超声波探伤知识

1、超声波探伤知识6月第1页无损检测 （NDT） 无损检测（Non-destructive Testing，简称NDT）是一门综合性应用科学技术，它是在不改变或不影响被检对象使用性能前提下，借助于物理伎俩，对材料或构件进行宏观与微观缺点检测，几何特征度量，化学成份、组织结构和力学性能改变评定，并进而就材料或构件使用性能做出评价一门学科。 第2页射线探伤（RT）基本原理：射线在穿过物质过程中，会受到物质散射和吸收作用，依物体材料、缺点和穿透距离不一样，射线强度将产生不一样程度衰减，这么，当把强度均匀射线照射到物体一侧，使透过射线在物体另一侧胶片上感光，把胶片显影后，得到与材料内部结构和缺点相对应黑度

2、不一样图像，即射线底片。经过对图像观察分析，最终确定物体缺点种类、大小和分布情况。射线探伤适合用于体积型缺点探测。如气孔、夹碴、缩孔、疏松等，对片型缺点检测较难。第3页磁粉探伤（MT）原理磁粉探伤是指把钢铁等铁磁性材料磁化后，利用缺点部位所发生磁极吸附磁粉特征，显示缺点位置方法。特点磁粉探伤仅适合用于铁磁材料表面或近表面缺点检测，其探伤灵敏度高低受试件表面光洁度、缺点形状和取向、磁化方法和范围等影响。磁粉探伤能确定缺点位置、大小和形状，但对缺点深度确定较难。第4页渗透探伤（PT） 渗透探伤指将溶有荧光染料（荧光探伤）或着色染料（着色探伤）渗透剂施加在试件表面，渗透剂因为毛细作用能渗透到各型开口

3、于表面细小缺点中，此时去除附着在表面多出渗透剂，经干燥和施加显像剂后，在黑光或白光下观察，缺点处可分别对应地发出黄绿色荧光或展现红色，从而能够用肉眼检验出试件表面开口缺点。特点渗透探伤适合用于检测金属和非金属材料表面开口裂纹、折叠、疏松、针孔等缺点。它能确定缺点位置、大小和形状，但难于确定其深度，不适合用于探测多孔性材料及材料内部缺点。第5页涡流探伤（ET） 涡流探伤将通有交流电激励线圈靠近某一导电试件，因为电磁感应作用，进入试件交变磁场可在试件中感生出方向与激励磁场相垂直、呈旋涡状流动电流（涡流），此涡流会转而产生一与激励磁场方向相反磁场使原磁场有部分降低，从而引发线圈阻抗改变，经过对线圈阻

4、抗改变测量，就可得知试件中产生涡流情况，从而得悉与试件相关一些参量。特点涡流探伤主要适合用于金属和石墨等导电材料表面和近表面缺点，通常能够确定缺点位置和相对尺寸，不适合用于非导电材料缺点检测。 第6页几个常规探伤方法比较以上介绍了几个惯用探伤方法基本原理，实际应用当中，射线探伤和超声波探伤适合于内部缺点探测，而磁粉、渗透、涡流探伤则适合于表面缺点探测它们各有其优越性，所以必须结合缺点详细情况合理配合使用，才会收到更加好效果 第7页波普通常识人们把声源振动在介质（如空气等）中传输过程，称为波动，简称波。波是物质一个运动形式，可分为电磁波和机械波两类。电磁波是交变电磁场在空间传输过程，如无线电波、

5、红外线等机械波是指机械振动在弹性介质中传输过程，如水波、超声波等。 第8页超声波产生 产生机械波需要两个必要条件：第一要有作机械振动振源；第二要有能传递机械振动弹性介质。产生超声波需要两个必要条件：第一:要有超声波振源（即超声波源）；第二:要有能传递超声波弹性介质。第9页超声波产生原理标准上凡是能将其它形式能量转换成超声振动方式能量方法都能够产生超声波，如机械方法、热效应法、磁伸缩法和电磁声法。在超声波探伤中应用最广是利用一些压电材料（石英、锆钛酸铅等）压电效应，来实现超声波发生和接收。必须注意是，超声波在传输过程中，实际上只是振动能量传输，并没有产生物质迁移，介质质点本身仅限于平衡位置附近振

6、动。第10页压电晶体（比如石英晶体、钛酸钡及锆钛酸铅等压电陶瓷）在外力作用下发生变形时，就会引发它内部正负电荷中心相对转移而产生电极化，从而造成其两个相对表面(极化面)上出现符号相反束缚电荷（正压电效应）。反之，当向压电晶体施加电场时，压电晶体将会发生形变，亦即弹性变形（逆压电效应或电致伸缩）。压电陶瓷柱点火器超声波怎样产生、接收第11页超声波怎样产生、接收从能量角度分析超声波产生和接收产生超声波(逆压电效应) 电能 机械能接收超声波(正压电效应) 机械能 电能第12页利用压电晶体制成超声波换能器（探头），对其输入高频电脉冲，则探头将以相同频率产生超声波发射到被检物体中去，在接收超声波时，探头

