超聲波探傷知識(shí)

超聲波探傷知識(shí)第1頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期六無(wú)損檢測(cè)

（NDT）

無(wú)損檢測(cè)（Non-destructiveTesting，簡(jiǎn)稱NDT）是一門綜合性的應(yīng)用科學(xué)技術(shù)，它是在不改變或不影響被檢對(duì)象使用性能的前提下，借助于物理手段，對(duì)材料或構(gòu)件進(jìn)行宏觀與微觀缺陷檢測(cè)，幾何特性度量，化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能變化的評(píng)定，并進(jìn)而就材料或構(gòu)件使用性能做出評(píng)價(jià)的一門學(xué)科。第2頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期六射線探傷（RT）基本原理：射線在穿過(guò)物質(zhì)的過(guò)程中，會(huì)受到物質(zhì)的散射和吸收作用，依物體材料、缺陷和穿透距離的不同，射線強(qiáng)度將產(chǎn)生不同程度的衰減，這樣，當(dāng)把強(qiáng)度均勻的射線照射到物體的一側(cè)，使透過(guò)的射線在物體另一側(cè)的膠片上感光，把膠片顯影后，得到與材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)和缺陷相對(duì)應(yīng)的黑度不同的圖像，即射線底片。通過(guò)對(duì)圖像的觀察分析，最終確定物體缺陷的種類、大小和分布情況。射線探傷適用于體積型缺陷探測(cè)。如氣孔、夾碴、縮孔、疏松等，對(duì)片型缺陷檢測(cè)較難。第3頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期六磁粉探傷（MT）原理磁粉探傷是指把鋼鐵等鐵磁性材料磁化后，利用缺陷部位所發(fā)生的磁極吸附磁粉的特性，顯示缺陷位置的方法。特點(diǎn)磁粉探傷僅適用于鐵磁材料的表面或近表面缺陷的檢測(cè)，其探傷靈敏度高低受試件表面光潔度、缺陷形狀和取向、磁化方法和范圍等影響。磁粉探傷能確定缺陷的位置、大小和形狀，但對(duì)缺陷深度確定較難。第4頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期六滲透探傷（PT）滲透探傷指將溶有熒光染料（熒光探傷）或著色染料（著色探傷）的滲透劑施加在試件表面，滲透劑由于毛細(xì)作用能滲入到各型開(kāi)口于表面的細(xì)小缺陷中，此時(shí)清除附著在表面的多余滲透劑，經(jīng)干燥和施加顯像劑后，在黑光或白光下觀察，缺陷處可分別相應(yīng)地發(fā)出黃綠色的熒光或呈現(xiàn)紅色，從而能夠用肉眼檢查出試件表面的開(kāi)口缺陷。特點(diǎn)滲透探傷適用于檢測(cè)金屬和非金屬材料表面開(kāi)口的裂紋、折疊、疏松、針孔等缺陷。它能確定缺陷的位置、大小和形狀，但難于確定其深度，不適用于探測(cè)多孔性材料及材料內(nèi)部缺陷。第5頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期六渦流探傷（ET）

渦流探傷將通有交流電的激勵(lì)線圈靠近某一導(dǎo)電試件，由于電磁感應(yīng)作用，進(jìn)入試件的交變磁場(chǎng)可在試件中感生出方向與激勵(lì)磁場(chǎng)相垂直的、呈旋渦狀流動(dòng)的電流（渦流），此渦流會(huì)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生一與激勵(lì)磁場(chǎng)方向相反的磁場(chǎng)使原磁場(chǎng)有部分減少，從而引起線圈阻抗的變化，通過(guò)對(duì)線圈阻抗變化的測(cè)量，就可得知試件中產(chǎn)生的渦流狀況，從而獲悉與試件有關(guān)的一些參量。特點(diǎn)渦流探傷主要適用于金屬和石墨等導(dǎo)電材料的表面和近表面缺陷，通常能夠確定缺陷的位置和相對(duì)尺寸，不適用于非導(dǎo)電材料的缺陷檢測(cè)。第6頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期六幾種常規(guī)探傷方法比較以上介紹了幾種常用探傷方法的基本原理，實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，射線探傷和超聲波探傷適合于內(nèi)部缺陷探測(cè)，而磁粉、滲透、渦流探傷則適合于表面缺陷探測(cè)它們各有其優(yōu)越性，因此必須結(jié)合缺陷具體情況合理配合使用，才會(huì)收到更好的效果

