無損檢測李喜孟主編課后習題答案

1、第一章1、試述超聲波的特點和適用范圍。答：（1）特點：a)超聲波的方向性好。b)超聲波的穿透能力強。c)超聲波的能量高。d)遇有界面時，超聲波將產(chǎn)生反射、折射和波型轉(zhuǎn)變。e）對人體無害。（2）適用范圍：工業(yè)超聲檢測常用的工作頻率為0.510MHz。較高的頻率主要用于細晶材料和高靈敏度檢測，而較低的頻率則常用于衰減較大和粗晶材料的檢測。有此特殊要求的檢測工作，往往首先對超聲波的頻率作出選擇，如粗晶材料的超聲檢測常選用1MHz以下的工作頻率，金屬陶瓷等超細晶材料的檢測，其頻率選擇可達10 200MHz,甚至更高。2、簡述超聲波有哪此基本波型和分類方法?答：超聲波的基本波型：縱波L、橫波S（T）、表

2、面波R、板波（S型、A型）超聲波有很多分類方法：主要的分類方法有按波振面的形狀分類，按振動持續(xù)時間分類。 縱波 橫波 S型 按質(zhì)點的振動方向與聲波 板波 傳播方向之間的關(guān)系分類 表面波 A型 平面波超聲波的分類 按波的形狀分類 柱面波 球面波 連續(xù)波按振動持續(xù)的時間分類 脈沖波3、何謂超聲場，它有哪些基本參量?答：（1）聲場：充滿超聲波的空間，或在介質(zhì)中超聲振動所波及的質(zhì)點占據(jù)的范圍叫超聲場。（2）基本參量：聲壓p，聲強I，分貝和奈培，聲阻抗；質(zhì)點振動位移、質(zhì)點振動速度。4、試分述介質(zhì)聲參量的物理意義和數(shù)學表達式。答：聲參量包括聲阻抗、聲速和聲衰減系數(shù)。聲阻抗：表示聲場中介質(zhì)對質(zhì)點振動的阻礙作

3、用。Z=P/V；聲速：聲波在介質(zhì)中的傳播速度；常用c表示，C=E。聲衰減系數(shù)：超聲波在介質(zhì)中傳播時，隨著傳播距離的增加能量逐漸減弱的現(xiàn)象叫做超聲波的衰減；5、簡述超聲波垂直人射時的r、t、R、T及界面兩側(cè)必須滿足的邊界條件。答：界面上反射聲波壓Pr與入射聲波壓P0之比稱為界面的聲壓反射率，用r表示；界面上投射波聲壓Pt與入射波聲壓P0之比稱為界面的聲壓透射率，用t表示；界面上反射波聲強Ir與入射波聲強I0之比稱之為聲強反射率R；界面上投射聲強It與入射聲強I0之比稱之為聲強透射率T0；界面兩側(cè)的聲波必須滿足兩個邊界條件：1） 一側(cè)總聲壓等于另一側(cè)，否則界面兩側(cè)受力不等，將會發(fā)生界面運動；2）

4、兩側(cè)質(zhì)點速度振幅相等，以保持波的連續(xù)性。6、默寫斯涅爾定律，第一.第二臨界角的數(shù)學表達式。答：斯涅爾定律：sinLCL1=sinLCL1=sinSCS1=sinLCL2=sinSCL2式中，入射角，折射角，反射角，L縱波，S橫波第一臨界角表達式：當CL2CL1時，必然有LS；令L=90，得第一臨界角：=arcsinCL1CL2；當L=時，第二介質(zhì)中將只存在折射橫波。 第二臨界角表達式：若CS2CS1,則SL；令S=90，得：=arcsinCL1CL27、何謂超聲波的聚焦?簡述水浸聚焦探頭的設計思路。答：由斯涅耳定律可得，超聲波平面波入射到C1C2的凸曲面上時，其投射波將聚焦。水浸聚焦探頭：根據(jù)

5、平面波入射到C1C2的凸曲面上時，投射波將產(chǎn)生聚焦的原理設計制作的。聚焦探頭中的聲透鏡，如果為球面，將獲得點聚焦；如果為柱面，將獲得線聚焦。8、何謂超聲場的近場區(qū)、遠場區(qū)和指向性?答：近場區(qū)：X（聲程）N時的區(qū)域為遠場區(qū)；指向性：聲場的指向性是指聲場中 方向的聲壓振幅Pmax（）與為0時的聲壓振幅Pmax（）之比，它表達了聲場中聲壓P的振幅與方向角之間的變化關(guān)系，以Dc來表示。Dc=2J1（Kasin）(Kasin)9、同一個探頭發(fā)射超聲波，傳播介質(zhì)分別為水、鋁、鋼和有機玻璃，試問，在哪種材料中越聲波的擴散角最大?答：鋁的擴散角最大，因為超聲波在鋁中的波長最長。10、簡述標準試塊的作用和分類。