7、则产生相同频率高频电信号用于检测显示。 超声波怎样产生、接收仪器发射电路限幅接收放大电路压电晶片第13页超声波分类超声波类型超声波分类方法很多，下面介绍几个常见分类方法：按质点振动方向分依据波动传输时介质质点振动方向与波传输方向不一样，可将超声波分为纵波（压缩波）、横波（剪切波）、表面波（瑞利波）、兰姆波、爬波等第14页 纵波（Longitudional Wave，简称L波，又称作压缩波、疏密波）：是传声介质质点振动方向与超声波传输方向相同。纵波在固、液、气三种介质中均能传输，传输时质点受交变拉、压应力作用，使质点之间产生对应伸、缩变形，组成疏密相间质点排列。故亦称为压缩波、疏密波。液体和气体

8、能够承受压应力而产生容积压变，因而这种介质能够传输纵波。 超声波波型第15页（2）横波（Shear Wave，简称S波，又称作Transverse wave，简称T波，也称为切变波或剪切波）：传声介质质点振动方向与超声波传输方向垂直。质点受到是交变剪切应力作用，故亦称切变波。液体和气体不能够承受剪切应力，故无横波传输。 超声波波型第16页（3）表面波（Surface Wave）：是指超声波沿介质表面传递，而传声介质质点沿椭圆形轨迹振动瑞利波（Rayleigh Wave，简称R波），瑞利波在介质上有效透入深度只有一个波长范围，所以只能用于检验介质表面缺点，不能像纵波与横波那样深入介质内部传输，从

9、而能够检验介质内部缺点。超声波波型第17页超声波探伤原理超声波探伤是依据定向辐射超声波束在缺点界面上产生反射或使透过声能下降等原理，经过测量回波信息和透过声波强度改变来指示伤损一个方法。（也就是反射法和穿透法探伤原理）第18页声波分类人们把能引发听觉机械振动称为声波，频率大致在20Hz20kHz（即20000Hz，1kHz1000Hz）。频率低于20Hz机械波称为次声波频率高于20kHz机械波称为超声波（用于探伤超声波频率范围为0.225MHz，其中最惯用频段为0.510MHz）。超声波探伤可检验金属材料、部分非金属材料表面和内部缺点。 第19页超声波探伤优点 1指向性好。超声波波长很短，像光

10、波一样，能够定向发射，因而能方便、准确地对缺点定位。2穿透能力强。超声波能量高，在大多数介质中传输时能量损失小，在一些金属材料中传输时，其穿透能力可达数米，其它无损探伤伎俩无法比拟。3检测灵敏度高。一个存在于钢中空气分层厚度为10-6 mm，反射率可超出21%，当分层厚度在10-5 mm以上时，反射率可超出94%，其灵敏度居全部没有损探伤方法之首。第20页超声波探伤优点4可检出各种取向缺点。经过应用各种波型以及各种探头作不一样方向探测，能探出工件内部和表面各种取向（与表面平行或倾斜）缺点。5检测速度快，费用低.仅耗损少许电能和耦合剂。第21页超声波探伤不足1探测结果受人原因影响。对试件中缺点发

11、觉与评价，主要取决于探伤人员对仪器调整和判断。2探测表面要求制备。不良探测面影响伤损检测灵敏度。3检测结果受工件形状、晶粒和组织不均匀性限制。4定量精度差。探测出缺点当量或延伸度与实际缺点大小都有一定误差。第22页超声波探伤方法脉冲反射法超声波以连续极短时间发射脉冲到被检工件内，当碰到缺点和底面就会产生反射，依据反射波情况来检测试件缺点方法称为脉冲反射法。脉冲反射法可分为垂直探伤法和斜角探伤法两种1垂直探伤法垂直探伤时，探头垂直地或以小于第一临界角入射角度耦合到被测件上，在被测件内部只产生纵波。垂直探伤法在板材、锻件、铸件、复合材料等探伤中广泛应用。它又分一次脉冲反射法和屡次脉冲反射法。（1） 一次脉冲反射法。当被测件无缺点时，示波屏上只有始波（T）和底波（B）， 当被测件中有小缺点时，示波屏上除始波和底波外，还有缺点波（F），当被测件中缺点大于声束直径时，示波屏幕上只有始波和缺点波，底波消失。第2