超声一级班答疑

1、超声一级班答疑1. 特种设备安全监察条例的适用范围？答：适用于所有特种设备，指涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器、（含气瓶）、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施、厂（场）内机动车辆。特种设备生产（含设计、制造、安装、改造、维修）、使用、检验检测及其监督检查，应当遵守本条例，但本条例另有规定的除外。军事装备、核设施、航空航天器、铁路机车、海上设施和船舶以及煤矿矿井使用的特种设备安全监察不适用本条例。房屋建筑工地和市政工程工地用起重机械的安装、使用的监督管理，由建设行政部门依照有关法律、法规的规定执行。2. 一级检测人员的职责？报考条件？答：检验检测人员只能从事与其证书所注明的

2、方法与级别相适应的无损检测工作。一级人员可在二、三级人员的指导下进行无损检测工作，记录检测数据，整理检测资料。二级人员可编制一般的无损检测程序，按照无损检测规程或在三级人员的指导下编写工艺卡，并按无损检测工艺独立进行检测操作，评定检测结果，签发检测报告。三级人员可根据标准编制无损检测工艺，审核或签发检测报告，协调二级人员对检测结论的技术争议。报考一级应当具有初中（含）以上学历，报考二级应当具有高中（含）以上学历，持无损检测专业大专（含）以上或理工类本科（含）以上学历可直接报考二级。报考三级应至少持有2个二级项。3. 碳在碳素钢中的作用？钢的分类？钢的命名？焊接接头的分类，及组织性能？答：碳是碳

3、素钢中的主要合金元素，含碳量增加钢的强度将增大（含碳量每增加0.1%抗拉强度提高6kgf/cm2），但塑性和韧性降低，焊接性能变差，脆硬倾向变大，因此制作焊接结构的锅炉和压力容器所适用的碳素钢，含碳量一般不超过0.25%。碳含量对钢铁的性质有决定性的影响。另外随温度变化，一定含碳量的铁碳合金其组织结构也会发生同素异构转变。铁碳合金状态图：用来表示在平衡状态下，不同含碳量的铁碳合金在不同温度下所处的状态、晶体结构和显微组织特征的图称为铁碳合金状态图。其纵座标为温度，横座标为含碳量，其中含碳量小于0.02%的铁碳合金称为工业纯铁，含碳量为0.02%2%的铁碳合金称为钢，含碳量大于2%的铁碳合金称为

4、铸铁。含碳量高的铁碳合金很脆，没有实用价值，所以铁碳合金状态图只研究含碳量小于6.67%的部分。碳钢属于非合金钢范畴。碳钢以铁与碳为两个基本组元，此外还存在少量杂质元素。优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，这两位数字是代表该牌号钢平均含碳量的万分比，例如：08钢表示平均含碳量0.08%，20钢表示平均含碳量0.20%。焊接接头形式：一般由被焊接两金属件的相互结构位置来决定，通常分为对接接头、搭接接头、角接接头及T字接头等。焊接接头包括：焊缝(OA)、熔合区(AB)和热影响区(BC)三部分。焊缝是焊件经焊接后形成的结合部分。通常由熔化的母材和焊材组成，有时全部由熔化的母材组成。 熔合区是焊接接头

5、中焊缝与母材交接的过渡的区域。它是刚好加热到熔点与凝固温度区间的部分。 焊接热影响区是焊接过程中，材料因受热的影响(但未熔化)而发生金相组织和机械性能变化的区域。1. 什么是超声波？产生超声波的条件？探伤中应用了那些主要特性？答：频率高于20,000Hz的机械波称为超声波。产生超声波必须具备两个条件a要有机械振动的波源。b要有能传播机械振动的弹性介质。超声波的特性应用了a方向性好b能量高c能在界面上产生反射、折射和波型转换d穿透能力强。2. 什么是波动频率、波速、波长？三者的关系？答：任一给定点在一秒钟内通过的完整波的个数，称为波动的频率。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。

