超声波探伤培训教材（精选8篇）
超声波探伤培训教材 篇1
培训教材之理论基础------
渗透检测适用于金属制品及其零部件表面开口缺陷的检测，包括荧光和着色渗透检测。
涡流检测适用于管材检测，如圆形无缝钢管及焊接钢管、铝及铝合金拉薄壁管等。
磁粉、渗透和涡流统称为表面检测。
波长：同一波线上相邻两振动相位相同的质点间的距离称为波长，波源或介质中任意一质点完成一次全振动，波正好前进一个波长的距离，常用单位为米(m)；频率f：波动过程中，任一给定点在1秒钟内所通过的完整波的个数称为频率，常用单位为赫兹(Hz)；波速C：波动中，波在单位时间内所传播的距离称为波速，常用单位为米/秒（m/s）。
由上述定义可得：C= f，即波长与波速成正比，与频率成反比；当频率一定时，波速愈大，波长就愈长；当波速一定时，频率愈低，波长就愈长。
次声波、声波和超声波都是在弹性介质中传播的机械波，在同一介质中的传播速度相同。它们的区别在主要在于频率不同。频率在20~20000Hz之间的能引起人们听觉的机械波称为声波，频率低于20Hz的机械波称为次声波，频率高于20000Hz的机械波称为超声波。次声波、超声波不可闻。
超声探伤所用的频率一般在0.5~10MHz之间，对钢等金属材料的检验，常用的频率为1~5MHz。超声波波长很短，由此决定了超声波具有一些重要特性，使其能广泛用于无损探伤。
1.方向性好：超声波是频率很高、波长很短的机械波，在无损探伤中使用的波长为毫米级；超声波象光波一样具有良好的方向性，可以定向发射，易于在被检材料中发现缺陷。
2.能量高：由于能量（声强）与频率平方成正比，因此超声波的能量远大于一般声波的能量。
3.能在界面上产生反射、折射和波型转换：超声波具有几何声学的上一些特点，如在介质中直线传播，遇界面产生反射、折射和波型转换等。
4.穿透能力强：超声波在大多数介质中传播时，传播能量损失小，传播距离大，穿透能力强，在一些金属材料中其穿透能力可达数米。
互相垂直的波，称为横波，用S或T表示。
当介质质点受到交变的剪切应力作用时，产生剪切形变，从而形成横波；只有固体介质才能承受剪切应力，液体和气体介质不能承受剪切应力，因此横波只能在固体介质中传播，不能在液体和气体介质中传播。钢中横波声速一般为3230m/s。横波一般应用于焊缝、钢管探伤。3.表面波R 当介质表面受到交变应力作用时，产生沿介质表面传播的波，称为表面波，常用R表示。又称瑞利波。
表面波在介质表面传播时，介质表面质点作椭圆运动，椭圆长轴垂直于波的传播方向，短轴平行于波的传播方向；椭圆运动可视为纵向振动与横向振动的合成，即纵波与横波的合成，因此表面波只能在固体介质中传播，不能在液体和气体介质中传播。
表面波的能量随深度增加而迅速减弱，当传播深度超过两倍波长时，质点的振幅就已经很小了，因此，一般认为表面波探伤只能发现距工件表面两倍波长深度内的缺陷。表面波一般应用于钢管探伤。4.板波
在板厚与波长相当的薄板中传播的波，称为板波。根据质点的振动方向不同可将板波分为SH波和兰姆波。板波一般应用于薄板、薄壁钢管探伤。
二．超声波声速测量
对探伤人员来说，用探伤仪测量声速是最简便的，用这种方法测声速，可用单探头反射法或双探头穿透法；可用于测纵波声速和横波声速。
1.反射法测纵波声速 声速按下式计算：
声速 C=2d/(T1-t)； t = 2T1 – T2 式中 d------工件厚度；
t------由探头晶片至工件表面传输时间；
T1------由探头晶片至工件底一次波传输时间；
T2------由探头晶片至工件底二次波传输时间；
2.穿透法测纵波声速 声速按下式计算：
声速 C=d/(T1-t)； t = 2T1 – T2 式中 d------工件厚度；
t------由探头晶片至工件表面传输时间；
T1------由探头晶片至工件底一次波传输时间；
T2------由探头晶片至工件底二次波传输时间；
3.反射法测横波声速
用半圆弧测横波声速，按下式计算： 声速 C=2d/(T1-t)； t = 2T1 – T2 式中 d------半圆半径长度；
t------由探头晶片至半圆弧探测面传输时间；
T1------由探头晶片至圆弧面一次波传输时间；
T2------由探头晶片至圆弧面二
次波传输时间；
动中任何质点都可以看作是新的波源。据此惠更斯提出了著名的惠更斯原理：介质中波动传播到的各点都可以看作是发射子波的波源，在其后任意时刻这些子波的包迹就决定新的波阵面。2.波的衍射（绕射）
波在传播过程中遇到与波长相当的障碍物时，能绕过障碍物边缘改变方向继续前进的现象，称为波的衍射或波的绕射。如右图，超声波（波长为）在介质中传播时，AB（其尺寸为D）遇到缺陷，据惠更斯原理，缺陷边缘可以看作是发射子波的波源，使波的传播改变，从 而使缺陷背后的声影缩小，反射波降低。
当D<<时，波的绕射强，反射弱，缺陷回波很低，容易漏检；当D>>时，反射强，绕射弱，声波几乎全反射。
波的绕射对探伤即有利又不利。由于波的绕射，使超声波产生晶料绕射顺利地在介质中传播，这对探伤有利；但同时由于波的绕射，使一些小缺陷回波显著下降，以致造成漏检，这对探伤不利。一般超声波探伤灵敏度约为/2。
三． 超声场的特征值
充满超声波的空间或超声振动所波及的部分介质，叫超声场；超声场具有一定的空间大小和形状，只有当缺陷位于超声场内时，才有可能被发现。描述超声场的特征植（即物理量）主要有声压、声强和声
阻抗。1.声压P 超声场中某一点在某一时刻所具有的压强P1与没有超声波存在时的静态压强P0之差，称为该点的声压，用P表示（P = P1-P0）。
声压幅值 p = cu = c(2fA)其中 ----介质的密度;c----波速;u----质点的振动速度； A----声压最大幅值； f----频率。
超声场中某一点的声压的幅值与介质的密度、波速和频率成正比。在超声波探伤仪上，屏幕上显示的波高与声压成正比。2.声阻抗Z 超声场中任一点的声压p与该处质点振动速度u之比称为声阻抗，常用Z表示。
Z = p / u = cu / u = c 由上式可知，声阻抗的大小等于介质的密度与波速的乘积。由u = P/Z可知，在
同一声压下，Z增加，质点的振动速度下降。因此声阻抗Z可理解为介质对质点振动的阻碍作用。超声波在两种介质组成的界面上的反射和透射情况与两种介质的声阻抗密切相关。3.声强I 单位时间内垂直通过单位面积的声能称为声强，常用I表示。
22I = Z u/2 = P/(2Z)当超声波传播到介质中某处时，该处原来静止不动的质点开始振动，因而具有动能；同时该处介质产生弹性变形，因而也具有弹性位能；声能为两者之和。
声波的声强与频率平方成正比，而超声波的频率远大于可闻声波。因此超声波的声强也远大于可闻声波的声强。这是超声波能用于探伤的重要原因。
在同一介质中，超声波的声强与声压的平方成正比。
四． 分贝的概念与应用
1.概念
由于在生产和科学实验中，所遇到的声强数量级往往相差悬殊，如引起听觉的声-16 2– 4 强范围为10~ 10瓦/厘米，最大值与最小值相差12个数量级。显然采用绝对量来度量是不方便的，但如果对其比值（相对量）取对数来比较计算则可大简化运算。分贝就是两个同量纲的量之比取对数后的单位。
通常规定引起听觉的最弱声强为I1 = 10 2–16 瓦/厘米 作为声强的标准，另一声强I2与标准声强I1 之比的常用对数称为声强级，单位是贝尔(BeL)。实际应用时贝尔太大，故常取1/10贝尔即分贝（dB）来作单位。（如取自然对数，则单位为奈培NP）
= lg(I2/I1)(Bel)=10 lg(I2/I1)= 20 lg(P2/P1)(dB)在超声波探伤中，当超声波探伤仪的垂直线性较好时，仪器屏幕上的波高与声压
成正比。这时有
= 20 lg(P2/P1)= 20 lg(H2/H1)(dB)这时声压基准P1或波高基准H1可以任意选取。2.应用
分贝用于表示两个相差很大的量之比显得很方便，在声学和电学中都得到广泛的应用，特别是在超声波探伤中应用更为广泛。例如屏上两波高的比较就常常用dB表示。
例如，屏上一波高为80％，另一波高为20％，则前者比后者高
= 20 lg(H2/H1)= 20 lg(80/20)= 12（dB）
用分贝值表示回波幅度的相互关系，不仅可以简化运算，而且在确定基准波高以后，可直接用仪器的增益值（数字机）或衰减值（模拟机）来表示缺陷波相对波高。
超声波从一种介质传播到另一种介质时，在两种介质的分界面上，一部分能量反射回原介质内，称为反射波；另一部分能量透过界面在另一种介质内传播，称为透射波。在界面上声能（声压、声强）的分配和传播方向的变化都将遵循一定的规律。
一． 单一界面的反射和透射
声能的变化与两种介质的声阻抗密切相关，设波从介质1（声阻抗Z1）入射到介质2（声阻抗Z2），有以下几种情况： 1.Z2 > Z1
声压反射率小于透射率。如水/钢界面。2.Z1> Z2
声压反射率大于透射率。如钢/水界面。声强反射率及透射率只与Z1、Z2的数值有关，与从哪种介质入射无关。3.Z1>> Z2
声压（声强）几乎全反射，透射率趋于0。如钢/空气界面。
4.Z1 Z2
此时几乎全透射，无反射。因此在焊缝探伤中，若母材与填充金属结合面没有任何缺陷，是不会产生界面回波的。
二． 薄层界面的反射和透射
此情况主要对探头保护膜设计具有指导意义。
当超声波依次从三种介质Z1、Z2、Z3(如晶片—保护膜—工件)中穿过，则当薄层厚度等于半波长的整数倍时，通过薄层的声强透射与薄层的性质无关，即好象不存在薄层一样；当薄层厚度等于四分之一波长的奇数倍且薄层声阻抗为其两侧介质
1/2 声阻抗几何平均值（Z2 =（Z2 Z3））时，超声波全透射
三． 波型转换和反射、折射定律 当超声波倾斜入射到界面时，除产生同种类型的反射和折射波外，还会产生不同类型的反射和折射波，这种现象称为波型
转换。
1.纵波斜入射
2.横波入射
四． 超声波的衰减 超声波在介质中传播时，随着距离增加，超声波能量逐渐减弱的现象叫做超声波衰减。引起超声波衰减的主要原因是波束扩散、晶粒散射和介质吸收 1.扩散衰减
