超声波检测复习参考资料

1、超声波检测复习参考资料（ UT ） 问答题（一般考 重点考）1. 超声波垂直入射到两介质的界面时声压往复透 过率与什么有关？往复透射率对超声检测有什 么影响？答：超声波垂直入射到两介质的界面时声压往复透 过率与界面两侧介质的声阻抗有关， 与何种介质入 射到界面无关。 界面两侧的声阻抗差愈小， 声压往 复透过率就愈高， 反之就愈低。 往复透过率高低直 接影响超声检测灵敏度高低， 往复透过率高， 超声 检测灵敏度高。反之超声检测灵敏度低。2. 什么是波的干涉，波的干涉对超声检测有什么 影响？答：两频率相同， 振动方向相同， 位相相同或位相 差恒定的波相遇时，该处介质中某些质点的振动互 相加强，而另

2、一些地方的振动互相减弱或完全抵消 的现象叫波的干涉。在超声检测中由于波的干涉， 使超声波源附近出现声压极大值和极小值， 影响缺 陷定量。3. 在超声检测中，为什么要尽量避免在近场区进 行缺陷定量？答：在超声检测中， 由于近场区存在声压极大极小 值，处于声压极大值处的小缺陷回波可能较高， 处 于声压极小值处的大缺陷的回波可能又较低， 且波 型属于平面波， 反射声压与距离无关， 因此对缺陷 的当量不能有效的测定， 所以应尽量避免在近场区 进行缺陷定量。4. 圆盘声源超声场的近场区有什么特点？ 答：圆盘声源超声场的近场区特点是： 超声场的近场区内，声压极大值和极小值的个数是 有限的； 近场区的长度与

3、波源面积成正比，与波长成反比； 近场区的存在对超声检测定量不利，甚至可能漏 检。5. 在超声检测中，什么是距离波幅曲线？该曲 线有何用途？答：描述某一反射体回波高度随距离变化的关系曲 线为距离波幅曲线。可用来： 调整检测灵敏度判断缺陷大小，为评定缺陷提供依据。6. 焊缝超声检测，斜探头的基本扫查方式有哪 些？手工扫查操作本身应注意什么？ 答：锯齿形、左右、前后、转角、环绕、平行、斜 平行、串列式扫查。注意左右摆动，得到最大反射波， 保持耦合平 稳，扫查速度 150mm/s，探头的每次扫查覆盖率 应大于探头直径的 15%，探头移动区域直射法为 0.75P，一次反射法为 1.25P （P=2KT）

4、7. 什么叫超声检测灵敏度、基准灵敏度和扫查灵敏度？通常以什么来表示？ 答：超声检测灵敏度是指在确定的探测范围的最大 声程处发现规定大小缺陷的能力； 基准灵敏度一般 指的是记录灵敏度，它通常用于缺陷的定量和缺陷 的等级评定；扫查灵敏度则主要指实际检测灵敏 度，可高于基准灵敏度。 通常灵敏度以标准反射体 的当量尺寸来表示。8. 常用的调节超声检测灵敏度的方法有几种？举 例说明。答：常用的调节超声检测灵敏度方法有试块调节法 和工件底波调节法。试块调节法包括以试块上人工标准反射体调节和 以试块底波法调节两种方式。 工件底波调节法包括 计算法， AVG 曲线法，底面回波高度法等多种方 式，检测时应按不

5、同的对象进行选择。如：中、薄 板材，底波法；厚板，试块法。焊缝，试块法；锻 件按形状，试块法、底波法（声程 3N）。9. 在超声检测的缺陷定量中，受缺陷自身影响的 主要因素有哪些？答：由缺陷自身影响超声检测缺陷定量的主要因素 有：缺陷的形状； 缺陷的取向； 缺陷的大小和缺陷 波的指向性；缺陷的性质；缺陷表面粗糙度； 缺陷 的位置等。10. 试说明无缝钢管纵向、横向缺陷超声检测的一 般方法？答：无论是手工还是自动化检测， 无缝钢管纵向缺 陷一般采用横波进行周向扫查检测， 无缝钢管横向 缺陷一般采用横波进行轴向扫查检测， 可用耦合良 好的斜探头或聚焦探头， 接触法、 液浸法，使用线 聚焦或点聚焦探

6、头每根钢管应从端头沿相反方向 各检测一次。11. 在超声检测中，影响缺陷定位的因素有哪些？ 答：影响缺陷定位的因素有： 仪器的影响；仪器的水平线性误差大小影 响缺陷定位的准确性； 探头的影响；探头声束偏离、探头声束双 峰、斜楔磨损使探头 K 值变化、探头半扩 散角大小； 工件的影响； 工件表面粗糙度、 工件材质、 工件表面形状、工件边界、工件温度、工 件中的缺陷情况； 操作人员的影响；工作经验、仪器调节、 操作方法。12. 钢板中常见的缺陷有哪几种？钢板检测为什么 采用直探头？ 答：钢板中常见的缺陷有分层、折叠、白点等，裂 纹很少。由于钢板中的分层、折叠等缺陷是在轧制过程 中形成的，一般平行于

