(2025年)超声波探伤复习题及答案

(2025年)超声波探伤复习题及答案一、选择题（每题2分，共40分）1.超声波探伤中，探头K值定义为（）A.横波折射角的正弦值与余弦值之比B.横波折射角的正切值C.纵波入射角的正切值D.探头晶片尺寸与波长的比值答案：B2.下列耦合剂中，声阻抗与钢最接近的是（）A.水B.甘油C.机油D.化学浆糊答案：B3.AVG曲线中，A表示（）A.距离B.缺陷当量C.波幅D.增益答案：A4.制作DAC曲线时，通常使用的试块是（）A.CSK-ⅠAB.CSK-ⅡAC.RB-2D.V1试块答案：B5.某直探头频率5MHz，晶片直径20mm，钢中纵波声速5960m/s，其近场区长度为（）A.84mmB.168mmC.42mmD.21mm答案：A（计算：N=D²f/(4c)=20²×5×10⁶/(4×5960×10³)=84mm）6.缺陷定量时，若某缺陷波高为基准波高的1/4，使用当量法（Φ2平底孔为基准），则缺陷当量为（）A.Φ0.5mmB.Φ1mmC.Φ4mmD.Φ8mm答案：B（波高与当量平方成反比，(1/4)=(d/2)²→d=1mm）7.超声波探伤的“盲区”主要由（）引起A.仪器杂波B.探头延迟C.近场区干扰D.始脉冲宽度答案：D8.横波探伤适用于检测（）A.板材分层缺陷B.锻件中心缩孔C.焊缝横向裂纹D.棒材纵向裂纹答案：C9.脉冲反射法探伤的基本原理是（）A.利用超声波穿透工件后的能量变化B.接收缺陷反射的回波信号C.测量超声波在工件中的传播时间D.分析超声波的频率变化答案：B10.钢/空气界面的声压反射率约为（）（钢声阻抗45×10⁶kg/(m²·s)，空气声阻抗0.0004×10⁶kg/(m²·s)）A.99.9%B.50%C.10%D.0.1%答案：A（公式：R=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)≈-1，反射率=R²≈100%）11.下列因素中，不影响超声波指向性的是（）A.探头频率B.晶片直径C.耦合剂厚度D.波长答案：C12.半波高度法测量缺陷长度时，探头移动的范围是（）A.波高从80%降到50%的距离B.波高从满幅降到50%的距离C.波高从最高值降到一半的两个点之间的距离D.波高从基准线降到一半的距离答案：C13.双晶直探头主要用于检测（）A.厚大工件内部缺陷B.近表面缺陷C.薄壁工件D.曲面工件答案：B14.纵波斜入射到异质界面时，可能产生（）A.反射纵波、折射纵波B.反射横波、折射横波C.反射纵波、折射纵波和横波D.表面波答案：C15.超声波探伤中，“灵敏度”通常指（）A.仪器能检测到的最小缺陷B.探头的频率C.仪器的放大倍数D.基准波高对应的缺陷当量答案：A16.下列缺陷中，反射波高最高的是（）A.球形气孔B.平面裂纹（垂直于声束）C.柱状夹渣（平行于声束）D.缩松答案：B17.调节仪器“抑制”旋钮会（）A.提高小缺陷的检测能力B.降低仪器动态范围C.增加分辨力D.减少噪声答案：D18.检测奥氏体不锈钢焊缝时，宜选用（）A.高频直探头B.低频斜探头C.聚焦探头D.表面波探头答案：B（奥氏体组织粗大，低频减少散射衰减）19.超声波在介质中传播时，声强衰减的主要原因是（）A.扩散衰减、散射衰减、吸收衰减B.反射衰减、折射衰减C.界面衰减、路径衰减D.频率衰减、能量衰减答案：A20.用K2探头（折射角63.4°）检测板厚20mm的焊缝，缺陷声程50mm，其水平距离为（）A.40mmB.30mmC.50mmD.20mm答案：A（水平距离=声程×sinθ=50×(2/√5)=40mm）二、判断题（每题1分，共20分）1.超声波在介质中的传播速度与频率无关。（√）2.横波可以在液体中传播。（×）（横波需剪切应力，液体无剪切弹性）3.近场区缺陷定量误差较大，因此探伤时应尽量避免在近场区检测。（√）4.耦合层厚度为1/4波长时，声能透射率最高。（×）（1/4波长时为谐振透射，透射率与声阻抗有关）5.半波高度法测量缺陷长度的精度高于端点峰值法。（×）（端点峰值法更准确）6.