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超聲波探傷基礎(chǔ)知識
閱讀：572 發(fā)布時間：2020-8-12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(fā)現(xiàn)缺陷的一種檢測方法。它可以檢查金屬材料、部分非金屬材料的表面和里面缺陷，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(shè)備輕巧、操作方便、探測速度快、成本低等。
超聲波探傷的主要特性
1、超聲波在介質(zhì)中傳播時，在不同質(zhì)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(zhì)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(dāng)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(jìn)行探傷的方法稱為直接接觸法。使用直接接觸法應(yīng)在探頭和被探工件表面涂有一層耦合劑，作為傳聲介質(zhì)。常用的耦合劑有機(jī)油、變壓器油、甘油、化學(xué)漿糊、水及水玻璃等。焊縫探傷多采用化學(xué)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(chǎn)中得到應(yīng)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(jìn)行探傷的方法。由于該法是利用縱波進(jìn)行探傷，故又稱縱波法。當(dāng)直探頭在工件探傷面上移動時，經(jīng)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(xiàn)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(xiàn)始波和缺陷波。
顯然，垂直法探傷能發(fā)現(xiàn)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(jìn)行探傷的方法。由于它是利用橫波進(jìn)行探傷，故又稱橫波法。當(dāng)斜探頭在 工件探傷面上移動時，若工件內(nèi)沒有缺陷，則聲束在工件內(nèi)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(dāng)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(dāng)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(xiàn)始波和端角波。
斜角探傷法能發(fā)現(xiàn)與探側(cè)表面成角度的缺陷，常用于焊縫、環(huán)狀鍛件、管材的檢 查。在焊縫探傷中，有時也采用一發(fā)一收兩個斜探頭，并用夾具固定成組，對焊縫進(jìn)行所謂串列式掃查，稱串列斜角探傷法。前邊為發(fā)射探頭，其發(fā)射聲束遇缺陷時，產(chǎn)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(xiàn)示波、缺陷波。探傷時，儀器的探頭處在一發(fā)一收的工作狀態(tài)。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。
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(jù)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(dāng)用水作耦合介質(zhì)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(fā)出后，經(jīng)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(chǎn)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，對應(yīng)于探頭到工件底面之間各段的距離。當(dāng)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(yīng)注意使探頭和工件之間耦合介質(zhì)層有足夠厚度，以免二次界面反射S2出現(xiàn)在工件底波之前。一般要求探頭到工件表面的距離應(yīng)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(fā)射和接收比較穩(wěn)定等優(yōu)點。其主要缺點是，它需要一些輔助設(shè)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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