第7頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期六波的一般常識(shí)人們把聲源振動(dòng)在介質(zhì)（如空氣等）中的傳播過(guò)程，稱為波動(dòng)，簡(jiǎn)稱波。波是物質(zhì)的一種運(yùn)動(dòng)形式，可分為電磁波和機(jī)械波兩類。電磁波是交變電磁場(chǎng)在空間的傳播過(guò)程，如無(wú)線電波、紅外線等機(jī)械波是指機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的傳播過(guò)程，如水波、超聲波等。第8頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期六超聲波的產(chǎn)生產(chǎn)生機(jī)械波需要兩個(gè)必要條件：第一要有作機(jī)械振動(dòng)的振源；第二要有能傳遞機(jī)械振動(dòng)的彈性介質(zhì)。產(chǎn)生超聲波需要兩個(gè)必要條件：第一:要有超聲波的振源（即超聲波源）；第二:要有能傳遞超聲波的彈性介質(zhì)。第9頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期六超聲波產(chǎn)生原理原則上凡是能將其它形式能量轉(zhuǎn)換成超聲振動(dòng)方式能量的方法都可以產(chǎn)生超聲波，如機(jī)械方法、熱效應(yīng)法、磁伸縮法和電磁聲法。在超聲波探傷中應(yīng)用最廣的是利用某些壓電材料（石英、鋯鈦酸鉛等）的壓電效應(yīng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)超聲波的發(fā)生和接收。必須注意的是，超聲波在傳播過(guò)程中，實(shí)際上只是振動(dòng)能量的傳播，并沒(méi)有產(chǎn)生物質(zhì)的遷移，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)本身僅限于平衡位置附近振動(dòng)。第10頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期六壓電晶體（例如石英晶體、鈦酸鋇及鋯鈦酸鉛等壓電陶瓷）在外力作用下發(fā)生變形時(shí)，就會(huì)引起它內(nèi)部正負(fù)電荷中心相對(duì)轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生電的極化，從而導(dǎo)致其兩個(gè)相對(duì)表面(極化面)上出現(xiàn)符號(hào)相反的束縛電荷（正壓電效應(yīng)）。反之，當(dāng)向壓電晶體施加電場(chǎng)時(shí)，壓電晶體將會(huì)發(fā)生形變，亦即彈性變形（逆壓電效應(yīng)或電致伸縮）。壓電陶瓷柱點(diǎn)火器超聲波如何產(chǎn)生、接收第11頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期六超聲波如何產(chǎn)生、接收

從能量角度分析超聲波的產(chǎn)生和接收產(chǎn)生超聲波(逆壓電效應(yīng))

電能

機(jī)械能接收超聲波(正壓電效應(yīng))

機(jī)械能

電能第12頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期六利用壓電晶體制成超聲波換能器（探頭），對(duì)其輸入高頻電脈沖，則探頭將以相同頻率產(chǎn)生超聲波發(fā)射到被檢物體中去，在接收超聲波時(shí)，探頭則產(chǎn)生相同頻率的高頻電信號(hào)用于檢測(cè)顯示。超聲波如何產(chǎn)生、接收儀器發(fā)射電路限幅接收放大電路壓電晶片第13頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期六超聲波的分類超聲波的類型超聲波的分類方法很多，下面介紹幾種常見(jiàn)的分類方法：按質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向分根據(jù)波動(dòng)傳播時(shí)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向不同，可將超聲波分為縱波（壓縮波）、橫波（剪切波）、表面波（瑞利波）、蘭姆波、爬波等第14頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期六

縱波（LongitudionalWave，簡(jiǎn)稱L波，又稱作壓縮波、疏密波）：是傳聲介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與超聲波的傳播方向相同?？v波在固、液、氣三種介質(zhì)中均能傳播，傳播時(shí)質(zhì)點(diǎn)受交變拉、壓應(yīng)力的作用，使質(zhì)點(diǎn)之間產(chǎn)生相應(yīng)的伸、縮變形，構(gòu)成疏密相間的質(zhì)點(diǎn)排列。故亦稱為壓縮波、疏密波。液體和氣體能夠承受壓應(yīng)力而產(chǎn)生容積壓變，因而這種介質(zhì)能夠傳播縱波。超聲波的波型第15頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期六（2）橫波（ShearWave，簡(jiǎn)稱S波，又稱作Transversewave，簡(jiǎn)稱T波，也稱為切變波或剪切波）：傳聲介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與超聲波的傳播方向垂直。質(zhì)點(diǎn)受到的是交變剪切應(yīng)力的作用，故亦稱切變波。液體和氣體不能夠承受剪切應(yīng)力，故無(wú)橫波傳播。