超声波在传播过程中，由于波束的扩散，使超声波的能量随距离增加面逐渐减弱的现象叫做扩散衰减。超声波的扩散衰减仅取决于波阵面的形状，与介质的性质无关。
2.散射衰减
超声波在介质中传播时，遇到声阻抗不
同的界面产生散乱反射引起衰减的现象，称为散射衰减。散射衰减与材质的晶粒密切相关，当材质晶粒粗大时，散射衰减严重，被散射的超声波沿着复杂的路径传播到探头，在屏上引起林状回波（又叫草波），使信噪比下降，严重时噪声会湮没缺陷波。
3.吸收衰减
超声波在介质中传播时，由于介质中质点间内磨擦（即粘滞性）和热传导引起超声波的衰减，称为吸收衰减或粘滞衰减 通常所说的介质衰减是指吸收衰减与散射衰减，不包括扩散衰减。
较远处轴线上的声压与距离成反比，与波源面积成正比。1.近场区
波源附件由于波的干涉而出现一系列声压极大极小值的区域，称为超声场的近场区。近场区声压分布不均，是由于波源各点至轴线上某点的距离不同，存在波程差，互相迭加时存在位相差而互相干涉，使某些地方声压互相加强，另一些地方互相减弱，于是就出现声压极大极小值的点。
波源轴线上最后一个声压极大值至波源的距离称为近场区长度，用N表示。22 N =（Ds-）/(4) Ds/(4)2.远场区
波源轴线上至波源的距离x >N的区域称为远场区。远场区轴线上的声压随距离增加单调减少。当 x >3N时，声压与距离成反比，近似球面波的规律。因为距离x足够大时，波源各点至轴线上某一点的波程差很小，引起的相位差也很小，这样干涉
现象可以略去不计，所以远场区不会出现声压极大极小值。
3.近场区在两种介质中分布
实际探伤时，有时近场区分布在两种不同的介质中，如水浸探伤，超声波先进入水，然后再进入钢中，当水层厚度较小时，近场区就会分布在水、钢两种介质中。设水层厚度为L，则钢中剩余近场区长度N为 N = Ds/(4)– Lc1/c2 式中 c1----介质1水中波速；
c2----介质2钢中波速；
----介质2钢中波长。
在近场区内，实际声场与理想声场存在明显区别，实际声场轴线上声压虽也存在极大极小值，但波动幅度小，极值点的数量也明显减少。
二． 横波声场
目前常用的横波探头，是使纵波斜入射到界面上，通过波形转换来实现横波探伤
的，当入射角在
超声波探伤中常用的规则反射体有平底孔、长横孔、短横孔、球孔和大平底面等。回波声压公式（考虑介质衰减因素）：
四． AVG曲线
AVG曲线是描述规则反射体的距离、回波高及当量大小之间关系的曲线；A、V、G是德文距离、增益和大小的字头缩写，英文缩写为DGS。AVG曲线可用于对缺陷定量和灵敏度调整。
以横坐标表示实际声程，纵坐标表示规则反射体相对波高，用来描述距离、波幅、当量大小之间的关系曲线，称为实用AVG曲线。实用AVG曲线可由以下公式得到： 不同距离的大平底回波dB差
Δ=20lgPB1/PB2=20lgX2/X1 不同距离的不同大小平底孔回波dB差
Δ=20lgPf1/Pf2=40lgDf1X2/Df2X1 同距离的大平底与平底孔回波dB差
Δ=20lgPB/Pf=20lg2λX/πDfDf 用以上公式计算绘制实用AVG曲线时，要统一灵敏度基准。
坐标代表反射波的幅度。由反射波的位置可以确定缺陷位置，由反射波的幅度可以估算缺陷大小。B型：B型显示是一种图象显示，屏幕的横坐标代表探头的扫查轨迹，纵坐标代表声波的传播距离，因而可直观地显示出被探工件任一纵截面上缺陷的分布及缺陷的深度。C型：C型显示也是一种图象显示，屏幕的横坐标和纵坐标都代表探头在工件表面的位置，探头接收信号幅度以光点辉度表示，因而当探头在工件表面移动时，屏上显示出被探工件内部缺陷的平面图象，但不能显示缺陷的深度。
目前，探伤中广泛使用的超声波探伤仪都是A型显示脉冲反射式探伤仪。
3.A型脉冲反射式模拟超声波探伤仪的一般原理
二． 探头
超声波的发射和接收是通过探头来实现的。下面介绍探头的工作原理、主要性能及其及结构。1.压电效应
某些晶体材料在交变拉压应作用下，产生交变电场的效应称为正压电效应。反之当晶体材料在交变电场作用下，产生伸缩变形的效应称为逆压电效应。正、逆压电效应统称为压电效应。
超声波探头中的压电晶片具有压电效应，当高频电脉冲激励压电晶片时，发生逆压电效应，将电能转换为声能(机械能)，探头发射超声波。当探头接收超声波时，发生正压电效应，将声能转换为电能。不难看出超声波探头在工作时实现了电能和声能的相互转换，因此常把探头叫做换能器。
2.探头的种类和结构
直探头用于发射和接收纵波，主要用于探测与探测面平行的缺陷，如板材、锻件探伤等。
斜探头可分为纵波斜探头、横波斜探头和表面波斜探头，常用的是横波斜探头。横波斜探头主要用于探测与探测面垂直或成一定角度的缺陷，如焊缝、汽轮机叶轮等。
当斜探头的入射角大于或等于
基本频率-晶片材料-晶片尺寸-探头种类-特征
三． 试块
按一定用途设计制作的具有简单几何形状人工反射体的试样，通常称为试块。试块和仪器、探头一样，是超声波探伤中的重要工具。
1． 试块的作用（1）确定探伤灵敏度
超声波探伤灵敏度太高或太低都不好，太高杂波多，判伤困难，太低会引起漏检。因此在超声波探伤前，常用试块上某一特定的人工反射体来调整探伤灵敏度。（2）测试探头的性能
超声波探伤仪和探头的一些重要性能，如放大线性、水平线性、动态范围、灵敏度余量、分辨力、盲区、探头的入射点、K值等都是利用试块来测试的。（3）调整扫描速度
利用试块可以调整仪器屏幕上水平刻度
值与实际声程之间的比例关系，即扫描速度，以便对缺陷进行定位。（4）评判缺陷的大小
利用某些试块绘出的距离-波幅-当量曲线（即实用AVG）来对缺陷定量是目前常用的定量方法之一。特别是3N以内的缺陷，采用试块比较法仍然是最有效的定量方法。此外还可利用试块来测量材料的声速、衰减性能等。2.试块的分类（1）按试块来历分为：标准试块和参考试块。（2）按试块上人工反射体分：平底孔试块、横孔试块和槽形试块 3.试块的要求和维护
4.常用试块简介（仪器使用时重点讲解）
IIW(CSK-IA)CS-1 CSK-IIIA
3.动态范围
动态范围是指仪器屏幕容纳信号大小的能力。
二． 探头的性能及其测试 1.斜探头入射点
斜探头的入射点是指其主声束轴线与探测面的交点。入射点至探头前沿的距离称为探头的前沿长度。测定探头的入射点和前沿长度是为了便于对缺陷定位和测定探头的K值。
注意试块上R应大于钢中近场区长度N，因为近场区同轴线上的声压不一定最高，测试误差大。
2.斜探头K值和折射角
斜探头K值是指被探工件中横波折射角的正切值。
注意测定斜探头的K值或折射角也应在近场区以外进行。
3.探头主声束偏离和双峰
探头实际主声束与其理论几何中心轴线
的偏离程度称为主声束的偏离。
平行移动探头，同一反射体产生两个波峰的现象称为双峰。
探头主声束偏离和双峰，将会影响对缺陷的定位和判别。4.探头声束特性
探头声束特性是指探头发射声束的扩散情况，常用轴线上声压下降6dB时探头移动距离（即某处的声束宽度）来表示。
三． 仪器和探头的综合性能及其测试 1.灵敏度
超声波探伤中灵敏度一般是指整个探伤系统（仪器和探头）发现最小缺陷的能力。发现缺陷愈小，灵敏度就愈高。
仪器的探头的灵敏度常用灵敏度余量来衡量。灵敏度余量是指仪器最大输出时（增益、发射强度最大，衰减和抑制为0），使规定反射体回波达基准高所需衰减的衰减总量。灵敏度余量大，说明仪器与探头的灵敏度高。灵敏度余量与仪器和探头
的综合性能有关，因此又叫仪器与探头的综合灵敏度。
2.盲区与始脉冲宽度
盲区是指从探测面到能够发现缺陷的最小距离。盲区内的缺陷一概不能发现。始脉冲宽度是指在一定的灵敏度下，屏幕上高度超过垂直幅度20％时的始脉冲延续长度。始脉冲宽度与灵敏度有关，灵敏度高，始脉冲宽度大。3.分辨力
仪器与探头的分辨力是指在屏幕上区分相邻两缺陷的能力。能区分的相邻两缺陷的距离愈小，分辨力就愈高。4.信噪比
信噪比是指屏幕上有用的最小缺陷信号幅度与无用的噪声杂波幅度之比。信噪比高，杂波少，对探伤有利。信噪比太低，容易引起漏检或误判，严重时甚至无法进行探伤。
发生变化时，将改变试件的共振频率，依据试件的共振频率特性，来判断缺陷情况和工件厚度变化情况的方法称为共振法。共振法常用于试件测厚。
二． 按波形分类
根据探伤采用的波形，可分为纵波法、横波法、表面波法、板波法、爬波法等。1.纵波法
使用直探头发射纵波进行探伤的方法，称为纵波法。此时波束垂直入射至试件探测面，以不变的波型和方向透入试件，所以又称为垂直入射法，简称垂直法。垂直法分为单晶探头反射法、双晶探头反射法和穿透法。常用单晶探头反射法。垂直法主要用于铸造、锻压、轧材及其制品的探伤，该法对与探测面平行的缺陷检出效果最佳。由于盲区和分辨力的限制，其中反射法只能发现试件内部离探测面一定距离以外的缺陷。
在同一介质中传播时，纵波速度大于其
它波型的速度，穿透能力强，晶界反射或散射的敏感性较差，所以可探测工件的厚度是所有波型中最大的，而且可用于粗晶材料的探伤。2.横波法
将纵波通过楔块、水等介质倾斜入射至试件探测面，利用波型转换得到横波进行探伤的方法，称为横波法。由于透入试件的横波束与探测面成锐角，所以又称斜射法。
此方法主要用于管材、焊缝的探伤；其它试件探伤时，则作为一种有效的辅助手段，用以发现垂直法不易发现的缺陷。3.表面波法
使用表面波进行探伤的方法，称为表面波法。这种方法主要用于表面光滑的试件。表面波波长很短，衰减很大。同时，它仅沿表面传播，对于表面上的复层、油污、不光洁等，反应敏感，并被大量地衰减。利用此特点可通过手沾油在声束传播方向上进行触摸并观察缺陷回波高度的
变化，对缺陷定位。4.板波法
使用板波进行探伤的方法，称为板波法。主要用于薄板、薄壁管等形状简单的试件探伤。探伤时板波充塞于整个试件，可以发现内部和表面的缺陷。5.爬波法
三． 按探头数目分类 1.单探头法
使用一个探头兼作发射和接收超声波的探伤方法称为单探头法，单探头法最常用。
2.双探头法