7、板面， 故钢板检测采用直探 头。13. 在用直探头超声检测锻件中， 出现底面回波明 显降低或消失的原因有那些？(不包括仪器、 探头、探头线造成的原因) 答：出现底面回波明显降低或消失的原因有： 存在与表面呈较大角度的缺陷； 工件的晶粒粗大； 工件的材质疏松； 工件底面与检测面不平行； 工件表面耦合条件差； 存在近表面大缺陷。14. 锻件超声检测中利用锻件底面反射回波调节检 测灵敏度有什么好处？对锻件有何要求？ 答：优点：(1)可不考虑检测面耦合差补偿； (2)可不考虑材质衰减差补偿； (3)可不使用试块。要求：( 1)工件厚度 3N；( 2)工件底面与检测面平行， 或是圆柱 曲底面；( 3)工

8、件底面应平滑平整， 且不得与其 它其他透声物资接触。奥氏体不锈钢锻件和碳钢锻件的超声检测 中有哪些主要区别？ 答：奥氏体钢锻件超声检测所用探头频率较低， 试 块平底孔尺寸稍大， 材质衰减量大， 缺陷记录和分 级与碳钢的不同。15. 简述焊缝超声检测中选择斜探头折射角的原 则。 答：选择探头折射角应从以下三个方面考虑： 声束能扫查到整个焊缝截面； 使声束中心线尽量与主要危险性缺陷垂直或有效相交； 保证有足够的检测灵敏度。16. 试述奥氏体不锈钢焊缝超声检测的不利因素。 答：奥氏体不锈钢焊缝的组织特点是晶粒粗大且具 有方向性，超声检测的困难主要有： 组织不均匀， 噪声大，信噪比低；晶粒粗大， 超声

9、波的变型波多， 声束发生 扭曲；(3)散射衰减严重。(二)计算题 (重点看、一般看)1. 对钛/ 钢复合板，在复层一侧作接触法检测，已 知钛与钢的声阻抗差约为 40%(ZTi=0.6 ZFe)。求复 合层界面波与底波相差多少分贝 dB？ 解：设钛和钢的声阻抗分别为 ZTi、 ZFer p=(ZFe-ZTi )/(Z Fe+ZTi)=(1-0.6)Z Fe/(1+0.6)Z Fe= 0.25dB=20lgH界面波/H 底波=20lgPr/Po=20lg(Z Fe-Z Ti)/ (Z Fe+ZTi )=20lg(1-0.6)Z Fe/(1+0.6)Z Fe=-12dB 答：复合层界面波与底波相差

10、12dB。2. 钢板水浸检测时，使用 2MHZ的水浸探头晶片直 径 16mm，已知水层厚度 30mm，当钢 CL=5900m/s， 水 CL=1450m/s 求钢中近场长度 N 为多少？ 解： =c/f=5.9/2=2.95mm2N=D /4 -L ×CL水 /CL 钢2= 16 2/4 ×2.95-30 × 1450/5900=14.3mm答： 钢中近场长度 N 为 14.3mm3. 已知超声波在钢中 CL=5900m/s，求 2.5P20Z探头 探测厚为 200mm的钢锻件时，超声波发射声场的近 场区长度 N，半扩散角 ，未扩散区长度 b 各为多 少？解： =

11、c/f=5.9/2.5=2.36mm近场区长度 N=D2/4 =202/(4 ×2.36)=42.4mm 半扩散角 =70/D=(70×2.36 )/20=8.26 ° 未扩散区 b=1.64N=1.64 ×42.4=69.5mm 答：近场区长度 N为42.4mm，半扩散角 为8.26 °， 未扩散区长度 b 各为 69.5mm。4. 超声检测板厚为 20mm的对接焊缝，焊缝上下宽 度为 30mm的工件，若探头前沿长度为 20mm，为保 证整个焊缝截面的检测， 当用一次波和二次波检测 时，其探头的折射角应如何选择。 解：为确保一次波和二次波能对

12、焊缝截面工件 100%检测，所以必须满足：K(a+b+Lo)/T (a 、b 上下焊缝宽度的一 半，Lo 为探头前沿， T为板厚)K=(a+b+Lo)/T=(15+15+20)/20=2.5 答：探头选择的 K值至少为 2.5 。5. 垂直线性良好的超声检测仪示波屏上有 A、B、C 三个信号波， 将三个波调到同一基准高度时， 衰减 器读数 A=24dB，B=18dB,C=5dB。如果 把 B 信号波调到满屏的 40%高，衰减器不变，此时 A和 C信号波高度各为多少？() 解：设 A、B、C波高分别为 HA、HB、 HC, dBA-B=20lgHA/ H B=A- B即 20lg(H A/40)

