無損探傷檢測方法實(shí)際應(yīng)用介紹

      大多數(shù)超聲檢測都采用脈沖回波法，檢測中聲波從聲阻抗發(fā)生變化的部位反射并被發(fā)射聲源接收。接收的信號指明了不連續(xù)性的存在(內(nèi)部和外部的)以及它們離開探頭的距離，這個(gè)距離是與回波傳播的時(shí)間成正比的。對這種情況檢測只需在試件的一側(cè)進(jìn)行，與穿透法檢測相比它有很大的優(yōu)勢。為了取得最大的檢測可靠性聲波應(yīng)垂直入射到反射體的主要表面上。

        如果接收探頭與發(fā)射探頭分開，這樣的布置叫做一發(fā)一收檢測，缺陷定位要采用三角法。如果接收探頭沿著聲束傳播軸線并從發(fā)射探頭越過工件，這種方法稱為穿透式超聲檢測。圖3.2是脈沖回波法檢測中常用的三種模式

       在穿透法中聲束穿過試件在發(fā)射探頭對面一側(cè)被接收。兩個(gè)探頭必須是一個(gè)發(fā)射，個(gè)接收。熒光屏上所顯示的時(shí)間是單向通過材料所用的時(shí)間，因此耦合的好壞，兩個(gè)探頭是否在一條直線上，對這種方法的成功應(yīng)用是很重要的。

        在有些一收一發(fā)檢測技術(shù)中兩個(gè)探頭在工件的同一側(cè)。脈沖傳播時(shí)間取決于聲波從發(fā)射探頭到反射體再到接收探頭的單一聲程。一種聲束路徑是采用串列式一發(fā)一收布置，通常是針對大厚度材料的中心區(qū)域。在這種技術(shù)中發(fā)射探頭發(fā)射斜聲束到材料的中心部位(通常為雙V形焊縫的根部)，在垂直平面上反射并被接收探頭接收，接收探頭是位于發(fā)射探頭后面的一個(gè)或多個(gè)探頭。另一種一發(fā)一收檢測法用于水浸檢測，它接收是使用一個(gè)聚焦探頭，發(fā)射是使用一個(gè)寬聲束探頭，布置的形狀為三角形(“”技術(shù))。這種技術(shù)依靠內(nèi)部反射體輻射的聲波(橫波能量轉(zhuǎn)換成縱波能量)以及通過使用聚焦探頭降低背景噪聲。

         當(dāng)聲波以一定的角度發(fā)射到材料中時(shí)即為斜聲束檢測。當(dāng)角度減小到0”時(shí)就稱為直聲束，直聲束廣泛地用于板材或平面材料的檢測。板材中的分層很容易被直聲束檢測并可以確定其尺寸。盡管也可以將橫波垂直發(fā)射到材料中去，但到目前為止對這種檢測縱波仍然是應(yīng)用最廣泛的波型。

       聲束在兩種不同介質(zhì)的界面上可以產(chǎn)生折射。如果第二介質(zhì)有較高的聲速，折射角可以從0°到 90°(相當(dāng)于臨界入射角)。橫波角聲束一般要大于20”(為避免在材料中同時(shí)存在多種模式的波型)而小于80°(為避免出現(xiàn)表面波)。

斜聲束(橫波或縱波)常用于檢測焊縫，這是因?yàn)橹饕毕萑缌鸭y、未熔合、未焊透和夾渣等在垂直于壁厚方向都有一定的尺寸。之所以采用斜聲束是因?yàn)閷@些反射體的垂直表面，可以達(dá)到近似垂直入射的目的。其它類型的結(jié)構(gòu)和輪也使用斜聲束檢測，特別是對直聲束不能到達(dá)的地方，如形狀不規(guī)則的鍛件、鑄件和裝配件。

        表面波不像縱波和橫波那樣被廣泛應(yīng)用，但在某些場合上還是有很大的優(yōu)點(diǎn)，如需要聲波能沿著不規(guī)則輪廓傳播時(shí)，像發(fā)動機(jī)葉片。表面波在材料表面的穿透深度大約是一個(gè)波長，因此只能對表面或者很接近表面的缺陷才有一定的靈敏度。這種波對表面條件很敏感，包括殘留的耦合劑以及手指阻尼。表面波一般采用斜聲束探頭通過波型轉(zhuǎn)換產(chǎn)生，即入射角剛好超過第二臨界角。

       超聲檢測中將超聲波耦合到工件中去有兩種主要方法，即接觸法和水浸法。手工接觸法最常用于檢測難以搬動的大工件，如板材、結(jié)構(gòu)件和壓力容器。直聲東和斜聲束都可以使用。手工接觸法檢測使用的耦合劑，其粘度要比水高，比重油脂低。在機(jī)械化自動檢測中往往用水作為耦合劑，它在探頭和工件之問流動。在手工檢測中，操作者要不斷地添加耦合劑。

      手工接觸法檢測之所以應(yīng)用廣泛，是因?yàn)楦鶕?jù)需要很容易更換探頭、改變角度和檢測方向。具有不同輪廓的試件檢測時(shí)難度較小。接觸法主要的優(yōu)點(diǎn)之一是它的便攜性。尺寸小、重量在 201bs 以下的超聲儀器很容易買到。用這種儀器和接觸法技術(shù)，檢測人員幾乎可以到任何地方做超聲檢測。有經(jīng)驗(yàn)的操作者可以在現(xiàn)場評定而且具有很高的可靠性。

      水浸法檢測中可以用液柱作為中間介質(zhì)使聲波進(jìn)出工件。水浸法檢測也可以把工件浸在水中(或其它合適的液體)或通過不同的裝置(溢水或噴水)，在探頭和試件之間保持連續(xù)的水流。大多數(shù)檢測是用自動掃描系統(tǒng)。水浸法有很多優(yōu)點(diǎn):探頭的尺寸、形狀和類型可以有很多種，包括平的、聚焦的、圓形的、矩形的、刷子形和陣列的:很容易做到自動檢測:因?yàn)椴粫l(fā)生探頭楔塊的磨損，所以表而粗糙度不會帶來麻煩:可以檢測不同尺寸和形狀的工件:與手動相比，掃查可以更快、更徹底:可以直接進(jìn)行位置和缺陷參數(shù)的記錄:因?yàn)槭褂幂^高頻率的探頭，數(shù)據(jù)精度更高。

    水浸法檢測的缺點(diǎn)是:安裝調(diào)試時(shí)間長;需要維持耦合液體:預(yù)先設(shè)定掃查方式以降低自動定位裝置的使用:在工件-水界面信號的損失:關(guān)鍵位置和角度問題以及系統(tǒng)的準(zhǔn)直等。

     在所有的優(yōu)點(diǎn)中，最重要的或許是在檢測中可以使用不同尺寸和形狀的探頭。聲束聚焦常用來提高橫向分辨力、增加靈敏度，但掃查時(shí)間明顯增加。自動檢測有許多優(yōu)點(diǎn)，包括提高掃查速度，減少人為因素，可以與成像和信號處理系統(tǒng)一起使用等。