使用两个探头（一个发射，一个接收）进行探伤的方法称为双探头法，主要用于发现单探头难以检出的缺陷 3.多探头法
使用两个以上的探头成对地组合在一起进行探伤的方法，称为多探头法。
四． 按探头接触方式分类 1.直接接触法
探头与试件探测面之间，涂有很薄的耦合剂层，因此可以看作为两者直接接触，此法称为直接接触法。
此法操作方便，探伤图形较简单，判断容易，检出缺陷灵敏度高，是实际探伤中用得最多的方法。但对被测试件探测面的粗糙度要求较高。2.液浸法
将探头和工件浸于液体中以液体作耦合剂进行探伤的方法，称为液浸法。耦合剂可以是油，也可以是水。
液浸法适用于表面粗糙的试件，探头也不易磨损，耦合稳定，探测结果重复性好，便于实现自动化探伤。
液浸法分为全浸没式和局部浸没式。
超声波探伤中，超声波的发射和接收都是通过探头来实现的。探头的种类很多，结构型式也不一样。探伤前应根据被检对象的形状、衰减和技术要求来选择探头，探头的选择包括探头型式、频率、晶片尺寸和斜探头K值的选择等。1.探头型式的选择
常用的探头型式有纵波直探头、横波斜探头、表面波探头、双晶探头，聚焦探头等。一般根据工件的形状和可能出现缺陷的部位、方向等条件来选择探头的型式，使声束轴线尽量与缺陷垂直。
纵波直探头波束轴线垂直于探测面，主要用于探测与探测面平行的缺陷，如锻件、钢板中的夹层、折叠等缺陷。
横波斜探头主要用于探测与探测面垂直可成一定角度的缺陷，如焊缝中未焊透、夹渣、未溶合等缺陷。
表面波探头用于探测工件表面缺陷，双晶探头用于探测工件近表面缺陷，聚焦探头用于水浸探测管材或板材。
2.探头频率的选择。
超声波探伤频率0.5~10MHz之间，选择范围大。一般选择频率时应考虑以下因素:(1)由于波的绕射，使超声波探伤灵敏度约为波长的一半，因此提高频率，有利于发现更小的缺陷。
(2)频率高，脉冲宽度小，分辨力高，有利于区分相邻缺陷。
(3)频率高，波长短，则半扩散角小，声束指向性好，能量集中，有利于发现缺陷并对缺陷定位。
(4)频率高，波长短，近场区长度大，对探伤不利。
(5)频率增加，衰减急剧增加。
由以上分析可知，频率的高低对探伤有较大的影响，频率高，灵敏度和分辨力高，指向性好，对探伤有利；但近场区长度大，衰减大，又对探伤不利。实际探伤中要全面分析考虑各方面的因素，合理选择频率。一般在保证探伤灵敏度的前提下尽可
能选用较低的频率。
对于晶粒较细的锻件、轧制件和焊接件等，一般选用较高的频率，常用2.5~5MHz；对晶粒较粗大的铸件、奥氏体钢等宜选用较低的频率，常用0.5~2.5MHz。如果频率过高，就会引起严重衰减，屏幕上出现林状回波，信噪比下降，甚至无法探伤。3.探头晶片尺寸的选择
晶片尺寸对探伤也有一定的影响，选择晶片尺寸进要考虑以下因素：（1）晶片尺寸增加，半扩散角减少，波束指向性变好，超声波能量集中，对探伤有利。（2）晶片尺寸增加，近场区长度迅速增加，对探伤不利。（3）晶片尺寸大，辐射的超声波能量大，探头未扩散区扫查范围大，远距离扫查范围相对变小，发现远距离缺陷能力增强。
以上分析说明晶片大小对声束指向性、近场区长度、近距离扫查范围和远距离缺
陷检出能力有较大的影响。实际探伤中，探伤面积范围大的工件时，为了提高探伤效率宜选用大晶片探头；探伤厚度大的工件时，为了有效地发现远距离的缺陷宜选用大晶片探头；探伤小型工件时，为了提高缺陷定位定量精度宜选用小晶片探头；探伤表面不太平整，曲率较低较大的工件时，为了减少耦合损失宜选用小晶片探头。
4.横波斜头K值的选择
在横波探伤中，探头的K值对探伤灵敏度、声束轴线的方向，一次波的声程（入射点至底面反射点的距离）有较大的影响。K值大，一次波的声程大。因此在实际探伤中，当工件厚度较小时，应选用较大的K值，以便增加一次波的声程，避免近场区探伤；当工件厚度较大时，应选用较小的K值，以减少声程过大引起的衰减，便于发现深度较大处的缺陷。在焊缝探伤中，不要保证主声束能扫查整个焊缝截面；对于单面焊根未焊透，还要考虑端角
反射问题，应使K=0.7~1.5,因为K<0.7或K>1.5，端角反射很低，容易引起漏检。
三． 耦合
超声耦合是指超声波在探测面上的声强透射率。声强透射率高，超声耦合好。为提高耦合效果，在探头与工件表面之间施加的一层透声介质称为而耦合剂。耦合剂的作用在于排除探头与工件表面之间的空气，使超声波能有效地传入工件，达到探伤的目的；耦合剂还有减少磨擦的作用。
影响声耦合的主要因素有：耦合层的厚度，耦合剂的声阻抗，工件表面粗糙度和工件表面形状。
四． 表面耦合损耗的补偿
在实际探伤中，当调节探伤灵敏度用的试块与工件表面粗糙度、曲率半径不同时，往往由于工件耦合损耗大而使探伤灵敏度降低，为了弥补耦合损耗，必须增大仪器的输出来进行补偿。
块来调节，如用CSK-IA试块50或1.5的孔。
三． 定量调节
定量调节一般采用AVG（直探头）或DAC（斜探头）。
四． 缺陷定位
超声波探伤中测定缺陷位置简称缺陷定位。
1.纵波（直探头）定位
纵波定位较简单，如探头波束轴线不偏离，缺陷波在屏幕上位置即是缺陷至探头在垂直方向的距离。2.表面波定位
表面波探伤定位与纵波定位基本类似，只是缺陷位于工件表面，缺陷波在屏幕上位置是缺陷至探头在水平方向的距离（此时要考虑探头前沿）。3.横波定位
横波斜探头探伤定位由缺陷的声程和探
头的折射角或缺陷的水平和垂直方向的投影来确定。
4.横波周向探测圆柱面时缺陷定位 周向探伤时，缺陷定位与平面探伤不同。（1）外圆探伤周向探测（2）内壁周向探测
当量试块比较法是将工件中的自然缺陷回波与试块上的人工缺陷回波进行比较来对缺陷定量的方法。此法的优点是直观易懂，当量概念明确，定量比较稳妥可靠。但成本高，操作也较烦琐，很不方便。所以此法应用不多，仅在x<3N的情况下或特别重要零件的精确定量时应用。2.当量计算法 当x>3N时，规则反射体的回波声压变化规律基本符合理论回波声压公式，当量计算法就是根据探伤中测得的缺陷波高的dB值，利用各种规则反射体的理论回波声压公式进行计算来确定缺陷当量尺寸的定量方法。
3.当量AVG曲线法
当量AVG曲线法是利用AVG曲线来确定工件中缺陷的当量尺寸。
二． 测长法测缺陷大小
当工件中缺陷尺寸大于声束截面时，一
般采用测长法来确定缺陷的长度。
测长法是根据缺陷波高与探头移动距离来确定缺陷的尺寸，按规定的方法测定的缺陷长度称为缺陷的指示长度。由于实际工件中缺陷的取向、性质、表面状态等都会影响缺陷回波高度，因此缺陷的指示长度总是小于或等于缺陷的实际长度。根据测定缺陷长度时的基准不同将测长法分为相对灵敏度法、绝对灵敏度法和端点峰值法。
三． 底波高度法测缺陷大小
底波高度法是利用缺陷波与底波的相对波高来衡量缺陷的相对大小。当工件中存在缺陷时，由于缺陷的反射，使工件底波下降。缺陷愈大，缺陷波愈高，底波就愈低，缺陷波高与底波高之比就愈大。四． 缺陷测高
及其它
目前A型脉冲反射式超声波探伤仪是根据屏幕上缺陷波的位置和高度来评价被检工件中缺陷的位置和大小，了解影响因素，对于提高定位、定量精度是十分有益的。
一．影响缺陷定位的主要因素 1.仪器的影响
仪器的水平线性的好坏对缺陷定位有一定的影响。2.探头的影响
探头的声束偏离、双峰、斜楔磨损、指向性等影响缺陷定位。3.工件的影响
工件的表面粗糙度、材质、表面形状、边界影响、温度及缺陷情况等影响缺陷定位。
4.操作人员的影响
仪器调试时零点、K值等参数存在误差或定位方法不当影响缺陷定位
二．影响缺陷定量的主要因素 1.仪器及探头性能的影响
仪器的垂直线性、精度及探头频率、型式、晶片尺寸、折射角大小等都直接影响缺陷回波高度。
2.耦合与衰减的影响
耦合剂的声阻抗和耦合层厚度对回波高有较大的影响；当探头与调灵敏度用的试块和被探工件表面耦合状态不同时，而又没有进行恰当的补偿，也会使定量误差增加，精度下降。
由于超声波在工件中存在衰减，当衰减系数较大或距离较大时，由此引起的衰减也较大，如不考虑介质衰减补偿，定量精度势必受到影响。因此在探伤晶粒较粗大和大型工件时，应测定材质的衰减系数，并在定量计算时考虑介质衰减的影响，以便减少定量误差。
3.工件几何形状和尺寸的影响
工件底面形状不同，回波高度不一样，凸曲面使反射波发散，回波降低，凹曲面
使反射波聚焦，回波升高；工件底面与探测面的平行度以及底面的光洁度、干净程度也对缺陷定量有较大的影响；由于侧壁干涉的原因，当探测工件侧壁附近的缺陷时，会产生定量不准，误差增加；工件尺寸的大小对定量也有一定的影响。
为减少侧壁的影响，宜选用频率高、晶片尺寸大且指向性好的探头探测或横波探测；必要时不可采用试块比较法来定量。
4.缺陷的影响
不同的缺陷形状对其回波高度有很大的影响，缺陷方位也会影响到回波高度，另外缺陷波的指向性与缺陷大小有关，而且差别较大；另外缺陷回波高度还与缺陷表面粗糙度、缺陷性质、缺陷位置等有影响。
三．缺陷性质分析
超声波探伤还应尽可能判定缺陷的性质，不同性质的缺陷危害程度不同，例如裂纹就比气孔、夹渣大得多。但缺陷定性
超声波探伤培训教材 篇2
关键词：检验,超声波,探伤,大棒材,波形
1 概述
西宁特钢大棒材探伤采用超声波探伤检测系统, 根据国家标准规定和用户的要求, 不管是一般用途还是特殊用途的大棒材钢材基本上都需要进行超声波探伤。随着用户对大棒材产品内在质量、性能、规格要求的不断提高, 对大棒材的探伤也越来越要求严格。那么针对大棒材钢材进行无损检测的技术在目前国内外钢结构领域应用也比较广泛。
2 超声波探伤原理及特点
