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      超聲波探傷必知的基礎知識

      2017年01月06日

      超聲波探傷必知的基礎知識

      超聲波探傷簡介

         超聲波探傷是利用超聲波在物體中的傳播、反射和衰減等物理特性來發現缺陷的一種無損檢測方法。它可以檢查金屬材料、部分非金屬材料的表面和內部缺陷,如焊縫中裂紋、未熔合、未焊透、夾渣、氣孔等缺陷。超聲波探傷具有靈敏度高、設備輕巧、操作方便、探測速度快、成本低、對人體無害等優點。  

      超聲波探傷的主要特性

        1、超聲波在介質中傳播時,在不同質界面上具有反射的特性,如遇到缺陷,缺陷的尺寸等于或大于超聲波波長時,則超聲波在缺陷上反射回來,探傷儀可將反射波顯示出來;如缺陷的尺寸甚至小于波長時,聲波將繞過射線而不能反射;

        2、波聲的方向性好,頻率越高,方向性越好,以很窄的波束向介質中輻射,易于確定缺陷的位置。

        3、超聲波的傳播能量大,如頻率為1MHZ(100赫茲)的超生波所傳播的能量,相當于振幅相同而頻率為1000HZ(赫茲)的聲波的100萬倍。

        

      超聲波探傷的基本方法

        在超聲波探傷中有各種探傷方式及方法。按探頭與工件接觸方式分類,可將超聲波探傷分為直接接觸法和液浸法兩種。

        一、直接接觸法

         使探頭直接接觸工件進行探傷的方法稱為直接接觸法。使用直接接觸法應在探頭和被探工件表面涂有一層耦合劑,作為傳聲介質。常用的耦合劑有機油、變壓器油、甘油、化學漿糊、水及水玻璃等。焊縫探傷多采用化學漿糊和甘油。由于耦合劑層很薄,因此可把探頭與工件看作二者直接接觸。

        直接接觸法主要采用A型脈沖反射法探傷儀 ,由于操作方便,探傷圖形簡單,判斷容易且探傷靈敏度高,因此在實際生產中得到廣泛應用。

        1.垂直入射法

         垂直入射法(簡稱垂直法)是采用直探頭將聲束垂直入射工件探傷面進行探傷的方法。由于該法是利用縱波進行探傷,故又稱縱波法。當直探頭在工件探傷面上移動時,經過無缺陷處探傷儀示波屏上只有始波和底波。若探頭移到有缺陷處,且缺陷的反射面比聲束小時,則示波屏上出現始波、缺陷波和底波。若探頭移至大缺陷(缺陷比聲束大)處時,則示波屏上只出現始波和缺陷波。

        顯然,垂直法探傷能發現與探傷面平行或近于平行的缺陷,適用于厚鋼板、軸類、輪等幾何形狀簡單的工件。

        2.斜角探傷法

         斜角探傷法(簡稱斜射法)是采用斜探頭將聲束傾斜入射工件探傷面進行探傷的方法。由于它是利用橫波進行探傷,故又稱橫波法。當斜探頭在 工件探傷面上移動時,若工件內沒有缺陷,則聲束在工件內徑多次反射將以“w”形路徑傳播,此時在示波屏上只有始波。當工件存在缺陷,且該 缺陷與聲束垂直或傾斜角很小時,聲束會被缺陷反射回來,此時示波屏上將顯示出始波、缺陷波。當斜探頭接近板端時,聲束將被端角反射回來,此時在示波屏上將出現始波和端角波。

        斜角探傷法能發現與探側表面成角度的缺陷,常用于焊縫、環狀鍛件、管材的檢 查。在焊縫探傷中,有時也采用一發一收兩個斜探頭,并用專門夾具固定成組,對焊縫進行所謂串列式掃查,稱串列斜角探傷法。前邊為發射探頭,其發射聲束遇缺陷時,產生的反射波會被后邊的接收探頭所接收,從而在示波屏上出現示波、缺陷波。探傷時,儀器的探頭必須處在一發一收的工作狀態。 串列斜角探傷對垂直于探傷面且具有平滑反射面的缺陷檢查非常有效。

        二、液浸法

        液浸法是將工件和探頭頭部浸在耦合液中,探頭不接觸工件的探傷方法。根據工件和探頭浸沒方式,分為全沒液浸法、局部液浸法和噴流式局部液浸法等。

         液浸法當用水作耦合介質時,稱作水浸法。水浸法探傷時,探頭常用聚焦探頭。超聲波從探頭發出后,經過耦合層再射到工件表面,有一部分聲能將被工件表面反 射回來而形成一次界面反射波S1 。同時大部分聲能傳入工件,若工件中存在缺陷時,傳入工件的聲能的一部分被缺陷反射形成缺陷反射波,其余聲能傳至工件底面產生底面反射波。因此,探傷波形中T~S1、S1~F及F~B之間的距離,各對應于探頭到工件底面之間各段的距離。當改變探頭位置時,探傷波形中T~S1的距離也將隨之改變,而S1~F、F~B的距離則保持不變。

        用液浸法探傷時,應注意使探頭和工件之間耦合介質層有足夠厚度,以避免二次界面反射S2出現在工件底波之前。一般要求探頭到工件表面的距離應在工件厚度的1/3以上。

        液浸法探傷由于探頭與工件不直接接觸,因而它具有探頭不易磨損,聲波的發射和接收比較穩定等優點。其主要缺點是,它需要一些輔助設備,如液槽、探頭橋架、探頭操縱器等。另外,由于液體耦合層一般較厚,因而聲能損失較大。

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      來源:重慶里博儀器有限公司
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