双晶直探头的两片晶片分别发射和接收，可减小盲区。（√）7.纵波斜入射到第二介质时，折射角大于入射角。（×）（取决于第二介质声速）8.AVG曲线适用于所有探头和工件。（×）（需同类型探头、同材质工件）9.缺陷性质可通过波高单一参数准确判定。（×）（需结合波形、位置等综合分析）10.表面粗糙度越大，耦合效果越差。（√）11.超声波频率越高，分辨力越好，但穿透能力越弱。（√）12.检测板材时，纵波直探头主要检测与表面平行的缺陷。（√）13.DAC曲线制作时，需使用相同K值的探头。（√）14.声压反射率为负表示反射波相位与入射波相反。（√）15.近场区长度与探头直径平方成正比，与频率成反比。（√）16.横波探头的楔块材料声速应小于工件声速。（×）（需大于工件横波声速以产生折射横波）17.仪器的动态范围越大，对小缺陷和大缺陷的检测能力越强。（√）18.缺陷当量相同，其实际尺寸一定相同。（×）（形状、方向影响反射）19.表面波只能检测表面开口缺陷。（×）（可检测表面及近表面缺陷）20.超声波探伤不能检测缺陷的三维坐标。（×）（通过多方向扫查可定位）三、简答题（每题5分，共50分）1.简述超声波探伤中“盲区”的形成原因及减小方法。答：盲区是指始脉冲宽度覆盖的区域，无法检测到缺陷的范围。形成原因：仪器发射脉冲的持续时间（始脉冲宽度）覆盖了近表面的回波信号。减小方法：选用短脉冲探头（窄脉冲）、降低仪器发射强度、使用双晶探头（分离发射接收晶片）。2.说明DAC曲线的制作步骤和作用。答：步骤：①选择标准试块（如CSK-ⅡA）；②在试块上加工不同深度的Φ1×6横孔；③用待校准探头依次探测各横孔，记录波高；④将各波高调节至同一基准（如80%屏高），绘制距离-波幅曲线。作用：用于缺陷定量，通过比较缺陷波高与DAC曲线，确定缺陷当量；补偿工件衰减和距离对波高的影响。3.比较横波斜探头与纵波直探头的适用场景。答：纵波直探头：适用于检测与探测面平行的缺陷（如板材分层、锻件疏松），利用纵波垂直入射，缺陷反射率高；横波斜探头：适用于检测与探测面成一定角度的缺陷（如焊缝横向裂纹、管材周向缺陷），通过横波斜入射，覆盖工件内部斜向区域。4.分析影响超声波衰减的主要因素。答：①扩散衰减：由声束扩散引起，与距离平方成反比；②散射衰减：介质中晶粒、杂质等散射超声波，与频率四次方成正比；③吸收衰减：介质分子内摩擦将声能转化为热能，与频率和介质粘滞性有关。5.阐述缺陷定位的常用方法及各自特点。答：①声程定位法：通过缺陷回波声程计算位置，适用于任意方向缺陷；②水平定位法（横波探伤）：利用K值计算水平距离和深度，直观反映缺陷在焊缝中的位置；③深度定位法（纵波探伤）：直接测量缺陷至探测面的距离，适用于厚工件。6.解释探头K值的定义及选择原则。答：K值=tanθ（θ为横波折射角）。选择原则：根据工件厚度和缺陷方向，薄板（<20mm）选K2~K2.5（大角度覆盖），厚板（>40mm）选K1~K1.5（减少声程损失）；检测横向缺陷选K≥1（保证声束与缺陷垂直）。7.说明耦合剂的作用及选择要求。答：作用：填充探头与工件间的空气间隙，减少声能反射损失。选择要求：声阻抗与工件接近（提高透射率）；流动性好（便于探头移动）；对工件无腐蚀；易清洗；高温检测需用高温耦合剂（如甘油、高温黄油）。8.分析缺陷定量中当量法与测长法的区别。答：当量法：通过比较缺陷波高与已知当量试块的波高，确定缺陷大小（如Φ2平底孔当量），适用于单个小缺陷；测长法：通过探头移动测量缺陷在探测方向上的长度（如6dB法、端点峰值法），适用于面积型缺陷（如裂纹、未熔合）。9.简述超声波在异质界面上的传播规律。答：①垂直入射时，声压反射率R=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)，透射率T=2Z2/(Z2+Z1)（Z为声阻抗）；②斜入射时，满足斯涅尔定律（sinθ1/c1=sinθ2/c2），可能产生反射纵波、反射横波、折射纵波、折射横波；③当入射角大于第一临界角（纵波全反射）时，工件中仅存在横波；大于第二临界角（横波全反射）时，产生表面波。10.