超声波检测是目前应用最为广泛的无损检测方法之一。超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处, 并由一截面进入另一截面时, 在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法, 当超声波束自零件表面由探头通至金属内部, 遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波, 在荧光屏上形成脉冲波形, 根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。超声波检测与其他方法相比, 它的主要优点有:穿透能力强, 探测深度可达数米;灵敏度高, 可发现与直径约十分之几毫米的空气隙反射能力相当的反射体;在确定内部反射体的位向、大小、形状及性质等方面较为准确;仅须从一面接近被检验的物体;可立即提供缺陷检验结果;可检测材料内部尺寸很小的缺陷、可较准确地测定缺陷的长度和深度位置;超声波检验, 既不破坏成品, 半成品的完整性, 又能为产品的质量提供可靠的依据;还具有设备轻便, 运用灵活, 对人体及环境无害, 可作现场检测, 被广泛应用于工业生产。但超声波探伤法由于纵波脉冲反射法存在的盲区和缺陷取向对检测灵敏度的影响, 对位于表面和近表面的某些缺陷常常难以检测, 由于材料的某些内部组织如晶粒度、金相组成、非均匀性、非致密性等, 会使缺陷检测的灵敏度和信噪比变差, 从而不能直观地显示材料中缺陷的形态和类型, 因此需要操作者具有一定的工作经验和完整的探伤理论知识, 才能对材料中存在的缺陷进行正确的判断, 从而确定处理的方法。因此, 对超声波探伤中缺陷伤波的正确判别, 具有很大的重要意义。
3 检测方法
现场探伤检测采用纵波和横波接触法。纵波用来检测棒材内部缺陷, 适合于检测棒材内部的分层、夹渣和球状裂纹;横波用来检测棒材表面和内部的纵向线状缺陷。
3.1 仪器、探头及耦合剂选用
3.1.1 仪器
仪器应符合JB1834-76《A型脉冲反射式超声波探伤仪技术条件》所规定的技术性能指标, 并应具有衰减器。西宁特钢大棒材探伤探测仪器选用CTS-22探伤仪。
3.1.2 探头
接触法探伤采用工作频率为2.5-5MHZ;晶片直径或边长为10-20MM的直探头、双斜探头及线聚焦探头。根据需要也可采用其他类型的探头, 西宁特钢大棒材探伤选用单晶直探头和单晶斜探头两种探头。
3.1.3 耦合剂
接触法探伤采用20#-40#机油或其他介质作耦合剂。
3.2 检测方法
3.2.1现场探伤检测采用纵波和横波接触法, 选用单晶直探头和单晶斜探头。
3.2.2探测仪器选用CTS-22探伤仪
调整底波反射度为80%高, 此时面板旋钮位置, 衰减器33 d B, 增益5, 抑制4, 发射强度“强”。
3.2.4查形式:在探伤检测扫查中, 对整支钢大于2/3圆周、横向扫查, 方式见图1所示。
4 波形的分析
超声波探伤除了确定工件中缺陷的位置和大小外, 还应尽可能叛定缺陷的性质。不同性质的缺陷危害程度不同, 例如裂纹就比气孔危害大的多。因此, 缺陷定性十分重要。
4.1 根据加工工艺分析缺陷性质
工件内所形成的各种缺陷与加工工艺密切相关, 如焊接过程可能是气孔, 夹渣, 裂纹等。铸造过程就可能产生缩孔, 疏松等。锻造过程就可能产生夹层, 折叠, 白点等。
4.2 根据缺陷的特征分析缺陷性质
对于平面缺陷, 在不同的方向上探测, 其回波高度不同。在垂直于缺陷方向探测, 缺陷回波高, 在平行于缺陷方向探测, 缺陷回波低, 甚至没缺陷回波。一般的裂纹, 夹层, 折叠等缺陷就是平面形缺陷。
对于点状缺陷, 在不同方向上探测, 缺陷回波无明显变化。一般的气孔, 小夹渣等是点状缺陷。
对于密集形缺陷, 缺陷波密集互相彼连, 在不现的方向上探测, 缺陷回波类似。一般白点, 疏松, 密集气孔等属于密集形缺陷。
4.3 根据缺陷波型分析缺陷性质
静态波形:单个缺陷一般是独立出现的, 而密集缺陷是杂乱出现且互相彼连。
动态波形:不同性质的密集缺陷的动态波形对探头移动的敏感程度不同。白点对探头移动很敏感。但夹渣对探头的移动不太敏感。
4.4 根据底波分析缺陷的性质
工件内部存在缺陷时, 超声波被缺陷反射使底面的声能减少, 底波高度降低, 甚至消失。当缺陷波很强, 底波消失时, 可认为是大面积缺陷, 如夹层, 裂纹等。
当缺陷波与底波共存时, 可认为是点状缺陷 (如气孔, 夹渣等) 或面积较小的其他缺陷。
当缺陷波为互相彼连高低不同的缺陷波, 底波明显下降时, 可认为是密集缺陷, 如白点, 疏松, 密集气孔和夹渣等。
当缺陷波和底波都很低, 或两者都消失时, 可认为是大而倾斜的缺陷或是疏松。若出现“林状回波”, 可认为是内部组织粗大。
结束语
在大棒材超声波检验过程中, 发现在伤波显示中存在大小、长度不等的缺陷, 其中缺陷分布于钢材的局部、头部或贯穿整支钢材, 缺陷伤波反射有连续和不连续的形式, 最后总结出了检测方法和缺陷伤波判别定性结果。
参考文献
[1]贺霖.中厚钢板的超声波探伤[J].中国设备工程, 2007
[2]任森智, 张新胜.我国钢结构焊缝无损检测探析[J].山西建筑, 2007.5
超声波探伤缺陷识别 篇3
【关键词】超声波探伤；缺陷识别
1.超声波探伤技术缺陷识别的意义
超声波探伤技术是当前应用最为广泛的无损探伤方式之一，其应用具有灵敏度高、穿透性超强、探测速度快、使用便携方便且对人体无损害等一系列优点。超声波探伤在建筑方面的应用中，对于钢材料的穿透能力具有十分大的优势，主要应用与探测厚度较大的钢板和焊缝。对于钢板平面上的缺陷，尽管有些缺陷深度大，但是只要超声波能直射到缺陷界面就能得到十分清晰的缺陷波。因此，超声波探伤技术在压力容器焊缝探伤和未焊透裂纹等危险性较高的缺陷检测中具有十分重要的应用意义。
2.超声波探伤缺陷的识别
2.1平面状缺陷的探测识别
对于平面状的缺陷类型，在不同方向上的探测，其缺陷回波的高度也具有明显的不同，在缺陷垂直方向进行探测时，其缺陷回波较高；而在平行面上进行缺陷探测时，其缺陷回波较低，有些情况甚至没有缺陷回波。所以针对裂纹类的缺陷类型来说，在超声波探伤识别中通常会出现较大的回波高度，且波幅宽，波峰较多。将探头进行平移，会出现反射波连续的现象，且波幅也随之变动；将探头转动会发现波峰有上下错动的现象出现，这些都可以作为检测平面状缺陷识别的依据。
2.2点状缺陷的探测识别
点状缺陷的探测识别在方向上，缺陷回波不会出现显著的变化，其波形稳定，不同方向探测的反射波高度也大致相同，但是在实际的检测中一旦移动探头，回波就可能消失。根据不同材质内含物阻抗的不同，超声波探伤检测的表现形式也有所不同。气孔内通常含有气体，其声阻抗较小，反射率较高，波形呈陡直尖锐状；而金属夹渣或者非金属夹渣类型的缺陷类型的声阻抗较大，反射波也会更低一些，夹渣面较粗糙的情况，其波形较宽，呈锯齿形状；气孔较为密集的反射波的波高会随着气孔的大小不一而表现出不同的高度，当探头进行定点转动检测时，波高就会呈现出此起彼落的现象。
2.3咬边缺陷的探测识别
咬边缺陷的超声波探测识别主要表现在反射波上，通常情况下这种缺陷类型的反射波会出现在一次与二次波的前面。在探测过程中当探头在焊缝两侧进行探伤时，都能发现这种现象，当探头移动到能够出现最高反射波信号时，固定探头，可以适当降低仪器的检测灵敏度。用手指沾一些油对焊缝边缘咬边出进行轻轻敲打，对反射信号进行观察，当反射信号有明显的跳动情况时，则说明是咬边反射信号，证明该缺陷类型为咬边缺陷。
2.4裂纹缺陷类型的探测识别
通常情况下，裂纹的回波高度都比较大，波幅较宽，其具有多峰现象。将超声波探头进行平移，观察反射波以连续形式出现，波幅会有一定的变动；将探头进行转动检测时，波峰出现上下错动的现象。此外，裂纹缺陷也比较容易出现的焊缝热影响区，且裂纹多数情况下垂直于焊缝，进行探测时，应该在平行于焊缝的方向上进行检测，这样比较容易使超声波直射到裂纹，便于发现裂缝缺陷。
2.5未焊透缺陷的探测识别
未焊透缺陷类型主要是由于焊缝金属没有填到接头根部的原因造成的。这种缺陷类型主要分布在焊根部分，且两端较钝，具有一定的长度，也是平面缺陷类型的一种。将探头进行平移检测时，会发现未焊透缺陷的反射波的波形比较稳定；在焊缝两侧进行探伤检测时，基本上都能得到反射波幅一致性较好的反射波，从而能够判断识别出缺陷的类型。
2.6未熔合熔焊缺陷类型的探测识别
所谓的未熔合熔焊缺陷类型主要是指焊道与母材之间或者焊道与焊道之间在焊接过程中未完全熔化结合而形成的缺陷。当使用超声波进行探伤检测时，超声波可以通过垂直射到其表面的方式，得到波峰较高的回波。但是，在实际的探测过程中如果探伤方式和折射角的选择不合理，也可能造成漏检的问题。对于未熔合熔焊的缺陷的检测识别判断依据的特征有：当探头进行平移检测时，波形呈现比较稳定；进行两侧的探测时，反射波的波幅会产生变化，且存在只能在一侧能探测到的情况。
3.伪缺陷类型的识别
3.1仪器杂波类伪缺陷波类型
这种伪缺陷波通常是在不接探头的情况下，由于设备仪器性能不良以及探头灵敏度调节过高等原因引起的，在荧光屏上表现的单峰或者多峰的波形。当接上探头进行工作时，该波形在荧光屏上的位置维持不变，通过降低探头灵敏度的方法，可以消除这类伪缺陷波。
3.2焊缝表面沟槽引起的伪缺陷波
焊缝表面沟槽的缺陷波类型主要集中表现在反射波方面，使用超声波探测焊缝表面时，会因为其表面的沟槽而产生沟槽反射波。这种波形一般会出现在一次或者二次波偏后的位置，波形表现不强烈，较为平缓、迟钝。
3.3焊缝交错位置引起的伪缺陷波
在钢材料进行加工坡口工作中，由于上下刨的不对称或者焊接过程中的偏移都会形成焊缝错位的问题，由于上下焊缝焊偏，在进行超声波探伤检测时，焊角的反射波同焊缝缺陷波十分相似，但是，通过转移到另一侧进行探伤时，其一次波前不会出现反射波，以此可以最为避免误判的标准。
4.结语
综上所述，造成缺陷的原因较多，且缺陷类型众多，不同的缺陷类型在超声波探伤识别过程中的表现也有所不同，但是也不排除个别有类似的情况，因此，在实际的超声波探伤技术应用过程中，要不断积累经验，且在实际探测中还要熟悉各种缺陷类型的不同探测方式、回波类型以及反射波特征，最终判断识别出正确的缺陷类型，为采取相应的有效处理措施提供指导。
【参考文献】
[1]李政，罗飞路，邹毅.基于PC机的多通道超声波探伤系统[J].无损检测，2009（01）.
[2]张海燕，周全，夏金东.超声缺陷回波信号的小波包降噪及特征提取[J].仪器仪表学报，2006（01）.