超聲波的波型第16頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期六（3）表面波（SurfaceWave）：是指超聲波沿介質(zhì)表面?zhèn)鬟f，而傳聲介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)沿橢圓形軌跡振動(dòng)的瑞利波（RayleighWave，簡(jiǎn)稱R波），瑞利波在介質(zhì)上的有效透入深度只有一個(gè)波長(zhǎng)的范圍，因此只能用于檢查介質(zhì)表面的缺陷，不能像縱波與橫波那樣深入介質(zhì)內(nèi)部傳播，從而可以檢查介質(zhì)內(nèi)部的缺陷。超聲波的波型第17頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期六超聲波探傷原理超聲波探傷是依據(jù)定向輻射超聲波束在缺陷界面上產(chǎn)生反射或使透過(guò)聲能下降等原理，通過(guò)測(cè)量回波信息和透過(guò)聲波強(qiáng)度變化來(lái)指示傷損的一種方法。（也就是反射法和穿透法探傷原理）第18頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期六聲波的分類人們把能引起聽(tīng)覺(jué)的機(jī)械振動(dòng)稱為聲波，頻率大致在20Hz～20kHz（即20

000Hz，1kHz＝1000Hz）。頻率低于20Hz的機(jī)械波稱為次聲波頻率高于20kHz的機(jī)械波稱為超聲波（用于探傷的超聲波頻率范圍為0.2～25MHz，其中最常用的頻段為0.5～10MHz）。超聲波探傷可檢查金屬材料、部分非金屬材料的表面和內(nèi)部缺陷。第19頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期六超聲波探傷的優(yōu)點(diǎn)1．指向性好。超聲波波長(zhǎng)很短，像光波一樣，可以定向發(fā)射，因而能方便、準(zhǔn)確地對(duì)缺陷定位。2．穿透能力強(qiáng)。超聲波能量高，在大多數(shù)介質(zhì)中傳播時(shí)能量損失小，在一些金屬材料中傳播時(shí)，其穿透能力可達(dá)數(shù)米，其它無(wú)損探傷手段無(wú)法比擬。3．檢測(cè)靈敏度高。一個(gè)存在于鋼中的空氣分層厚度為10-6mm，反射率可超過(guò)21%，當(dāng)分層厚度在10-5mm以上時(shí)，反射率可超過(guò)94%，其靈敏度居所有無(wú)損探傷方法之首。第20頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期六超聲波探傷的優(yōu)點(diǎn)4．可檢出各種取向的缺陷。通過(guò)應(yīng)用多種波型以及各種探頭作不同方向的探測(cè)，能探出工件內(nèi)部和表面各種取向（與表面平行或傾斜）的缺陷。5．檢測(cè)速度快，費(fèi)用低.僅耗損少量電能和耦合劑。第21頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期六超聲波探傷的局限性1．探測(cè)結(jié)果受人的因素影響。對(duì)試件中缺陷的發(fā)現(xiàn)與評(píng)價(jià)，主要取決于探傷人員對(duì)儀器的調(diào)節(jié)和判斷。2．探測(cè)表面要求制備。不良的探測(cè)面影響傷損檢測(cè)靈敏度。3．檢測(cè)結(jié)果受工件形狀、晶粒和組織不均勻性的限制。4．定量精度差。探測(cè)出缺陷的當(dāng)量或延伸度與實(shí)際缺陷大小均有一定的誤差。第22頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期六超聲波探傷方法脈沖反射法超聲波以持續(xù)極短的時(shí)間發(fā)射脈沖到被檢工件內(nèi)，當(dāng)遇到缺陷和底面就會(huì)產(chǎn)生反射，根據(jù)反射波的情況來(lái)檢測(cè)試件缺陷的方法稱為脈沖反射法。脈沖反射法可分為垂直探傷法和斜角探傷法兩種1．垂直探傷法垂直探傷時(shí)，探頭垂直地或以小于第一臨界角的入射角度耦合到被測(cè)件上，在被測(cè)件內(nèi)部只產(chǎn)生縱波。垂直探傷法