解释“近场区”与“远场区”的划分依据及对探伤的影响。答：划分依据：以近场区长度N为界，N=D²f/(4c)（D为晶片直径，f为频率，c为声速）。近场区：声束轴线上声压存在极大值和极小值，缺陷定量误差大；远场区：声束扩散，声压随距离增加单调衰减，缺陷定量准确。探伤时应尽量在远场区检测，避免近场区误差。四、计算题（每题5分，共50分）1.某直探头晶片直径14mm，频率2.5MHz，钢中纵波声速5960m/s，计算其近场区长度。解：N=D²f/(4c)=(14²×2.5×10⁶)/(4×5960×10³)=(196×2.5×10⁶)/(23.84×10⁶)=490/23.84≈20.56mm答案：约20.6mm2.用K1.5探头（折射角θ=56.3°）检测厚度30mm的焊缝，缺陷回波声程40mm，计算缺陷的水平距离和深度。解：水平距离L=声程×sinθ=40×sin56.3°≈40×0.832=33.28mm深度h=声程×cosθ=40×cos56.3°≈40×0.555=22.2mm答案：水平距离约33.3mm，深度约22.2mm3.基准灵敏度为Φ2mm平底孔（深度50mm，波高80%），某缺陷在深度100mm处波高为40%，求缺陷当量（假设材质衰减系数α=0.01dB/mm）。解：补偿衰减差：ΔdB=2αΔx=2×0.01×(100-50)=1dB基准波高80%对应Φ2mm，缺陷波高40%（-6dB），考虑衰减补偿后实际差为-6dB-1dB=-7dB当量公式：ΔdB=20lg(d/2)→-7=20lg(d/2)→lg(d/2)=-0.35→d/2=10^-0.35≈0.447→d≈0.89mm答案：约Φ0.9mm4.计算钢（Z1=45×10⁶kg/(m²·s)）与水（Z2=1.5×10⁶kg/(m²·s)）界面的声压反射率和透射率。解：R=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)=(1.5-45)/(1.5+45)=(-43.5)/46.5≈-0.935（反射率=R²≈87.4%）T=2Z2/(Z2+Z1)=2×1.5/46.5≈0.0645（透射率=1-R²≈12.6%）答案：反射率约87.4%，透射率约12.6%5.用6dB法测量缺陷长度，探头从波高80%向左移动至40%时位置为15mm，向右移动至40%时位置为35mm，求缺陷长度。解：缺陷长度=35mm-15mm=20mm答案：20mm6.横波探头楔块为有机玻璃（cL1=2730m/s），工件为钢（cS2=3230m/s），求横波折射角θS（入射角α=30°）。解：根据斯涅尔定律：sinα/cL1=sinθS/cS2→sinθS=(cS2/cL1)×sinα=(3230/2730)×sin30°≈1.183×0.5=0.5915→θS≈36.3°答案：约36.3°7.某DAC曲线在深度20mm、40mm、60mm处的波高分别为80%、65%、50%，现有一缺陷在深度50mm处波高为55%，判断是否超标（标准为DAC-6dB）。解：DAC曲线在50mm处的基准波高可线性插值：(60mm-40mm)=20mm，波高从65%降到50%（降15%）；50mm为40mm+10mm，波高=65%-15%×(10/20)=65%-7.5%=57.5%缺陷波高55%=57.5%-2.5%（即DAC-2.5dB），小于DAC-6dB（允许）答案：不超标8.某探头分辨率测试中，两个相邻缺陷（深度30mm和35mm）的波高分别为80%和75%，两波间波谷高度为40%，计算探头分辨率。解：分辨率=20lg(波谷高度/较小波高)=20lg(40%/75%)=20lg(0.533)≈20×(-0.273)=-5.46dB答案：约-5.5dB（分辨率通常取绝对值，即5.5dB）9.检测厚度100mm的钢锻件，要求检测Φ3mm平底孔当量，已知材质衰减系数α=0.02dB/mm，试块为Φ2mm平底孔（深度20mm，波高80%），计算探伤灵敏度补偿值。解：距离补偿：ΔdB1=20lg(Φ3/Φ2)=20lg(1.5)≈3.