超声波探伤作业指导书 篇4
1.范围
2.引用标准
3.检验人员的职责与要求 4.检验设备 校准与复核 6.检测工艺 7.检验程序 8.标识与报告 9.职业健康安全措施 10.环境保护措施
超声波作业指导书 新公司金属室
超声波检验作业指导书
1.范围
本作业指导书规定了超声波探伤的一般程序，及探伤过程中的技术要点、安全措施以及环境保护，以规范超声波探伤的检验工作。
本作业指导书适用于Ａ型脉冲反射式超声波探伤仪进行的无损探伤。
本作业指导书适用于金属材料制锅炉压力容器和压力管道的原材料、零部件以及焊缝的超声检测。
2.•引用标准
劳部锅[1993]441号 锅炉压力容器无损检测人员资格鉴定考核规则 GB11345-89 钢焊缝超声波探伤方法和探伤结果的分级。GB11259-89 超声波检验用钢制对比试块的制作与校验方法 GB/T15830-95钢制管道对接环焊缝超声波探伤方法和检验结果的分级 GB/T 5777-96 无缝钢管超声波探伤方法 GB／T 11343－89 接触式超声斜射探伤方法 GB/T2970-91 中厚钢板超声波探伤方法 GB6402－91 钢锻材超声纵波探伤方法 GB7734-87 复合钢板超声波探伤方法 JB4730-94 压力容器无损检测
JB/T10061-1999 A型脉冲反射式超声探伤仪通用技术条件 JB/T10062-1999 超声探伤用探头性能测试方法 JB/T10063-1999 超声探伤用1号标准试块技术条件
JB/T9214-1999 A型脉冲反射式超声探伤系统工作性能测试方法 JB/T4009－1999 接触式超声纵波直射探伤方法 JB／T 8467－96 锻钢件超声波探伤方法
DL/T542-94 钢熔化焊T形接头角焊缝超声波检验方法和质量分级 DL5007-92 电力建设施工及验收技术规范(火力发电厂焊接篇)。DL/T5048-95 电力建设施工及验收技术规范（管道焊缝超声波检验篇）。DL/T675-1999 电力工业无损检测人员资格考核规则
3.检验人员的职责与要求
超声波作业指导书 新公司金属室 从事超声波探伤的人员必须经过培训考核，持有有关部门颁发的资格证书。3.1具有初级超声波检验资格的人员在中、高级人员的指导下进行检验操作、记录检测数据、初评检测结果，但不得出具检验报告。初级检验人员应了解有关条例、规程、标准、技术规范的要求；熟悉超声波检测的原理和操作技术；正确调整和使用仪器；了解安全防护措施。
3.2中级超声波检验人员可以编制检测工艺、独立进行检测工作、评定检测结果、签发审核检测报告。中级检验人员应掌握有关条例、规程、标准、技术规范、无损检测的基本知识；掌握超声波检测的原理；具有熟练的操作技能；熟悉锅炉压力容器和金属材料以及产品制造工艺的一般知识；熟悉安全防护措施。
3.3高级超声波检验人员可以编制审核检测作业指导书和工艺卡、审核签发检测报告、仲裁初级和中级人员对检测结果的争议、指导初级和中级人员的工作。
3.4 检验人员应严格执行标准，实事求是，对检验结果负责。
4． 检验设备 4.1 超声波探伤仪
4.1.1 可以采用模拟或数字式Ａ型脉冲反射式超声波探伤仪。
4.1.2 超声波探伤仪的性能指标应符合JB/T10061 《A型脉冲反射式超声探伤仪通用技术条件》的规定；超声波探伤仪的性能测试方法应符合JB/T9214-1999 《A型脉冲反射式超声探伤系统工作性能测试方法》的规定。
4.1.3其工作频率至少为1－6MHz；数字式超声波探伤仪的采样频率在40MHz以上。4.2 探头
4.2.1探头性能必须按JB/T10062-1999 《超声探伤用探头性能测试方法》进行测试。
4.2.2单斜探头主声束垂直方向不应有明显的双峰，声束轴线水平偏离角不大于2°，单斜探头的晶片面积不应超过400mm2，单斜探头磨损后经测试其性能不能符合要求后应更换。
4.2.3探测具体的部件应按照相应的标准的要求选择探头。4.3仪器和探头的组合性能
4.3.1仪器和探头的组合性能应按JB/T9214-1999《 A型脉冲反射式超声探伤系统工作性能测试方法》的规定进行测试。
4.3.2在所探焊件的最大声程处，有效探伤灵敏度余量不小于10dB。4.3.3仪器和探头的组合频率与公称频率误差不大于±10%。
超声波作业指导书 新公司金属室 4.3.4直探头的远场分辨力大于或等于30dB，斜探头的远场分辨力大于或等于6dB。4.4 试块
4.4.1 标准试块CSK-IB的技术要求应满足JB/T10063-1999 《超声探伤用1号标准试块技术条件》的规定。
4.4.2对比试块应选用与被检工件材料相同或声学性能相近的材料制成，试块的外形尺寸应代表被检工件的特征。
4.4.3探测具体的部件，应采用相应标准规定的试块。4.5耦合剂
耦合剂应有良好的润湿性能和透声性能，对工件无腐蚀，对人体无害，容易清洗。
5．校准与复核
校准应在标准试块和对比试块上进行，校准中应使超声主声束垂直对准反射体的轴线，以获得稳定和最大的反射信号。校准、复核和线性检验时，任何影响仪器线性的控制器（如抑制或滤波开关）都应在“关”的位置或处于最低水平。
5.1仪器校准
在开始使用仪器时，应对仪器的水平线性进行测定，测定方法按JB/T10061的规定进行，在使用过程中，每隔三个月至少应对仪器的水平线性和垂直线性进行一次测试。
5.2探头校准
5.2.1在探头开始使用时，应对探头进行一次全面的性能校准，测定方法按JB/T10062的规定进行。
5.2.2斜探头在使用前应进行前沿距离、折射角、主声束偏离、灵敏度余量和分辨力的校准。使用过程中，每次使用前应校准前沿距离、折射角和主声束偏离。
5.2.3直探头的始脉冲占宽、灵敏度余量和分辨力应根据使用的频度每隔一个月或三个月检查一次。
5.3组合系统的校核
5.3.1每次检测前均应对扫描线、灵敏度进行校核，遇有下述情况应进行重新核查： a.校准后的探头、耦合剂和仪器旋钮发生改变时； b.开路电压波动或怀疑灵敏度有变化时； c.连续工作4小时以上时； d.工作结束时。5.3.2时基调节复核
超声波作业指导书 新公司金属室 当发现校验点反射波在扫描线上偏移超过原读数的10% 或满刻度的5% 时，应重新调整扫描比例，前次校验后已经检验的管件要重新检验。
5.3.3距离-波幅曲线的复核
复核时，校验应不少于3点，如曲线上任何一点幅度下降2dB,则应对上一次所有的检测结果进行复检，如幅度上升2dB,则应对所有的记录信号进行重新评定。
6．检测工艺
对于具体部件的检测，中级或高级检验人员应根据相应的标准编制检测工艺卡，经审批后实施。工艺卡应包括如下内容：检验等级、材料种类、规格、检验时机、坡口形式、焊接工艺方法、表面状态及灵敏度补偿、耦合剂、仪器型号、探头及扫查方式、灵敏度、试块、缺陷位置标定方法、报告要求、操作人员资格、执行标准等。
7．检验程序 7.1检验流程
工件准备--表面检查、委托检验--接受委托、指定检验员-了解焊接情况—确定检测工艺卡—选定探伤方法、仪器、探头、试块—校准仪器和探头--制作距离波幅曲线--调整探伤灵敏度—校准与复核--涂布耦合剂--粗探伤--标示缺陷位置--精探伤--评定缺陷—复核--记录--报告--审核--存档。
对于不合格焊缝的重新探伤，仍然遵从此程序的要求。7.2委托
委托单位委托前应提供检测部件的编号、分布图以及必要的安全设施与条件，检测部位应清除掉油漆、氧化层、飞溅等，露出金属光泽，必要时还应把焊缝余高打磨掉。委托单位按照有关标准要求的检验比例委托检验。需要热处理的部件应在热处理后进行委托。
检验部门应了解工件的名称、材质、形状、规格、使用标准、以及安全作业环境等，确认可以实施检验后，方可受理委托。
7.3检验前的准备
7.3.1根据被检部件的材质、规格、性质和结构形状选定探伤标准，确定检验等级，确定检测工艺卡。
7.3.2 对选定的仪器、探头的性能及其组合性能应进行测试，并符合要求。7.3.3制作距离—波幅曲线及综合补偿测定：
7.3.3.1 斜探头前沿距离、•Ｋ值的测定应在CSK-IB试块上进行，前沿距离、Ｋ值至少应测量三次，取其平均值。
超声波作业指导书 新公司金属室 7.3.3.2调节扫描速度、扫描比例，按照选定的标准要求制作距离波幅曲线，并计入综合补偿，绘制在坐标纸上。
7.3.3.3 综合补偿测定按选定的标准进行。
7.3.4检测面和检测范围的确定应保证检查到工件被检部分的整个体积，检验前应用80#或100#砂纸去除检测面上的毛刺等，•以利于声耦合和探头的移动并减少探头磨损。
7.3.5对于焊缝的检测，斜探头扫查声束通过的母材区域应用直探头进行检查，以便确定是否有影响斜探头探伤结果的缺陷存在。检查方法按选定标准的要求，•此项检查仅作记录，不属于对母材的验收检查。
7.3.6对于焊缝的检测，为了便于对缺陷的判定，可以对焊缝两侧的母材进行厚度测量，并作好记录。
7.4检验
7.4.1按照选定标准的规定确定探伤灵敏度，并对扫描线和灵敏度进行复核。7.4.2 扫查时应尽量扫查到工件的整个被检区域，探头的每次扫查覆盖率应大于探头直径的15%，探头移动速度不应大于150mm/S。
7.4.3 可以采用锯齿型扫查、斜平行扫查和平行扫查，以检测不通走向的缺陷。检测纵向缺陷时，探头沿焊缝在母材上均匀做锯齿形或矩形扫查，•在保持探头移动方向与焊缝中心线基本垂直的同时，还要作10°-15°的摆动；检测焊缝和热影响去的横向缺陷应采用斜平行扫查和平行扫查。
7.4.4 初探时，如发现评定线及以上的反射波时，可先用记号笔在部件上做出标记；待整个部件初探结束后再对所标记反射波进行复探。
7.4.5 复探扫查可用平行扫查、旋转扫查、摆动扫查、前后扫查等方式找到反射波最大值，读出深度并计算出反射波距探头前沿的水平距离。如确定该反射波为缺陷回波，则在母材上记录该缺陷深度、反射当量、指示长度等参数。
7.4.6 缺陷尺寸参数的测定：
应根据缺陷最大反射波幅度确定缺陷当量值Φ或测定缺陷指示长度△l。
7.4.6.1缺陷当量值Φ，用当量平底孔直径标示，可采用公式计算、试块对比、或当量计算尺确定缺陷当量尺寸。
7.4.6.2缺陷指示长度△l的测定：