6、波动中波在单位时间内传播的距离，称波速。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，波长愈长。c=f或=cf3. 什么是机械振动和机械波？二者有何关系？答：物体沿着直线或曲线在某一平衡位置附近作往复周期性的运动，称为机械振动。机械波是机械振动在弹性介质中的传播过程。机械波产生有两个条件a要有机械振动的波源。b要有能传播机械振动的弹性介质。振动是产生波动的根源，波动是振动状态的传播。振动能量的传播由各质点的位移连续变化来逐渐传递出去。波动中介质的各质点并不随波前进，只是以交变得振动速度在各自的平衡位置附近往复运动。4. 什么是弹性介质？简述超声波在

7、介质中的传播过程？答：介质质点间以弹性力联系的物质叫弹性介质。超声波遇到物体时，产生声压和施加的外力使得，介质质点受力，介质质点就会离开平衡位置。由于弹性力的联系，质点在平衡位置来回往复运动产生振动。同时由于弹性力的联系周围质点也受到大小相等方向相反的力，也在各自的平衡位置作往复运动。由于弹性力的联系，振动在相邻的质点间扩散传播。于是振动就以一定的速度在由近及远向各个方向传播开来。5. 何为纵波、横波、表面波和板波？固体和液体中各传播何种波？为什么？答：纵波，介质中质点的振动方向与波的传播方向相平行的波。横波，介质中质点的振动方向与波的传播方向互相垂直的波。表面波，当介质表面受到交变应力作用时

8、，产生沿介质表面传播的波。板波，在板厚与波长相当的薄板中传播的波。固体介质中可以传播纵波、横波、表面波、板波。液体介质中只能传播纵波。因为液体介质不能承受剪切应力，质点不能产生切变变形。横波、板波、表面波传播过程都要求质点产生切变变形。所以液体中不能传播。6. 什么是波线、波阵面、波前？它们有何关系？答：波线，波的传播方向。波阵面，同一时刻振动相位相同的所有质点所连成的面。波前，某一时刻，波动所到达的空间各点所连成的面。最前面的波阵面是波前，是波阵面的特例。任意时刻波前只有一个，波阵面有很多。再各向同性的介质中，波线恒垂直于波阵面或波前。7. 什么是平面波、柱面波、球面波？各自特点？实际应用中

9、探头发出的是何种波？答：平面波，波阵面为互相平行的平面的波。波源为平面。波束不扩散，各质点振幅为常数。柱面波，波阵面为同轴圆柱面的波。波源为一条线。波束向四周扩散，各质点振幅与距离平方根成反比。球面波，波阵面为同心球面的波。波源为一点。波束向四面八方扩散，各质点振幅与距离成反比。实际应用的超声波探头波源近似于活塞波。当离源距离足够大时，活塞波类似于球面波。8. 超声波在介质中传播的速度与何种因素有关？钢中横波、纵波、表面波波速的关系？答：超声波在介质中传播的速度与介质的弹性模量和密度有关。对特定介质弹性模量和密度是常数，故声速也是常数。不同介质声速不同。介质弹性模量愈大，密度愈小，则声速愈大。

10、声速还与波的类型有关。在同一介质钢中纵波声速大于横波声速、横波声速大于表面波声速。钢泊松比0.28，纵波=1.8倍的横波，表面波=0.9倍的横波。即CL：CS：CR=1.8：1：0.9。9. 测量声速的方法有哪几种？答：1探伤仪测量法。2测厚仪测量法。3示波器测量法。10. 什么是超声场？描述超声场的物理量有哪些？各自的相关因素？答：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。描述超声场的物理量有声压、声强、声阻抗。声压，超声场中某一点在某一时刻所具有的压强与没有超声波时的静态压强之差。单位：帕斯卡。公式：Pm=cu（u=2fA）声阻抗，超声场中任一点的声压与该处质点振动速度之比称为

