超声波探伤

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1．探伤原理
2 o* m$ P1 C/ ]6 a; U7 w! a) \2 \" \2 a　　人耳可听得见的声波的频率范围大约是20HZ至20kHz。频率比20kHz更高的声波叫超声波。
　　超声波脉冲（通常为1.5MHz）从探头射人被检测物体，如果其内部有缺陷，缺陷与材料之间便存在界面，则一部分人射的超声波在缺陷处被反射或折射，则原来单方向传播的超声能量有一部分被反射，通过此界面的能量就相应减少。这时，在反射方向可以接到此缺陷处的反射波；在传播方向接收到的超声能量会小于正常值，这两种情况的出现都能证明缺陷的存在。在探伤中，利用探头接收脉冲信号的性能也可检查出缺陷的位置及大小。前者称为反射法，后者称为穿透法。
% t5 W7 D% ?) |. l* j, h2 x2．探伤方法
1）脉冲反射法
, _  w! L) Q3 n' `- X　　脉冲反射法探伤由探头、脉冲发生器、接收放大器等部分组成。脉冲发生器所产生的高频电脉冲激励探头的压电晶片振动，使之产生超声波。超声波垂直人射到工件中，当通过界面A缺陷和底面B时，均有部分超声波反射回来，这些反射波各自经历了不同的往返路程回到探头上，探头又重新将其转变为电脉冲，经接收放大器放大后，即可在荧光屏上显现出来。其对应各点的波型分别称为始波（A'）、缺陷波（F'）和底波（B'）。当被测工件中无缺陷存在时，则在荧光屏上只能见到始波A'和底波B'。缺陷的位置（深度AF）可根据各波型之间的间距之比等于所对应的工件中的长度之比求出，即
　　其中AB是工件的厚度，可以测出；A'B'和A'F'可从荧光屏上读出。
　　缺陷的大小可用当量法确定。这种探伤方法叫纵波探伤或直探头探伤。振动方向与传播方向相同的波称纵波；振动方向与传播方向相垂直的波称横波。
（2）横波脉冲反射法
　　当人射角不等于零的超声波人射到固体介质中，且超声波在此介质中的纵波和横波的传播速度均大于在人射介质中的传播速度时，则同时产生纵波和横波。又由于材料的弹性模量E总是大于剪切模量G，因而纵波传播速度总是大于横波的传播速度。根据几何光学的折射规律，纵波折射角也总是大于横波折射角。当人射角取得足够大时，可以使纵波折射角等于或大于900，从而使纵波在工件中消失，这时工件中就得到了单一的横波。横波入射工件后，遇到缺陷时便有一部分被反射回来，即可以从荧光屏上见到脉冲信号；若探头离工件端面很近，会有端面反射，因此应该注意与缺陷区分；若探头离工件端面很远且横波又没有遇到缺陷，有可能由于过度衰减而出现单波情况（超声波在传播中存在衰减）。
　　横波探伤的定位在生产中采用标准试块调节或三角试块比较法。缺陷的大小同样用当量法确定。
　　钢结构构件焊缝的超声波探伤必须由持证专业人员按GBll52进行，并根据图纸技术要求和行业标准确定验收。
2）穿透法
　　穿透法是根据超声波能量变化情况来判断工件内部状况的，它是将发射探头和接收探头分别置于工件的两相对表面。发射探头发射的超声波能量是一定的，在工件不存在缺陷时，超声波穿透一定工件厚度后，在接收探头上所接收到的能量也是一定的。而工件存在缺陷时，由于缺陷的反射使接收到的能量减小，从而断定工件存在缺陷。
　　根据发射波的不同种类，穿透法有脉冲波探伤法和连续波探伤法两种。
　　穿透法探伤的灵敏度不如脉冲反射法高，且受工件形状的影响较大，但较适宜检查成批生产的工件。如板材一类的工件，可以通过接收能量的精确对比而得到高的精度，宜实现自动化。