a.反射波高只有一个高点时，用半波高度法测长。
b.反射波高有多个高点、缺陷端部反射波幅位于定量线上及Ⅱ区时，用端点峰值法测超声波作业指导书 新公司金属室 量缺陷长度。即以缺陷两端反射波信号最大值之间的距离确定为缺陷的指示长度。
c.当缺陷反射波峰位于Ⅰ区，若有必要记录时，将探头左右移动，使波幅降到评定线，以此测定缺陷指示长度。
d.对于管道焊缝，当确认为根部未焊透时，应采用K1探头，在特定的试块上进行对比测定,以确定其指示长度。
7.4.7缺陷评定
7.4.7.1应根据缺陷的反射当量和特征、缺陷位置、缺陷的指示长度结合生产工艺综合分析，来推断缺陷的性质。当怀疑有裂纹等存在而超声又无法准确判定时，可辅以其它检测方法。
7.4.7.2 检测结束后应对仪器扫描速度和探伤灵敏度进行复核，并执行5.3.2条和5.3.3条的规定。
7.4.7.3 根据缺陷情况依照选定的标准对缺陷进行分级。7.4.7.4 根据选定的验收规范评判检测结论。
7.4.7.5不合格焊口返修后应按本程序的要求进行委托和检验。8.标识与报告
8.1超标准缺陷应在母材相应位置注明深度、长度，并标明“返修”字样，有需要可加其它文字说明，以便磨除缺陷。检测人员应出具“探伤缺陷返修单”，说明返修部件的编号、返修缺陷的数量及每个缺陷的位置与尺寸等。
8.2 检查结束后，按缺陷分布情况画草图如实记录其深度、当量、长度、性质等，并签发检测报告。记录与报告中缺陷位置的标注，应在产品上打上测量基准点和测量方向的标识或制定详细的说明。报告显示合格的产品，可以进行下一道工序的施工。
8.3检测合格的部件，如有要求，应在工件上作永久和半永久性标识。8.4 报告
8.4.1 返修合格的焊口应在报告中注明“返修合格”。
8.4.2 检验报告的填写、审核、签发按《金属检验与试验报告签发审核制度》和《金属检验与试验报告标识管理办法》的规定执行。
8.4.3检验记录与报告及检测工艺卡等资料的管理按《金属检验与试验档案资料管理制度》的要求进行，保存期不少于7年。
9．职业健康安全措施
9.1 进入施工现场必须正确戴安全帽。
超声波作业指导书 新公司金属室 9.2施工作业人员必须穿软底绝缘鞋，着装应轻便灵活。9.3高处作业必须扎安全带，安全带应挂在上方的牢固可靠处。
9.4雨天禁止室外作业，对焊口进行探伤检验时，搭设的脚手架必须牢固且有护栏。9.5下雪天禁止室外作业，雪后应立即清除工作区内的脚手架、跳板和走道上的霜雪。
9.6在进行无损探伤时，必须用绳子把仪器固定在牢固可靠处，防止仪器坠落。9.7在高处作业传递物品时严禁抛掷，以防止物品坠落伤人。
9.8夜间作业应有充足的照明。照明不足时应增设照明灯具，否则应停止作业。9.9仪器充电时，应注意识别电源电压的等级，以免损坏仪器。仪器连续充电不得超过12小时。
9.10在给检验设备接电源时应两人进行，一人操作一人监护，严禁将电源线直接挂在闸刀上。
9.11在对工件进行检验时，应注意被检工件以及周围工件是否稳固，防止滚动、滑落、倾斜。
9.12被检焊口附近有正在热处理的焊口时，应防止触电、烫伤。被检焊口温度过高不得进行超声波检验。
9.13狭窄环境工作前应先观察环境，防止扎伤、碰伤。
9.14发现工作场所有不安全因素应及时处理或报告，不安全因素消除后再进行工作。9.15遵守施工现场的有关规定。
10.环境保护措施
10.1超声检验的过程中应注意保护环境和设备，预防二次污染。10.2应尽量采用无腐蚀、易清洗的耦合剂。10.3超声检测结束后，应擦拭掉检测表面的耦合剂。10.4使用后的破布、砂纸应放在制定的垃圾堆放处。
10.5施工现场车辆较多、扬尘大，应洒水降尘，确保施工人员的身体健康。
超声波探伤在铁轨中的应用小论文 篇5
二、设计的目的：
1）掌握超声波传感器的原理及应用。2）掌握铁路钢轨探伤高速检测的方法。
3）通过毕业设计培养学生综合运用所学专业的基础理论、知识、技能分析解决实际问题的能力。
三、设计技术要求：
１）在线探测速度：大于80km/h。
2）钢轨头部横向疲劳裂纹（核伤）报警：小于ф5mm平底孔当量； 钢轨头部纵向疲劳裂纹报警：小于10mm当量；钢轨腰部斜裂纹长度报警：小于10mm当量。3）探轮自动对中精度：小于20%。4）使用温度：-40-+70°C。
四、毕业设计完成的具体内容 1）实习、搜集资料；
2）选择设计方案，设计实体电路； 3）绘出电信号处理电路； 4）绘制电气原理图；
5）对所用元器件进行计算选择，列写元器件材料表； 6）主要参考资料。
五、主要参考文献 《自动检测技术及应用》
无损检测(No ndest ruct ive test，NDT)是指不破坏和损伤受检物体，对其性能、质量、有无内部缺陷进行检测的一种技术。无损检测技术是提高产品质量，促进技术进步不可缺少的手段，特别随着新材料、新技术的广泛应用，各种结构零件向高参量、大容量方向发展，不仅要提高缺陷检测的准确率和可靠性，而且要把传统的无损检测技术和现代信息技术相结合，实现无损检测的数字化、图像化、实时化、智能化。
工业上常用的无损检测方法有五种：超声检测(UT)、射线探伤(RT)、渗透探查(PT)、磁粉检测(MT)和涡流检测(ET)。其中超声检测是利用超声波的透射和反射进行检测的。超声波可以穿透无线电波、光波无法穿过的物体，同时又能在两种特性阻抗不同的物质交界面上反射，当物体内部存在不均匀性时，会使超声波衰减改变，从而可区分物体内部的缺陷。因此，在超声检测中，发射器发射超声波的目的是超声波在物体遇到缺陷时，一部分声波会产生反射，发射和接收器可对反射波进行分析，精确地测出缺陷来，并显示出内部缺陷的位置和大小，测定材料厚度等。
超声检测作为一种重要的无损检测技术不仅具有穿透能力强、设备简单、使用条件和安全性好、检测范围广等根本性的优点外，而且其输出信号是以波形的方式体现。使得当前飞速发展的计算机信号处理、模式识别和人工智能等高新技术能被方便地应用于检测过程，从而提高检测的精确度和可靠性。
超声波无损探伤(NDI)是超声无损检测的一种发展与应用，其设备有：超声探伤仪、探头、藕合剂及标准试块等。其用途是检测铸件缩孔、气泡、焊接裂纹、夹渣、未熔合、未焊透等缺陷及厚度测定。
超声无损检测在最近几十年中得到了较大的进展,它已成为材料或结构的无损检测中常用的手段。由于超声检测可以在线进行、超声波对人体无害又不改变系统的运行状态，因此，在材料或结构的无损检测中得到了广泛的应用。
超声探伤原理
超声探伤是无损检测的主要方法之一。它能非破坏性地探测材料性质及内部和表面缺陷(如裂纹、气泡、夹渣等)的大小、形成和分布情况，具有灵敏度高、穿透力强、检测速度快和设备简单、成本低等一系列特点。
1.1 基本原理
超声波探伤具有反射和透射两种方法。其中反射方法精确度较高。图1 是脉冲回波探伤仪原理图。脉冲发射器通过探头将超声波短脉冲送入试件，当回波从试件的缺陷或边界返回时，通过信号处理系统，在示波器上加以显示，并将其幅度和传播时间显示出来。如果已知试件中的声速，则根据示波器上的读数所获得的脉冲间的传输时间即可获得缺陷的深度。
图1 脉冲回波探伤仪原理图。
1.2 探伤分类
超声探伤方法很多，可以按不同的方式进行分类。
现将几种常用的分类方法介绍如下。
(1)按原理分类
按探伤原理分类可分为脉冲反射法、穿透法和共振法。脉冲反射法是一种利用超声波探头发射脉冲到被检测试块内，根据反射波的情况来检测试件缺陷的方法。脉冲反射法又包括缺陷回波法、底波高度法和多次底波法等。
(2)按耦合方式分类
按耦合方式分类如图2 所示。
图2 按耦合方式探伤分类图。
(3)按探伤显示方法分类
按探伤显示方法分类可分为A 型显示，B 型显示与C 型显示。其中A 型显示只显示缺陷的深度： B 型显示探伤仪，可显示工件内部缺陷的横断面形状，此时示波器横坐标代表探头在工件面上的位置，纵坐标代表缺陷的深度。探头沿工件移动与示波管扫描线的水平移动是同步的，为使图象保留在荧光屏上，应选用长余辉示波管，且探头移动速度不能太快： C 型显示探伤仪,可以显示工件内部缺陷的平面图形。
(4)按智能方式分类
上述探伤方法如由人工操作，则为人工探伤。如使试样或探头移动，在它的移动中利用超声波自动地检测缺陷并予以显示或指示(喷色)的方式，称为超声自动探伤。自动探伤要有探伤仪(带闸门装置)，显示装置，探头及其夹持机构。根据探头设置方式的不同还可大致分为如下几种探伤方式：直接接触方式，此方式只用在探伤速度不高且表面光滑的场合，如轨道、无缝钢管和轴等： 局部水浸方式是超声探伤中最适用的方式，还可细分为其他方式，但原理是同样的： 全水浸方式用于工件的某部分(如粘结层)或管类的精密探伤，当水槽机构设计成可以进行自动探伤的情况下，除去工件的装卸以外，探伤可以全部自动化，如果工件加工精度高，而且水槽内架设的探头夹持机构、移动架的精度也高，则探伤的精度也高。
超声探伤技术在无损检测中的应用
2.1 机车检测方面的应用
2.1.1 在高速钢轨检测中的应用
我国铁路运营线路近七万公里，而且铁路正在向高速、重载的方向发展。超期服役的钢轨数量很大，线路上的钢轨在承担繁重的运输任务过程中，不免要产生各种肉眼能看见及看不见的损伤如侧磨、轨头压溃、剥离掉块、锈蚀、核伤、水平裂纹、垂直裂纹、周边裂纹等。
如图3 所示，当被检钢轨内部有一个裂纹缺陷(或其他缺陷)，将超声波探头放在被检钢轨的某一表面部位(该面称作探伤面、检测面)，探头向被检钢轨发射超声波信号，超声波穿过界面进入被检钢轨内部，在遇到缺陷和两介质的界面时都会有反射，反射信号被探头接收后，通过探伤仪内部的电路转换，就可以把缺陷信号和底波信号形象地显示出来，如图4 所示。根据超声波的声程推算，就可以轻易地将缺陷信号和底波信号区分开，然后通过超声波试块进行定标，就可以实现对钢轨缺陷的定位和定量。
图3 超声探伤示意图。
图7 轮辋人工模拟缺陷探伤。
2.3 焊接方面的应用
采用超声相控阵技术及B 扫描实时成像技术，通过足够数量的探头排列和触发时间控制，并选用不同频率范围，可以实现嵌入式电阻丝电熔连接接头的检测。