11、声阻抗。单位：克/厘米2.秒。公式：Z=C。声强，单位时间内垂直通过单位面积的声能。单位：瓦/厘米2。公式：I=12Zu2=12P2Z。11. 分贝和奈培？二者关系？50dB是相对于什么而言？答：分贝和奈培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作为声强的标准，另一声强与标准声强之比的常用对数称为声强级，单位贝尔。=logI2I1（BeL）十分之一贝尔即分贝。=10logI2I1=20logP2P1=20logH2H1（dB）。对超声探伤中的声压与波高成正比时，对声压比或波高比取对数，则其单位为奈培。=lnP2P1=lnH2H1（NP）。1NP=8.68dB，1dB=0

12、.115NP。50dB是相对于标准声强I1=10-16瓦/厘米2而言的，利用公式=10logI2I1=20logP2P1计算得到的声音分贝数。12. 什么是声压的反射率和透射率？垂直入射时声压的反射率和透射率与那些因素有关？什么情况下反射率最高？答：在超声波垂直入射的情况下，界面上反射波声压与入射波声压之比称为界面的声压反射率。界面上透射波声压与入射波声压之比称为界面的声压透射率。必要条件，a界面两侧的总声压相等。（P0+Pr=Pt）b界面两侧质点振动速度幅值相等。（P0-Pr）/Z1=Pt/Z2超声波垂直入射时，声压的反射率和透射率仅与界面两侧介质的声阻抗有关。当入射波介质声阻抗远大于透射波

13、介质声阻抗时声压反射率趋于-1，透射率趋于零，声压几乎全反射。反射波声压与入射波声压有180度的相位变化。声压反射率：r=prp0=Z2-Z1Z2+Z1 声压透射率：t=ptp0=2Z2Z2+Z1声强反射率：R=IrI0=(Z2-Z1Z2+Z1)2 声强透射率：T=ItI0=4Z1Z2(Z2+Z1)2关系式：T+R=1 t-r=113. 超声波垂直入射到Z1<Z2截面时，声压透射率t>1是否违反能量守恒？为什么？答：不违反能量守恒原理。因为声压是力的概念，而力只会平衡不会守恒，只有能量才会守恒。声强是能量的概念，符合守恒原理。14. 什么是端角反射？有何特点？超声检测单面焊根部未焊

14、透等缺陷时K值在什么范围？答：超声波在两个平面构成的直角内的反射角端角反射。波考虑波型转换时，端角反射的二次反射回波与入射波互相平行。纵波入射时端角反射率很低。横波入射时入射角在30度或60度附近时端角反射率最低。入射角在35反射、折射定律：当纵波L倾斜入射到固/固界面时，除了产生反射纵波L和折射纵波L外，还会产生折射横波S和折射横波S并且符合折射和反射定律。公式：sinLCL1=sin'LCL1=sin'SCS1=sinLCL2=sinSCS2式中：CL1、CS1第一介质中纵波、横波声速；CL2、CS2第二介质中纵波、横波声速；L、'L 纵波入射角、反射角；L、S纵波

15、、横波折射角；'S横波反射角；L='L；CL1>CS1； 'L>'S；CL2>CS2； L>S；横波倾斜入射到固/固界面，同样产生波型转换。各反射、折射波的方向也符合折射和反射定律。公式：sinSCS1=sin'LCL1=sin'SCS1=sinLCL2=sinSCS215. 什么是超声波的衰减？引起衰减的主因？介质衰减指什么衰减？答：超声波在介质中传播时，随着距离的增加，超声波能量逐渐减弱的现象叫作超声波衰减。引起超声波衰减的主因是波束扩散（在超声波传播过程中由于波束本身的散射引起的衰减能量随距离增加逐渐减弱。）、晶粒散

16、射（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的衰减。）、介质吸收（由于介质中质点间的内摩擦和热传导引起的超声波衰减）。错位衰减、磁畴壁衰减、残余应力衰减。16. 超声波介质衰减系数与哪些因素有关？分析说明超声波检测奥氏体不锈钢的困难？答：超声波介质衰减系数与介质的散射和介质的吸收衰减有关。对金属固体材料介质而言介质的衰减系数等于散射衰减系数和吸收衰减系数之和。a介质的吸收衰减与频率成正比，b介质的散射衰减与频率、介质晶粒直径、各项异性系数有关。当介质晶粒直径大于小于波长时，散射衰减与频率的四次方、介质晶粒直径的立方成正比。在实际探伤中，当介质晶粒较粗大时若采用较高频率就会引起严重的衰

