SGS-UT-基础培训

1超声波检测SGS无损检测培训和考试中心05022基本原理•超声波检测中使用的最普遍的就是脉冲反射技术。这是利用声波沿直线传播过程中被传播路径上的障碍物反射的现象。•这个机理与听到从砖墙反射回来的声音一样。回声的强度取决于墙的尺寸大小。同样，可以通过从发射到接收声波的时间来计算出到墙的距离。•我们能够利用设备在固体材料中传播声波并接收从材料的背面反射的回波。如果在材料中存在一个缺陷，因为缺陷反射波的声程短，声音从缺陷处反射的回波早于从材料背面反射回来的信号。回波的强度或振幅体现缺陷的大小，声波传播的距离体现了缺陷的深度。•这就是超声波检测的基本原理。超声检测介绍3超声检测原理•声音从探头传入到测试试块,在表面“A”处产生回波A1。部分声能在缺陷“B”处被反射产生回波B1。剩下的声能继续在试块中传播并被试块背面“C”处反射，从背面反射的回波显示为C1。•如果设备在一个已知厚度的试块上校准过，那么从表面到缺陷处的深度（A到B）能够显示在屏幕上。超声检测介绍4超声检测介绍•超声波优点•超声波指向性好：超声波在无损探伤中使用的波长为毫米数量级，超声波可以定量发射犹如手电筒灯光可以在黑暗中寻找所需物品一样•超声波能量高：超声波的频率远高于声波，能量与频率的平方成正比，因此超声波的能量远大于声波的能量•超声波能在界面产生折射，反射，波形转换•超声波穿透能力强，传播距离大，在一些金属中其穿透能力可达数米，这是其它探伤手段无法比拟的5超声检测介绍•超声波缺点•不直观，对操作人员有较高的技术要求•要求工件表面光滑•对母材厚度和管径大小有一定得要求•对扫差速度有一定的要求，一般标准规定不得大于150mm/秒•扫差方向受工件几何形状的限制6第一章超声检测物理基础•超声波概念•人们把能引起听觉的机械波称为声波，频率在20-20000HZ之间，频率低于20HZ的机械波称为次声波，频率高于20000HZ的机械波称为超声波7超声波的传播盲区近场区远场区第一章超声检测物理基础8超声波传播模式•纵波横波第一章超声检测物理基础9影响超声波传播的因素•测试材料晶粒大小•衰减•测试材料的声阻抗•衍射•不均匀性•各向异性材料第一章超声检测物理基础10Z=ρv声阻抗是材料超声波通过的阻力，它是材料密度和声速的函数耦合剂由于空气和固体的声阻抗比很高，能量在他们的界面处几乎100%的反射，因此为了使声音能够更容易的进入工件，需要消除探头和时间便面之间的空气，通过使用一种具有和探头及待测材料声阻抗相近的物质代替空气，这种物质就是耦合剂常用的耦合剂：水，油，油脂，甘油第一章超声检测物理基础11分贝在生产和科学实验中，所遇到的声强的数量级往往相差悬殊，采用绝对值度量是不方便的，所以对其相对量取对数来比较计算可大大简化运算。分贝就是两个不同量纲的量之比取对数后的单位。通常用引起听觉的最弱声强I1=10-16W/cm2作为声强的基准，另一声强I2与其之比的常用对数称为声强级，单位为贝（尔）（B）。Δ=lg(I2/I1)(B)贝尔的1/10即为分贝（dB），Δ=10lg(I2/I1)=20lg(p2/p1)=20lg(H2/H1)(dB)第一章超声检测物理基础12超声波衰减•波束扩散主要取决于波阵面的形状与介质的性质无关•散射与工件晶粒大小有关•吸收质点间内摩擦和热传导第一章超声检测物理基础13超声波压电效应第一章超声检测物理基础14反射折射波形转化V2V1SinSin斯涅尔定理第一章超声检测物理基础15同步电路脉冲电路扫描电路接收电路YX电源供给探头TFB第二章超声检测的设备和器材A型超声波探伤仪线路图之一超探仪模拟机线路图16单晶0°探头只有一个晶片，这个晶片既发出超声波又接受超声波。