通过对比超声图像与接头实剖图，发现该方法能可靠地检出物体中的缺陷，并能较精确地确定缺陷位置和大小。在聚乙烯管道安装工程中的检测进一步验证了该技术的可靠性。
检测示意图如图10 所示。超声相控阵检测结合B扫描技术可以判断检测截面上电阻丝的位置，从而可以判断由于管材和套筒配合过紧造成的电阻丝垂直方向的错位情况，从实剖图上得到验证如图11 所示，比较超声成像图和实剖图可以看出，相控阵超声方法对金属丝有较好的分辨效果，连很微小的位移也能分辨出来，定位精度达0.5 mm。
图10 焊接检测示意图。
图11 电阻丝错位图。
超声相控阵技术及B 扫描实时成像方法对聚乙烯管电熔接头各类缺陷有较好的检出能力。对大量含缺陷电熔接头进行检测和试验研究，对比超声成像图和实剖图，发现该方法对于聚乙烯电熔接头的各类缺陷均有较高的检测灵敏度和检出精度。通过城镇聚乙烯燃气管道安装工程检测实践，验证该技术能实现嵌入式电阻丝电熔连接接头的检测。
结 语
现代意义的无损检测技术是随着各种科学技术的发展而发展起来的。超声检测作为无损检测的一种重要方法和热点研究，主要集中在研制适应性强、灵敏度高的探头： 为判断缺陷性质而对各种缺陷数学模型的建立： 缺陷的检出和信号分析技术： 无损*价的量化研究以及拓展超声检测在其他领域的应用。它的优点是对平面型缺陷十分敏感，一经探伤便知结果，易于携带，多数超声探伤仪不必外接电源，穿透力强。局限性是藕合传感器要求被检表面光滑，难于探出细小裂缝，要有参考标准，为解释信号要求检验人员素质高。
超声检测技术未来将会向着以下几个方面发展:
(1)向高精度、高分辨率方向发展。
(2)高温条件下的测量明显增多，在线检测、动态检测增多。
(3)在若干领域向超声无损*价发展，使得超声检测内容有了新的内涵。如超声检测技术与断裂力学相结合，对重要构件进行剩余寿命*价： 超声检测技术与材料科学相结合，对材料进行物理*价。
(4)在无损检测方面向定量化、图像化方向发展,超声检测系统将进一步数字化、图像化、自动化、智能化。
(5)现代信息处理技术如数值分析法、神经网络技术、模糊技术、遗传算法、虚拟仪器技术将广泛应用于超声检测技术领域。
超声波探伤培训教材 篇6
在厂房建设及设备安装中大量使用钢结构，钢结构的焊接质量十分重要，无损检测是保证钢结构焊接质量的重要方法。无损检测的常规方法有直接用肉眼检查的宏观检验和用射线照相探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤、涡流探伤等仪器检测。肉眼宏观检测可以不使用任何仪器和设备，但肉眼不能穿透工件来检查工件内部缺陷，而射线照相等方法则可以通过各种各样的仪器或设备来进行检测，既可以检查肉眼不能检查的工件内部缺陷，也可以大大提高检测的准确性和可靠性。至于用什么方法来进行无损检测，这需根据工件的情况和检测的目的来确定。那么什么又叫超声波呢？声波频率超过人耳听觉，频率比20千赫兹高的声波叫超声波。用于探伤的超声波，频率为0.4-25兆赫兹，其中用得最多的是1-5兆赫兹。利用声音来检测物体的好坏，这种方法早已被人们所采用。例如，用手拍拍西瓜听听是否熟了；医生敲敲病人的胸部，检验内脏是否正常；用手敲敲瓷碗，看看瓷碗是否坏了等等。但这些依靠人的听觉来判断声响的检测法，比声响法要客观和准确，而且也比较容易作出定量的表示。由于超声波探伤具有探测距离大，探伤装置体积小，重量轻，便于携带到现场探伤，检测速度快，而且探伤中只消耗耦合剂和磨损探头，总的检测费用较低等特点，目前建筑业市场主要采用此种方法进行检测。下面介绍一下超声波探伤在实际工作中的应用。接到探伤任务后，首先要了解图纸对焊接质量的技术要求。目前钢结构的验收标准是依据GB50205-95《钢结构工程施工及验收规范》来执行的。标准规定：对于图纸要求焊缝焊接质量等级为一级时评定等级为Ⅱ级时规范规定要求做100%超声波探伤；对于图纸要求焊缝焊接质量等级为二级时评定等级为Ⅲ级时规范规定要求做20%超声波探伤；对于图纸要求焊缝焊接质量等级为三级时不做超声波内部缺陷检查。在此值得注意的是超声波探伤用于全熔透焊缝，其探伤比例按每条焊缝长度的百分数计算，并且不小于200mm。对于局部探伤的焊缝如果发现有不允许的缺陷时，应在该缺陷两端的延伸部位增加探伤长度，增加长度不应小于该焊缝长度的10%且不应小于200mm，当仍有不允许的缺陷时，应对该焊缝进行100%的探伤检查，其次应该清楚探伤时机，碳素结构钢应在焊缝冷却到环境温度后、低合金结构钢在焊接完成24小时以后方可进行焊缝探伤检验。另外还应该知道待测工件母材厚度、接头型式及坡口型式。截止到目前为止我在实际工作中接触到的要求探伤的绝大多数焊缝都是中板对接焊缝的接头型式，所以我下面主要就对焊缝探伤的操作做针对性的总结。一般地母材厚度在8-16mm之间，坡口型式有I型、单V型、X型等几种形式。在弄清楚以上这此东西后才可以进行探伤前的准备工作。在每次探伤操作前都必须利用标准试块（CSK-IA、CSK-ⅢA）校准仪器的综合性能，校准面板曲线，以保证探伤结果的准确性。
1、探测面的修整：应清除焊接工作表面飞溅物、氧化皮、凹坑及锈蚀等，光洁度一般低于▽4。焊缝两侧探伤面的修整宽度一般为大于等于2KT+50mm，（K:探头K值，T：工件厚度）。一般的根据焊件母材选择K值为2.5探头。例如：待测工件母材厚度为10mm,那么就应在焊缝两侧各修磨100mm。
2、耦合剂的选择应考虑到粘度、流动性、附着力、对工件表面无腐蚀、易清洗，而且经济，综合以上因素选择浆糊作为耦合剂。
3、由于母材厚度较薄因此探测方向采用单面双侧进行。
4、由于板厚小于20mm所以采用水平定位法来调节仪器的扫描速度。
5、在探伤操作过程中采用粗探伤和精探伤。为了大概了解缺陷的有无和分布状态、定量、定位就是精探伤。使用锯齿形扫查、左右扫查、前后扫查、转角扫查、环绕扫查等几种扫查方式以便于发现各种不同的缺陷并且判断缺陷性质。
6、对探测结果进行记录，如发现内部缺陷对其进行评定分析。焊接对头内部缺陷分级应符合现行国家标准GB11345-89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》的规定，来评判该焊否合格。如果发现有超标缺陷，向车间下达整改通知书，令其整改后进行复验直至合格。一般的焊缝中常见的缺陷有：气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等。到目前为止还没有一个成熟的方法对缺陷的性质进行准确的评判，只是根据荧光屏上得到的缺陷波的形状和反射波高度的变化结合缺陷的位置和焊接工艺对缺陷进行综合估判。对于内部缺陷的性质的估判以及缺陷的产生的原因和防止措施大体总结了以下几点：
1、气孔： 单个气孔回波高度低，波形为单缝，较稳定。从各个方向探测，反射波大体相同，但稍一动探头就消失，密集气孔会出现一簇反射波，波高随气孔大小而不同，当探头作定点转动时，会出现此起彼落的现象。产生这类缺陷的原因主要是焊材未按规定温度烘干，焊条药皮变质脱落、焊芯锈蚀，焊丝清理不干净，手工焊时电流过大，电弧过长；埋弧焊时电压过高或网络电压波动太大；气体保护焊时保护气体纯度低等。如果焊缝中存在着气孔，既破坏了焊缝金属的致密性，又使得焊缝有效截面积减少，降低了机械性能，特别是存链状气孔时，对弯曲和冲击韧性会有比较明显降低。防止 这类缺陷防止的措施有：不使用药皮开裂、剥落、变质及焊芯锈蚀的焊条，生锈的焊丝必须除锈后才能使用。所用焊接材料应按规定温度烘干，坡口及其两侧清理干净，并要选用合适的焊接电流、电弧电压和焊接速度等。
2、夹渣： 点状夹渣回波信号与点状气孔相似，条状夹渣回波信号多呈锯齿状波幅不高，波形多呈树枝状，主峰边上有小峰，探头平移波幅有变动，从各个方向探测时反射波幅不相同。这类缺陷产生的原因有：焊接电流过小，速度过快，熔渣来不及浮起，被焊边缘和各层焊缝清理不干净，其本金属和焊接材料化学成分不当，含硫、磷较多等。防止措施有：正确选用焊接电流，焊接件的坡口角度不要太小，焊前必须把坡口清理干净，多层焊时必须层层清除焊渣；并合理选择运条角度焊接速度等。
3、未焊透： 反射率高，波幅也较高，探头平移时，波形较稳定，在焊缝两侧探伤时均能得到大致相同的反射波幅。这类缺陷不仅降低了焊接接头的机械性能，而且在未焊透处的缺口和端部形成应力集中点，承载后往往会引起裂纹，是一种危险性缺陷。其产生原因一般是：坡口纯边间隙太小，焊接电流太小或运条速度过快，坡口角度小，运条角度不对以及电弧偏吹等。防止措施有：合理选用坡口型式、装配间隙和采用正确的焊接工艺等。
4、未熔合： 探头平移时，波形较稳定，两侧探测时，反射波幅不同，有时只能从一侧探到。其产生的原因：坡口不干净，焊速太快，电流过小或过大，焊条角度不对，电弧偏吹等。防止措施：正确选用坡口和电流，坡口清理干净，正确操作防止焊偏等。
超声波探伤中裂纹的定性分析 篇7
一、检测工艺
首先, 合理的检测工艺直接决定了检测项目能否顺利进行。标准中对裂纹类缺陷分别作规定并不是重复定义, 主要是强调了裂纹类缺陷的危险性, 需要在探伤过程中重点排除和留心观察。其次, 由于大多数裂纹类缺陷反射信号较大, 通常在探伤灵敏度下可以发现。但由于其具有一定的倾向性, 所以在扫查时需要特别注意方向角度及部位的覆盖, 防止漏检。此外, 对可疑部位有把握确认是危害缺陷如裂纹时, 可以运用标准中的规定予以判废, 但要慎重。在正常超声探伤作业中, 注意不低于规定的基准探伤灵敏度 (包括表面耦合及材质衰减、侧壁干扰等) , 掌握好标准中规定的扫查方向及区域覆盖等。
由于受波长的限制, 对于尺寸较小的裂纹用超声的方法检测是无法检出的, 因此, 不能仅凭超声检测合格, 就认为该焊缝 (构件、工件) 没有裂纹等危害性缺陷了。这个问题应该属于超声检测方法的测量不确定度的范畴, 磁记忆技术的出现为其提供了较为有效的解决途径。通过检出应力集中 (产生裂纹的主要因素) 较为严重的部位, 再辅以其他手段 (金相等) 的分析, 就可以判断出该焊缝 (构件、工件) 是否有产生裂纹的倾向, 从而避免失效事故的发生。
二、加工工艺分析
