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超聲波探傷儀測(cè)厚儀無(wú)損材料測(cè)試 - 基本原理詳細(xì)介紹

發(fā)布日期：2018-10-17 瀏覽次數(shù)：3989

介紹

無(wú)損檢測(cè)材料超聲波學(xué)40年以上。從次考試開始，使用超聲波振動(dòng)檢測(cè)缺陷在不同的材料中，它已經(jīng)成為一種基于測(cè)量的經(jīng)典測(cè)試方法充分考慮所有的影響影響因素。今天它是ExpCIE-TED超聲波測(cè)試，支持儀器技術(shù)的巨大進(jìn)步，給重現(xiàn)性試驗(yàn)結(jié)果在狹窄范圍內(nèi)公差這假定知道影響因素及相關(guān)因素能夠應(yīng)用于測(cè)試技術(shù)。

并非所有的影響都必須認(rèn)真對(duì)待。被操作者視為。在許多情況下有些影響可以忽略不計(jì)。不超過(guò)允許測(cè)量的修復(fù)公差。由于此，測(cè)試簡(jiǎn)化和測(cè)試時(shí)間減少。盡管如此，未來(lái)屬于對(duì)執(zhí)行的合格操作員他的責(zé)任和責(zé)任努力保持他的知識(shí)新藝術(shù)現(xiàn)狀。

為什么使用超聲波進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)？

在50年代初，除了材料表面的無(wú)損檢測(cè)方法之外，技術(shù)人員只知道射線照相(X射線或放射性同位素)作為檢測(cè)內(nèi)部缺陷的方法。染料滲透劑和磁性顆粒法。第二后第二次世界大戰(zhàn)中的超聲波方法索科洛夫1935和應(yīng)用燧石1940，進(jìn)一步發(fā)展。因此，很快儀器就可以用于材料的超聲波測(cè)試。

超聲波原理是基于固體材料是聲波的良好導(dǎo)體的事實(shí)。由此波不僅在界面處反射，而且還由內(nèi)部缺陷（材料分離、夾雜物等）反射。波長(zhǎng)越小，聲波與材料的相互作用效應(yīng)越強(qiáng)，這意味著波的頻率越高。

λ=C/f

C=聲速[km/2s]

f＝頻率[MHZ]

=波長(zhǎng)長(zhǎng)度[mm]

這意味著超聲波必須在大約0.5MHz和25MHz之間的頻率范圍內(nèi)使用，并且產(chǎn)生的波長(zhǎng)為毫米。當(dāng)頻率較低時(shí)，波與內(nèi)部缺陷的相互作用效應(yīng)將非常小，以至于檢測(cè)變得有問(wèn)題。射線探傷和超聲波探傷是檢測(cè)不同試件內(nèi)部缺陷常用的方法，部分覆蓋了應(yīng)用范圍，部分?jǐn)U大了應(yīng)用范圍。

這意味著今天的許多體積測(cè)試是可能的，更經(jīng)濟(jì)和無(wú)風(fēng)險(xiǎn)的超聲波測(cè)試方法，對(duì)其他手工測(cè)試問(wèn)題，與以前一樣，使用RealGrPHY。在需要高安全要求的情況下(例如，核電站、航空航天工業(yè))，兩種方法都使用。

超聲檢測(cè)任務(wù)

是否有對(duì)超聲操作員指派的任務(wù)的主要分類？如果我們限制我們對(duì)可能存在的材料缺陷進(jìn)行測(cè)試，則分類如下：

反射鏡檢測(cè)
反射器位置
反射器的評(píng)價(jià)
反射器的診斷（反射器類型、方向等）

而不是使用這個(gè)詞“反射器”超聲操作者經(jīng)常使用這個(gè)術(shù)語(yǔ)。“不連續(xù)性”. 這被定義為“被懷疑為缺陷的測(cè)試對(duì)象中的不規(guī)則性”。實(shí)際上，只有在定位、評(píng)估和診斷之后，才能確定是否存在影響測(cè)試對(duì)象目的的缺陷。因此，術(shù)語(yǔ)“不連續(xù)性”總是被使用，只要它不確定它是否涉及一個(gè)缺陷，這意味著不允許的不規(guī)則性。

不連續(xù)性檢測(cè)

超聲波探傷儀的基本“工具”是探頭，

圖：1a + 1b。

圖1A直探頭（剖面）

圖1b角束探頭（剖面）

壓電元件通過(guò)極短的放電激勵(lì)，產(chǎn)生超聲波脈沖。另一方面，相同的元件在接收到超聲波信號(hào)時(shí)產(chǎn)生電信號(hào)，從而使其振蕩。探針用液體或耦合膏劑耦合到測(cè)試對(duì)象的表面，使得來(lái)自探針的聲波能夠傳輸?shù)綔y(cè)試對(duì)象中。

然后操作員掃描測(cè)試對(duì)象，即他將探針均勻地來(lái)回移動(dòng)到表面上。在這樣做的過(guò)程中，他發(fā)現(xiàn)了一個(gè)儀器顯示的任何信號(hào)引起的反射從內(nèi)部盤旋錫，圖2。

圖2A平面缺陷-直探頭

圖2B平面缺陷角束探頭

每個(gè)探頭都具有一定的指向性，即超聲波只覆蓋測(cè)試對(duì)象的某個(gè)部分。用于超聲檢測(cè)的有效區(qū)域稱為“聲束”，這是所應(yīng)用的探頭和聲波在其中傳播的材料的特征。

聲束大致可分為會(huì)聚（聚焦）區(qū)，近場(chǎng)和發(fā)散的部分，遠(yuǎn)場(chǎng)圖3。

近場(chǎng)長(zhǎng)度n（近場(chǎng)） 長(zhǎng)度）以及發(fā)散角在元素的直徑上

圖3聲場(chǎng)