13、=24-18HA= HB10 dBA-B/20=40× 10(24-18)/20=80(%) dBC-B=20lgHC/ H B=C- B即 20lg(H C/40)=5-18HC= HB10 dBC-B/20=40× 10(5-18)/20=9(%) 答：A信号波高度为 80%， C信号波高度为 9%。6. 用 2.5P20Z 超声探头检测 500mm的工件， CL=5900m/s，检测中在 200mm处发现一缺陷，其波 高比 B1 低 12dB，求此缺陷的平底孔当量大小是多 少？ 解：=c/f=5.9/2.5=2.36mm22N= D2/4 =202/(4 ×

14、 2.36)=42.4mm,2003N可用球面波公式计算。dB=20lg2X2f/ 2fXB2f=2 X2f/ XB10dB/202 12/20= (2×2.36×2002)/(3.14×500×1012/20) f =5.5 (mm) 答：此缺陷的平底孔当量大小为 5.5mm。 备注：(平底孔反射回波声压： P=PoFsFf/ 2X2,大平 底回波声压： P=PoFs/2 X)(dB=20lgd21X2/2 X12+2(X2-X1) 为材质衰减系数)(d2=2X2/ (XD)×10dB-2(X2-X1)/20 缺陷回波 高度与大平底回波高度之

15、比)7. 用 2MHZ20直探头对锻件进行超声检测，工件 厚度为 300mm，锻件不允许有 2 的缺陷存在， 问：用 4/150 的平底孔试块如何调节探测灵敏 度？(试块、工件的材质衰减不计， 表面补偿 3dB) 在上述条件下探测时发现 200mm处有一个比基 准波高 19dB的缺陷波，这一缺陷是否允许存在？ 解： dBFJ=40lg( F/ J)×(XJ/XF)=40lg(2/4)× (150/300)=-24 dBdB=-24 dB-3dB=-27 dB调节时将 4/150 的平底孔调节到基准高 (50%或 80%)，再增益(提高) 27 dB，即为工件 探测时的 2/

16、300 探测灵敏度。 dBFJ=40lg( F/ J) ×(XJ/XF)F =(J XF)/ (XJ)×10dB/4019/40 = (2×200)/ (300)× 1019/40 =3.98mm答：此缺陷不允许存在。8. 用 2.5P20Z 直探头，对外径为 600mm的，内孔直 径为 100mm的筒形钢锻件径向超声检测(钢中 C钢 =5900m/s，材料衰减系数 单=0.005dB/mm)? 如何利用内孔反射回波调整最大声程处 2mm 平底孔检测灵敏度？检测中发现一个缺陷， 深 200mm，波幅 12dB，求 此缺陷当量大小？解： 已知 R=600/

17、2=300mm r=100/2=50mm =2.36mm壁厚 T=(R-r)/2=250mm 缺陷深 X=200mm 内壁曲面与 2 孔反射波高 dB差dB=20lgHB/H-10lgR/r=20lg(2 T)/( 2) -10lgR/r =20lg(2 ×2.36 ×250)/(3.14 ×22)- 10lg300/50=31.6dB 声程不同引起的衰减差( dB)： 1=2×(T-X)=2 ×0.005(250-200)=0.5 dB 缺陷波幅与 250mm处2 孔反射波高 dB差： =12-1 =12-0.5 =11.5 dB 缺陷当量为

18、： dB12=40lg( 1/ 2) × (X 2/X 1)1=(2 X1)/ (X2)× 10/4011.5/40= (2×200)/250 ×1011.5/40 =3.1mm9. 超声检测中，用 K2，f=2.5MHZ的横波探头，探 头前沿距离 Lo=12mm，以水平 1:1 调节时间轴，然 后检测板厚为 25mm的钢焊缝，如在示波屏上 4 格 和 9 格发现两个缺陷波， 问此缺陷离探头前端水平 距离和深度为多少？ 解： 4 格缺陷波，水平距离为 S=40mm； Lo=12mm ，故离探头前端为 S =S- Lo =40-12=28mm缺陷深度为 d=S/K=40/2=20mm 9 格缺陷波，水平距离 S=90mm 离前端为 S =S- Lo =90-12=78mm 深度为 d=2T-S/K=2T-90/2=50-45=5mm 答：第一个缺陷离探头前端距离 28mm，深度 20mm； 第二个缺陷离探头前端距离 78mm，深度 5mm；10. 超声检测中，用K2探头在 CSK- A试块上按水 平 1:1 调节时间轴，然后检测横波声速为 3080m/s， =25mm的某合金焊缝，若在 5 格出现一个缺陷波。 求此缺陷波离探头入射点的水平距离、 垂