17、减，出现大量草波，信噪比明显下降，穿透能力显著减弱，这就是晶粒较粗大的奥氏体钢和一些铸件超声探伤困难的原因。17. 什么是超声场的近场区和远场区长度？与哪些因素有关？为什么避免在近场区探伤定量？答：波源附近由于波的干涉而出现的一系列声压极大极小值的区域称为近场区。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。公式：N=Ds2-24Ds24=Rs2=Fs近场区长度与波源面积成正比，与波长成反比。远场区波源轴线上至波源的距离xN的区域又叫富琅和费区。当x3N时声压与距离成反比，近似球面波的规律。远场区轴线上不会出现声压极大极小值。近场区对探伤定量是不利的，处于声压极大值处的较小缺陷的回波

18、可能较高。处于声压极小值处的较大缺陷回波可能较低。这样容易误判漏检，所以尽可能避免在近场区定量。18. 实际声场的声压分布与理想声场有何不同？答：实际探伤中固体介质，波源非均匀激发，辐射脉冲波声场，简称实际声场。a在近场区理想声场存在声压极大、极小值，极大值为2P0，极小值为0。实际声场极大、极小值波动小，极大值远小于2P0，极小值也远大于0。极点数明显减少。b原因理想声场中是连续波声波在声场中完全干涉。实际声场是脉冲波声波在声场中不完全干涉或不干涉。使得实际近场区中声压变化减小，极点之减少。c脉冲波由许多不同频率的波组成，一种频率决定一种声场。不同的声场值声压不同叠加后总声压趋于均匀，近场区

19、分布不均得到改善。d实际声场波源非均匀激发，中心振幅大，边缘振幅小。非均匀激发的波的干涉小于均匀激发的理想波。当波源激发强度按高斯曲线变化时，近场区不会出现极大极小值。e液体中的理想声场某点的声压是可视为同方向得线性叠加。固体中实际声场由于轴线上点的对称性，使垂直于轴线方向的声压分量相互抵消，轴线方向的声压分量叠加。这种叠加干涉小于理想声场。所以近场区声压分布较均匀。19. 大平底、平底孔、长横孔、球孔的回波声压公式？各参量的物理意义，建立条件，相关因素？答：大平底（实心圆柱体）回波声压公式：PB=P0Fs2xe-2x8.68(x3N)式中：p0波源的起始声压；波长；Fs波源面积，Fs=Rs2

20、=Ds2/4；x工件的厚度；当探测条件（Fs、）一定，大平底的回波声压与距离成反比。两个不同距离的大平底回波声压的分贝差为：12=20logPB1PB2=20logx2x1（大平底面的距离增加一倍，其回波下降6dB）平底孔回波声压公式：pf=P0Ffx=P0FsFf2x2e-2x8.68(x3N)式中：p0波源的起始声压；波长；Fs波源面积，Fs=Rs2=Ds2/4；Ff平底孔缺陷的面积，Ff=Df2/4x平底孔至波源的距离；当探测条件（Fs、）一定时，平底孔缺陷的回波声压或波高与平底孔面积成正比，与距离的平方成反比。任意两个距离直径不同的平底孔回波声压比：Hf1Hf2=Pf1Pf2=x22D

21、f12x12Df22二者回波的分贝差：12=20logPf1Pf2=20logDf1x2Df2x1（平底孔直径一定，距离增加一倍，回波下降12dB。平底孔距离一定，直径增加一倍，其回波升高12dB。）20. 超声波探头的主要作用是什么？简述探头接收和发射超声波的原理？答：超声波探头的主要作用是发射和接收超声波。压电效应，某些晶体材料在交变拉应力作用下，产生交变电场的效应称正压电效应；当晶体材料在交变电场作用下，产生伸缩变形的效应称逆压电效应。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。将电能转换为机械能。探头发射超声波。在探头接收超声波时，发生正压电效应，将