被測(cè)材料的頻率和聲速。中心梁被稱為中心梁。聲軸. 聲束的形狀在選擇用于解決測(cè)試問(wèn)題的探頭中起著重要的作用。繪制聲軸常常足以顯示測(cè)試任務(wù)的解決方案是什么樣子。Vulu度量間斷（空心空間，外來(lái)物質(zhì)）在不同方向反射聲波，

圖。4a + 4b。

圖4A體積不連續(xù)性-直探頭

圖4B體積不連續(xù)角束探頭

聲波在不連續(xù)反射后回到探頭上的部分主要取決于聲波的方向，即用直角探頭或角束探頭進(jìn)行掃描還是從不同的S上進(jìn)行掃描并不重要。圖5中的測(cè)試對(duì)象上的URLACE。

如果來(lái)自探頭的反射聲波的接收部分是足夠的，那么對(duì)現(xiàn)有體積的不連續(xù)性的檢測(cè)不是關(guān)鍵的，這意味著操作者能夠通過(guò)

圖5不同方向的體積缺陷檢測(cè)

從不同方向掃描。平面（二維）不連續(xù)性（例如，宏觀分離、裂紋）主要在一定方向上反射超聲波，如圖6所示。

圖6角平面不連續(xù)的反射

圖7側(cè)壁上聲束的視在變形

如果聲波的反射部分未被探頭接收，則將檢測(cè)到不連續(xù)性。當(dāng)平面不連續(xù)性被聲束垂直撞擊時(shí)，檢測(cè)的可能性僅增加。這適用于被隔離在測(cè)試對(duì)象內(nèi)的DIS連續(xù)性。

對(duì)于對(duì)測(cè)試對(duì)象的表面開放的平面不連續(xù)性，例如從表面垂直進(jìn)入測(cè)試對(duì)象的裂紋，裂紋的垂直掃描并不總是產(chǎn)生所需的連續(xù)過(guò)程。在這種情況下，由于在測(cè)試對(duì)象的側(cè)壁上的聲波反射，似乎聲波從相應(yīng)的側(cè)壁彎曲，發(fā)生波重疊（干擾），圖7。

在這種情況下，裂紋檢測(cè)的概率是非常好的。角度反射 影響圖8A使用。 90℃ 邊緣，在裂紋和測(cè)試對(duì)象的表面之間，由于雙重反射，聲波被反射回自身，圖8b。

當(dāng)垂直于表面的平面不連續(xù)性不延伸到表面并且在不連續(xù)性和表面的聲波反射被探頭接收的條件下，角度反射效應(yīng)的使用通常甚至也是可能的，圖9。

圖8A 45掃描裂紋檢測(cè)

圖8b角反射效應(yīng)

圖9表面附近的平面、垂直反射器

在具有垂直不連續(xù)性的厚壁測(cè)試對(duì)象中，這種條件常常不能滿足，使得來(lái)自不連續(xù)性和測(cè)試對(duì)象表面的重反射聲波不返回到探頭。在這種情況下，第二探針用于接收聲音的反射部分，從而能夠檢測(cè)不連續(xù)性。

通過(guò)這種測(cè)試，串列 技術(shù)一個(gè)探頭作為一個(gè)跨接器，另一個(gè)探頭用作接收器。兩個(gè)探針都移動(dòng)到測(cè)試對(duì)象的表面上，并且以固定的距離隔開。掃描是在測(cè)試對(duì)象的不同深度垂直定位的不連續(xù)性，在探頭間距上變深，圖。10A、10B和10C。

雖然，對(duì)于薄測(cè)試對(duì)象中的角度掃描，存在不能垂直擊中平面離散度的可能性，圖11a，檢測(cè)靈敏度更高，特別是通過(guò)適當(dāng)選擇掃描角度和測(cè)試頻率，以便用戶喜歡單探針試驗(yàn)

圖10a角反射效應(yīng)

圖10B串聯(lián)測(cè)試：中心區(qū)

圖10C TAMDEN測(cè)試：下區(qū)

圖11a 70°掃描：不利角度

圖11b 45°掃描：有利角度

圖11C 70×2兆赫掃描；大檢測(cè)

聲束發(fā)散

而不是更復(fù)雜的TAN DEM方法。這通常是測(cè)試焊縫厚度約30毫米時(shí)的情況。

當(dāng)然，檢測(cè)不垂直擊中的DIS連續(xù)性的可能性降低了。然而，這種缺陷通常通過(guò)另一入射角的附加測(cè)試（圖11b）或使用較低頻率的探針（圖11c）來(lái)彌補(bǔ)。在焊接測(cè)試的相應(yīng)規(guī)范（結(jié)構(gòu)內(nèi)測(cè)試）中可以找到典型的過(guò)程。

測(cè)試方法與儀器技術(shù)

4.1超聲波探傷儀

在我們考慮進(jìn)一步的測(cè)試任務(wù)和解決方法之前，我們必須首先獲得關(guān)于常用超聲技術(shù)的更詳細(xì)的知識(shí)，包括測(cè)試儀器和探頭?；谝呀?jīng)陳述的關(guān)于不連續(xù)位置的內(nèi)容，我們必須將短聲脈沖發(fā)射到測(cè)試對(duì)象中，以便測(cè)量聲脈沖從探頭到反射器和后部的飛行時(shí)間。只有當(dāng)有明確的開始時(shí)間和目標(biāo)時(shí)間時(shí)，才可能這樣做。只要測(cè)試對(duì)象的聲速是已知的，那么就可以使用簡(jiǎn)單的計(jì)算來(lái)確定反射器的距離，從而確定其在測(cè)試對(duì)象中的準(zhǔn)確位置，圖12。