超(chao)聲波探(tan)傷ultrasonic inspection
利用材料(liao)及其缺陷(xian)的聲(sheng)學(xue)性(xing)能(neng)差(cha)異(yi)對(dui)超(chao)聲波傳播(bo)的(de)影響(xiang)來檢驗(yan)材料(liao)內部(bu)缺陷的無損(sun)檢驗(yan)方(fang)法(fa)。現在廣泛(fan)采(cai)用的是(shi)觀測聲(sheng)脈(mai)沖(chong)在材料(liao)中反(fan)射情況的超(chao)聲脈沖反射法(fa),此(ci)外還(hai)有觀測穿(chuan)過材料(liao)後的入(ru)射聲波振(zhen)幅(fu)變(bian)化(hua)的(de)穿(chuan)透(tou)法(fa)等。常(chang)用的頻率(lv)在0.5~5MHz之(zhi)間。
常(chang)用的檢驗(yan)儀器(qi)為A型顯(xian)示(shi)脈沖(chong)反射(she)式超(chao)聲波探(tan)傷儀。根據(ju)儀器(qi)示(shi)波屏(ping)上反射(she)信號的(de)有(you)無、反射(she)信號和入(ru)射信號的(de)時(shi)間間隔(ge)、反射(she)信號的(de)高(gao)度,可確定反(fan)射面(mian)的(de)有(you)無(wu)、其所在位(wei)置及(ji)相對(dui)大小。儀(yi)器(qi)的基本結構和原理見圖(tu)1。
超(chao)聲波在介(jie)質(zhi)中(zhong)傳播(bo)時(shi)有(you)多(duo)種(zhong)波型(xing),檢驗(yan)中zui常(chang)用的為縱波、橫波、表(biao)面(mian)波和板波。用縱波可(ke)探(tan)測金屬(shu)鑄(zhu)錠、坯料(liao)、中厚板、大型鍛(duan)件和形狀比(bi)較簡(jian)單(dan)的(de)制(zhi)件中(zhong)所存在的夾雜物(wu)、裂(lie)縫、縮(suo)管、白(bai)點、分層等缺(que)陷;用橫波可(ke)探(tan)測管材中(zhong)的周(zhou)向和軸(zhou)向裂(lie)縫、劃(hua)傷、焊(han)縫(feng)中的氣(qi)孔、夾渣、裂(lie)縫、未(wei)焊(han)透(tou)等缺(que)陷(xian);用表面(mian)波可(ke)探(tan)測形狀簡(jian)單(dan)的(de)制(zhi)件上的表(biao)面(mian)缺(que)陷(xian);用板波可(ke)探(tan)測薄(bo)板(ban)中(zhong)的缺陷(xian)。
在A型探(tan)傷儀的(de)基礎上發展而成的(de)B型(xing)、C型(xing)探(tan)傷儀,可(ke)得到不同方(fang)向反射面(mian)的(de)信號,也(ye)可將(jiang)B型(xing)、C型(xing)顯示(shi)組合(he)以(yi)得到材料(liao)的內(nei)部反射面(mian)的(de)三(san)維顯示(shi)圖(tu)。 上述各(ge)種(zhong)探(tan)傷儀均(jun)利(li)用脈沖電(dian)信號激(ji)勵壓(ya)電(dian)換(huan)能(neng)器(qi)發射超(chao)聲波,但(dan)也(ye)可用渦流(liu)聲(sheng)換能器(qi)來檢驗(yan)導電(dian)材料(liao)。這種(zhong)換能(neng)器(qi)的換能(neng)過程在被(bei)探(tan)傷件表(biao)面(mian)進(jin)行(xing),無(wu)須與(yu)材料(liao)接觸(chu),也(ye)不需要(yao)耦合(he)劑(ji),就(jiu)可檢驗(yan)表面(mian)粗(cu)糙(cao)和溫度高至500℃以(yi)上的金屬(shu)材料(liao),在冶金工業(ye)中(zhong)應用較多(duo)。
超(chao)聲波在材料(liao)中傳播(bo),由(you)於(yu)吸(xi)收和散射(she)等(deng),強(qiang)度會(hui)衰減,因此(ci)測量(liang)在諸如(ru)真(zhen)空自耗爐中(zhong)熔(rong)煉的(de)合金材料(liao)中的(de)衰減,有可能無損(sun)地(di)了(le)解(jie)材料(liao)組織均(jun)勻性(xing)的(de)情況(kuang)。
脈沖反射式超(chao)聲波法(fa)同其他無(wu)損(sun)檢驗(yan)方(fang)法(fa)相比(bi)主要優(you)點是(shi):
穿(chuan)透(tou)能力(li)強(qiang),探(tan)測深(shen)度可達(da)數米
靈(ling)敏度高,可(ke)發現與(yu)直(zhi)徑(jing)約(yue)十(shi)分之(zhi)幾(ji)毫(hao)米(mi)的空氣(qi)隙反射(she)能(neng)力(li)相當的反射(she)體
在確定內(nei)部反(fan)射體(ti)的位(wei)向、大小、形狀及性質(zhi)等(deng)方(fang)面(mian)較(jiao)為(wei)準確
僅(jin)須(xu)從壹面(mian)接(jie)近被(bei)檢驗(yan)的物(wu)體(ti)
可(ke)立(li)即(ji)提(ti)供缺(que)陷檢驗(yan)結果
操作(zuo)安(an)全(quan),設(she)備輕便(bian)
主要缺(que)點是(shi):
要(yao)由(you)有(you)經(jing)驗(yan)的人(ren)員謹(jin)慎操(cao)作(zuo)
對(dui)粗糙(cao)、形狀不規(gui)則(ze)、小、薄(bo)或非(fei)均(jun)質(zhi)材料(liao)難(nan)以(yi)檢查
對(dui)所發現缺(que)陷作(zuo)十(shi)分準確的(de)定性(xing)、定量(liang)表征仍(reng)有(you)困(kun)難(nan)
參考(kao)書(shu)目
日本學(xue)術(術)振(zhen)興會(hui)製(製)鋼(鋼)第19委(wei)員會(hui)編:《超(chao)音波探(tan)傷(傷)法(fa)》改(gai)訂新版(ban) 日刊工業(業)新聞(聞)社 東(東)京 1974
J.Krautkr mer and H.Krautkr mer,UltrasonicTesting of Materials 2nded Springer Verlag Berlin 1977
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