超声波探伤仪首先发出一个一定能量的脉冲，随后转换到接收电路接受在两个脉冲之间返回来的声波。这个电路转换的速度比阻尼块吸收的更快。因此接收电路接收晶片最后几次振动的信号，由于转换的原因，屏幕上显示为盲区。这失去了检测到近表面缺陷的可能性。第二章超声检测的设备和器材17•单晶斜探头•单晶斜探头有一个晶片就固定在有机玻璃斜楔上，有机玻璃楔块可以被做成一定的角度。•楔型块的角度决定了超声波与界面（入射角）接触的角度。•根据斯奈尔定律，控制这个角度可以使声波在检测材料（折射角）中的传播。•一般45°,60°,70°第二章超声检测的设备和器材18双晶直探头有两片晶片，一片晶片用于发射超声波，另一片用于接收超声波。隔声层用于防止两个晶片之间的“串音”或“振动”干扰。分开的晶片消除显示器上的盲区1，可以探测出近表面的缺陷。因此这类探头用来探测薄的工件，例如用来厚度测量，以及检查近表面的缺陷。多个晶片可以聚焦，并在希望（需要）波束路径范围内产生焦点。第二章超声检测的设备和器材19第二章超声检测的设备和器材203.1探伤前准备工作•选择探伤要收标准•材料的类型•材料的制造方式：焊件，铸件，或锻件•看图了解破口的形式及母材厚度•焊接方法•表面打磨状态，是否满足扫差范围•外观检验是否有表面缺陷以及是否符合图纸•耦合剂：检查表面耦合状况•仪器与探头是否匹配•探头，频率选择•选用试块和调整灵敏度的方法是否正确•操作者是否有资格第三章超声检测通用技术21第三章超声检测通用技术3.2校准利用试块把荧光屏上的信号与反射体的厚度一一对应起来。223.3灵敏度设置•设置灵敏度的方法包括：•底面回波（仅适用于0°探头）•草状回波（使草状回波高度在满屏的2-3%作为灵敏度）•利用参考反射体•使用图标和曲线第三章超声检测通用技术23第三章超声检测通用技术24实用AVG曲线•以横坐标表示实际声程，纵坐标表示反射体相对波高。第三章超声检测通用技术253.4确定探头扫查模式在扫查缺陷时使用那种扫查模式取决于缺陷的大小。两个主要的考虑因素是间距（扫查间距）或重叠（每次扫查时的一个重叠在另一个上）另外是扫查的模式和方向。如果间距比探头的规格要小，那么两次扫查之间有重叠。如果间距比探头的规格大，那么两次扫查之间有间距。扫查之间是否有间距取决于缺陷的大小或者是试件的大小。第三章超声检测通用技术263.5缺陷定位位置：找到最高波，则声束正对缺陷反射面。埋藏深度：按时基线（模拟机看波前沿，数字机一般看波峰顶点）读数计算。第三章超声检测通用技术273.6缺陷大小尺寸评定1.回波高度法：包括缺陷回波高度法和底面回波高度法。2.当量评定法：将缺陷回波幅度与规则形状人工反射体回波幅度进行比较的方法。第三章超声检测通用技术283.7缺陷延伸长度的测定1.相对灵敏度测长法：根据缺陷回波相对于最大高度降低的dB值，包括3dB、6dB、20dB法等。2.绝对灵敏度测长法：在灵敏度一定的情况下以缺陷回波降低到某一确定高度时探头移动的距离来确定缺陷长度的方法。第三章超声检测通用技术29焊件检测30焊缝检测31焊缝检测32复合板检测33复合板检测34锻件检测35锻件检测36锻件检测37铸件检测38铸件检测39•轧制折叠.在轧制过程中，在被轧制的地方，由于外形剧烈的变化所导致的缺陷。材料重叠在自身上面而且通过轧制被压扁到表面。在板材一侧出现人眼可见的缺陷。从板材的反面产生缺陷一边缘的信号与分层信号一样（探头位置A）。来自缺陷另一边的信号（B）在底波出现之前很低，或消失，即探头到达缺陷边缘之前。这是因为缺陷表面沿着板材底面斜向下，这引起缺陷声波远离探头。当探头离开缺陷边缘（C）时，底面波出现了。声束反射与波形对应举例