22、声能振动在晶片产生的交变应力转换为电能。传给探伤仪。实现了超声波的发射和接收。21. 试块的主要作用？维护方法？答：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，通称试块。主要作用是确定探伤的灵敏度；测试仪器和探头的性能；调整扫描速度；评判缺陷大小。测量材料声速，衰减性能。超声波探伤对试块的要求，材质应均匀，内部杂质少无影响使用的缺陷。易加工，不易变形生锈。有良好的声学性能。用平炉镇静钢或电炉软钢制作。对比试块尽可能与被探工件材质相同或相近。表面粗糙度不低于1.6微米。试块维护，试块应在适当部位编号，以防混淆。在使用和搬运过程中注意防护，防止碰伤或摔伤。使用时应注意清除反射体内的油污和

23、锈蚀。注意防止试块锈蚀，长时间不用时要涂敷防锈剂。防止试块变形，避免火烤，平板试块防止重压。22. 超声波探伤义和探头的主要性能指标？答：仪器和探头的性能包括仪器的性能、探头的性能、以及仪器与探头的综合性能。仪器性能的主要指标，垂直线性（仪器示波屏上的波高与探头接收的信号之间的成正比程度，标规误差小于等于8%）、水平线性（仪器示波屏上时基线显示的水平刻度与实际声程之间成正比的程度，标规误差小于等于2%）、动态范围（仪器示波屏容纳信号大小的能力，标规确定不小于26dB）、衰减器精度（ZBY23084标准规定，任意相邻12dB的误差小于等于1dB）。探头性能指标，斜探头入射点（指其主声束轴线与探测

24、面的交点）、斜探头的K值和折射角（K值指被探工件中横波折射角的正切值）、探头主声束偏离与双峰（探头实际主声束与其理论几何中心轴线的偏离程度称主声束偏离、平行移动探头，同一反射体产生两个波峰的现象，称为双峰）、探头主声束特性（指探头发射声束的扩散情况，用轴线上声压下降6dB时探头移动距离某处的声束宽度来表示）、仪器和探头的综合性能指标，灵敏度（指整个探伤系统发现缺陷的最小能力）一般要求仪器与直探头的灵敏度余量30dB，一般要求仪器和斜探头的灵敏度余量40dB。盲区与始脉冲宽度，（盲区指从探测面到能够发现缺陷的最小距离。始脉冲宽度指在一定的灵敏度下，示波屏上高度超过垂直幅度20%时的始脉冲延续长度

25、。）一般要求盲区小于或等于7mm。探头的分辨力，（指在示波屏上区分相邻缺陷的能力）一般要求直探头的分辨力6mm。信噪比，（信噪比是指有用的最小缺陷信号幅度与无用的噪声杂波幅度之比。回波频率，（仪器探头组合使用时，经工件底面反射后返回的超声波的频率。）23. 双晶探头的特点？答：双晶探头有两块压电晶片，一块用于发射超声波一块用于接受超声波。分为双晶纵波探头，双晶横波探头。优点：灵敏度高杂波少，盲区小，发射和接收分开消除了与延迟块间的反射杂波，克服了阻塞现象。盲区大大减少。工件中近场区长度小，采用了延迟块在缩短了工件中近场取得距离。探测范围可调，双晶探头探伤时有一个灵敏度高的棱形区，入射角增大，棱形区向表面移动，水平方向变扁，入射角减小棱形区向内部移动，垂直方向变扁。24. 数字超声仪的原理和特点？答：检测速度快；数字超声仪一般都可以自动检测、计算记录，或者自动补偿，自动设置检测灵敏度。所以速度快，效率高。检测精度高，数字仪器能对模拟信号进行高速数据采集、量化、计算、判断。精度高于传统仪器。