工件内所形成的各种缺陷与加工工艺密切相关。例如, 焊接过程中可能产生气孔、夹渣、未熔合、未焊透和裂纹等缺陷;铸造过程中可能产生气孔、缩孔、疏松和裂纹等缺陷;锻造过程中可能产生夹层、折叠、白点和裂纹等缺陷。下面, 笔者主要针对焊接件进行分析。
在焊接过程中, 裂纹是最严重的一种工艺缺陷。导致焊接接头金属开裂的因素主要有两类, 即冶金因素和力学因素。在焊接过程中, 由于不平衡的快速加热和快速冷却, 焊接接头承受了热循环的作用, 在接头的不同区域, 加热峰值温度不同, 冷却速度也不同, 这样就产生了不均匀的组织区域。此外, 由于热应变的不均匀, 不同区域间会产生不同的应力关系。在这些因素的作用下, 整个焊接接头金属处于复杂的应力应变状态。内在的热应力, 与外加的约束应力, 以及应力集中相叠加, 构成了导致焊接金属开裂的力学条件。
在进行缺陷定性时, 必须掌握整个施焊的工艺, 熟悉焊接材料的基本特性。比如, 碳钢不易产生裂纹, 而高合金如P91、P92就很容易产生裂纹, 特别是在点口处, 在检测这类焊缝时就需要特别谨慎, 如果在容易产生裂纹的位置产生了回波, 即使是回波很小, 也必须引起重视, 有可能就是裂纹。如果条件允许, 最好进行对比试块, 反复操作, 从而把握其中的技巧。
三、被检件工作环境分析
有些工件被长期使用, 在承受交变负荷作用时会产生疲劳开裂, 这种裂纹一般产生在表面及近表面, 裂纹中间粗、两头细。有些工件在热处理不当时, 如加热温度过高或冷却过于激烈, 也会由于应力引起裂纹, 这种裂纹一般在开槽、键孔或截面突变的部位产生。有些工件在与化学物质接触时, 酸与金属发生反应, 所析出的氢原子致使钢中渗氢, 使钢脆化而产生裂纹。在对这些类型裂纹进行超声波检验时, 要预先对裂纹可能产生的面进行分析, 正确选择产生波的检测面。
四、缺陷波形分析
超声波的波形分为静态波形和动态波形。静态波形通常是指在最大波高处的静止波形, 实际反映的是缺陷反射界面的性质。动态波形是指沿缺陷的长度方向移动探头时, 波峰的变化情况, 反映的是缺陷的长度和是否连续。静态波形和动态波形结合起来也只能反映缺陷的一部分信息, 并不能全面反映缺陷。
超声波判定裂缝缺陷波形最主要的依据有:一是裂缝的形状, 裂缝在长度方向有直的、有弯曲的, 但是在长度方向的某一点处的高度方向上, 从裂缝顶端到裂缝底端是一条直线, 这是超声波判定裂缝的主要依据之一。二是裂纹的缺陷波的包络线较宽, 而且在包络线的前方有一个尖角的突起, 该现象是裂纹的尖端产生的尖角衍射造成的。三是不要看反射波波幅的高低, 只要反射波跟着探头在移动, 就是再低的反射波也不能放过。
五、检测者
作为一名合格的探伤人员, 在日常工作中必须从以下几点来提高自己的检测水平。
1. 工作中要有自信心和耐心。
2. 要选择多个探头检测, 反复琢磨。
3. 多积累经验, 多思考, 多采用其他方法验证 (如采用射线、
解剖后做低倍金相、高倍电镜、了解加工及焊接工艺等) , 才有可能做好一些定性判断。
4. 超声波检测或射线检测只能作为参考, 不能一味相信其中一种。
5. 宜采用具有较高探伤灵敏度的仪器, 避免漏判。发现疑难缺陷波, 最好由多人商量后确定。
超声波探伤培训教材 篇8
关键词：车轮踏面探伤；超声波；问题；对策
中图分类号： U270 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）13-133-2
1 当前超声波探伤方法和步骤
1.1 探伤检测的基本方法
超声波探伤方法有其可靠性，也存在一定的局限性。其局限性是受位置缺陷的大小、材料、形状以及探头种类等决定的。因此在针对车轮踏面探伤时，通常会采用双晶体探头或者横波斜探头，采用纵波垂直入射和横波斜入射法。具体的操作是将探头放置在车箍内径面或者整个车轮的踏面及其内侧面上，用以对整个轮箍周边方向进行扫查，同时采用直探头对轮箍及整体车轮的内侧面进行透声性能检测和轴向检测，以保证检测的全面和准确。
1.2 探伤检测方法的选择
探伤检测方法在选择上，需要根据车轮裂损的情况来决定的。针对机车车轮，其疲劳的裂纹一般会发生在踏面以下约30mm范围的位置。对于这样的区域，目前，电磁测超声技术无法探测这样的区域，可采用压电超声波探伤技术，其检测深度大，能够充分的探测出这片区域的缺陷位置，也能够探测深度较大的车轮辐板位置。如果要对机车车轮同时进行小修和中修的工艺时，就需要将车轮内部的缺陷和相关的疲劳裂纹全部的探测出来，且还要同时选用小角度的探头在合适的角度上对车轮的踏面的应力集中区域进行探伤，才能将工艺做好，做细。
2 针对车轮踏面径向探伤情况提出问题
根据2005年至2006年，我国在对德国BVV公司进口的大批货车辗钢整体车轮，进行组装过程中发现，车轮辐板、轮辋、轮毂的表面和内部出现明显的缺陷，为了保障运输的安全，相关部门对该批车轮组装的轮对进行了全面的探伤检测，并对已装车使用且不合格的车轮进行排查，以此来消除安全隐患，保障运输的通畅。本文就以此为例，对车轮踏面超声波径向探伤出现的异常波进行分析。
2.1 具体的探伤实例
对该批车轮轮毂、轮辋进行超声波探伤，主要采用25MHZ.直径为20mm的直探头进行轴向探伤，另有25P14FG30Z双晶纵波探头对其踏面进行车轮径向超声波探伤检查，通过这样的方式，从而发现了车轮踏面在平行方向上，在其内部存在明显的缺陷。具体超声波探伤情况为，以正常探伤灵敏度为前提，探头所发射的超声波其反射波在底面即轮辋与辐板的过渡部位的回波之前，有明显的反射波出现如图1所示：
2.2 径向探伤所发现的异常波形
采用25P14FG30Z双晶纵波探头对车轮的踏面进行径向超声波探伤检查时，其在底面的回波出现较强的反射波，如图2所示。
图2为25P14FG30Z双晶纵波探头对车轮的踏面进行径向超声波探伤检查，图中的单位为mm。从图中可以明显的看出，回波在车轮底面的回声声程在5mm的位置上，出现了强的反射波。因此该车轮可以被认定为其踏面是经过旋修处理过的。但对比另一对经过同种方式处理过的车轮时，超声波探伤波形并未出现异常的反射回波，这就说明探伤波形显示为正常。再将对照车轮旋修5mm后，探伤其内部，发现异常波形仍旧出现在5mm的位置上。这就能够说明，该波形的异常情况并不是缺陷回波所引起的，应是一种波形发生特定转换形成了特殊的反射回波。
2.3 问题解析
2.3.1 双晶纵波探头的结构具有特殊性
针对25P14FG30Z这种双晶探头，属于2个纵波单探头的组合，两个探头的分工明确。一种用于发射超声波，另一种则用以接收回声波。该结构的优势可以避免单探头所引起的仪器放大器的阻塞而造成探伤距离的误差，从而影响探测缺陷的准确位置。因此，双晶体探头相对于单晶体探头来说，其探测的精确度更高。除此之外25P14FG30Z这种双晶体探头，其收发探头各自都有一个延迟块，而这2个延迟块的声束入射平面都具有一定且相同的倾斜角，这倾斜角度可以决定探测的深度。
2.3.2 纵波的波形转换
波形转换是超声波倾斜的射入两个不同物质界面时，其投射波必然会发生转换，从而引起折射纵波和折射横波的出现。这也是双晶体探头的探伤监测原理，即是利用其折射纵波所发生的波形转换来进行近距离的探伤实验。举个简单的例子，已知纵波在有机玻璃中的传播速度为2680m/s，在钢表面的速度为2950m/s。当一束纵波（已知入射角度为65.3°）穿过玻璃表面，接触钢表面时就必然会发生折射现象，从而在钢表面生产表面横波。
2.3.3 纵波在粗糙表面的波形转换分析
针对上述的实例，已知车轮经过车削加工，那么在车轮的踏面上必然会形成一些深浅不一的刀痕。因此车轮子在不同的车削条件下，所产生的刀痕粗糙程度不同，这就必然导致了当双晶体探头射出一道纵对粗糙表面进行探伤时，不同的刀痕位置就会使得入射角度有所不同，而出现的波形情况也会有所差别。刀痕表面粗糙度的不同，纵波束入射的角度也可能会有所变化。而当粗糙度达到一定程度时，刀痕不同位置所出现的纵波束入射角可能达到65.3°而产生表面波。而当粗糙度低时，纵波的入射角度就有可能小于65.3°而不产生表面波。这这样的情况，就可以解释，前文所提到的对照探测检测中，车轮踏面未出现异常波的原因。
当晶体探头所发射出纵波声束在第一种介质传播时，其入射角度未达到临界角的位置时，也会产生折射纵波，对其正常探伤的底面回波不造成影响，从而其产生的表面波能够直接经过车轮踏面被接头探头所接收，因此，其声程与其接收探头间的距离有关。而声束在不同刀痕位置所产生的表面波传到接收探头的声程也不相同，这就导致了异常波的根部都相对较宽，而且范围较大。
2.3.4 根据上述实例进行验证
将探伤检查出来的异常波形发生位置标记出来，通过使用砂轮对标记处进行局部打磨，从而消除车削加工时不同程度的刀痕，降低踏面的表面的粗糙层度。然后再用相同的方式探伤检查，主要对照组不变。观察探伤检查的图像，可以发现，原先出现的异常波纹消失不见了。
3 结束语
综上所述，车轮踏面超声波径向探伤的基本步骤，首先是要就踏面的具体情况，选择合适的探伤方法及检查技术，其次再根据具体的要求进行探伤检查。通过上述的实例，可以做一个简单的分析，可以看出，工件表面的粗糙程度，对探伤的回波存在较大的影响，因此要解决这一问题，就需要在探伤检查之间，对车轮踏面进行旋修，从而改善车轮踏面的粗糙度以消除其对车削加工所留下的刀痕对探伤检查的影响。另外，车轮踏面如果出现了擦伤、剥离等缺陷严重的情况时，在探伤前也必须要进行旋修，且还要在踏面进行精加工，防止超声波探伤过程出现异常波情况。通过对上述内容的总结分析，笔者希望相关企业在对机车车轮加工或组装时，不要能忽视超声波探伤检查的相关步骤，一方面是为了确保产品的质量，另一方面是为了确保运输的安全。而在使用超声波探伤检查时，也要对文中提到的有关步骤和准备有所注意，以免产生错误的影响，导致探伤检查的异常或不合理性的发生。这也是凸显相关企业行业竞争力的重要方式之一。
参 考 文 献
[1] 何先清.车轮踏面超声波径向探伤异常波的分析[J].铁道车辆，2008，07：38-39。
[2] 刘宪.机车车轮在线探伤自动检测装置[J].机车电传动，2013，05：84-87.