5.JB/T4730钢锻件评级原则：①单个缺陷：根据当量大小及所在区域（如Ⅰ区、Ⅱ区）评级；②密集缺陷：计算一定面积（如50mm×50mm）内的缺陷数量及当量；③底波降低量：若底波B1＜50%且无法定位单个缺陷，按底波降低量评级；④结合工件重要程度（如Ⅰ级、Ⅱ级合格要求）综合判定。三、计算题1.（1）近场区长度N=D²/(4λ)，λ=c/f=6320/(5×10⁶)=1.264×10⁻³m=1.264mm，D=10mm，故N=10²/(4×1.264)≈19.8mm≈20mm。（2）半扩散角θ=arcsin(1.22λ/D)=arcsin(1.22×1.264/10)=arcsin(0.154)≈8.9°。2.（1）DAC曲线绘制：以声程（mm）为横坐标，波幅（%）为纵坐标，标注三点（11.2,80）、（22.4,50）、（33.6,30），连接成曲线。（2）缺陷深度15mm，声程=√(15²+(15×2)²)=√(225+900)=√1125≈33.54mm（K2探头，水平距离=2×深度=30mm）。查DAC曲线，声程33.54mm对应的基准波幅约为30%（接近33.6mm点）。实测波幅60%为基准波幅的2倍（20lg(60/30)=6dB），故当量为φ1×6+6dB（或查表得φ1.6×6）。四、案例分析题（1）缺陷类型及原因：缺陷位于轴中心区域，两端面检测均能检出，且移动探头后波幅显著下降，符合“白点”（氢致裂纹）特征。形成原因：锻件冷却过程中，氢原子聚集形成微裂纹，多分布于中心偏析区。（2）埋藏深度计算：声程180mm（纵波检测，声程=2×深度，因直探头从端面入射，缺陷至端面距离为深度h），故h=180/2=90mm（轴直径300mm，中心深度150mm，90mm位于中心偏析区附近）。（3）评