6、答：標準試塊可用于測試探傷儀的性能、調(diào)整檢測靈敏度和聲時的測定范圍。例如我國的標準試塊CSK-11、國際標準試塊W、W2等。第二章1、對比射線檢測和超聲檢測的優(yōu)缺點和適用范圍：答：射線檢測：對氣孔、夾渣、疏松等體積型缺陷的檢測靈敏度較高，對于平面缺陷的檢測靈敏度較低，如當射線方向與平面缺陷垂直是就很難檢測出來，另外，射線對人體有害，需要有保護措施；超聲波檢測：方向性好、穿透力強、能量高、遇到界面時，超聲波將反射、折射和波形的轉(zhuǎn)換以及對人體無害2、X射線、射線和中子射線是如何產(chǎn)生的？答：X射線：是一種兩級電子管，將陰極燈絲通電加熱，使之白熾而放出電子，在管的兩板間加上幾十甚至幾百千伏電壓后，由燈

7、絲發(fā)出的電子即以很高的速度撞擊靶面，此時電子能量的絕大部分將轉(zhuǎn)化為熱能散發(fā)掉，而極少一部分以X射線能量形式輻射出來。射線：是一種電磁波，可以從天然放射性原子核中產(chǎn)生，也可以從人工放射性原子核中產(chǎn)生，天然放射性同位素如鐳-226、鈾-235等，價格昂貴；人工放射源應用較廣的有鈷-60、銥-192、銫-137、銩-170等中子射線：通過原子核反應產(chǎn)生。除了普通的氫核之外，其他任何原子都含有中子，對其施加強大的作用，中子就釋放出來了。3、X射線檢測的原理是什么？答：當射線通過被檢測物體時，有缺陷部位與無缺陷部位對射線吸收能力不同，一般情況是透過有缺陷部位的射線強度高于無缺陷部位射線的強度，因而可以通

8、過檢測透過被檢測物體后的射線強度的差異，來判斷被檢測物體中是否有缺陷4、透度計的使用原則。答：將透度計擺放在透照靈敏度最低的位置，為此，透度計應放在工件靠近射線源的一側(cè)，并靠近透照場邊緣的表面上，讓透度計上淺槽的一端或直徑小的一側(cè)遠離射線中心。每張底片原則上必須有透度計5、不同形狀的工件如何確定合適的投射方向？答：（1）、平板形工件：讓X射線從前方照射，將膠片放在被檢測部位的后面。再檢測V形坡口對焊的焊縫和X形坡口對焊的焊縫時，除了從垂直方向進行照射外，還要在坡口斜面的垂直方向進行照射。(2)、 圓管：使膠片與被檢測部位的貼合要緊密，并使錐形中心輻射線與被檢測區(qū)域中心的切面相互垂直。(3)、

9、角形件：X射線照射的方向多為其角的二等分線的方向(4)、 管接頭焊縫：照射在接頭和管的連接處(5)、 圓柱體：使用濾波板，安裝在X射線管保護罩的窗口上。6、鑄件和焊件中常見缺陷在底片上的特征是什么？答：（1）鑄件：1）氣孔：呈圓形、橢圓形、長形或梨形黑斑，邊界清晰，有單個有密集或呈鏈狀分布。2） 疏松：羽毛或?qū)訔l狀的暗色影像或為海綿狀或云狀的暗色團塊。3） 縮孔：呈樹枝狀、細絲或鋸齒狀的黑色影像。4） 針孔：呈近似圓形的暗點或長形暗色影像。5） 溶劑夾渣：白色斑點或雪花狀，有的還呈蘑菇云狀。6） 氧化夾渣：形狀不定而輪廓清晰的黑斑，單個或者密集。7） 夾砂：呈近白色的半點或黑色斑點，邊界較清晰

10、，形狀不規(guī)則，分布不均勻。8） 金屬夾渣物：明亮影像或黑色影像，輪廓較明晰，形狀不規(guī)則，分布不均勻。9） 冷隔：呈明顯的似斷似續(xù)的黑色條紋，形狀不規(guī)則，邊緣模糊不清。10） 偏析：亮的斑點或云狀。11） 裂紋：呈黑色的曲線或直線。（2）焊件：1）氣孔：呈圓形、橢圓形、長形或梨形黑斑，邊界清晰，有單個有密集或呈鏈狀分布。2） 夾渣：不規(guī)則的黑色塊狀、條狀和點狀或白色斑點3） 未焊透：呈平行于焊縫方向的連續(xù)的或間斷的黑線或斷續(xù)點狀，黑度的深淺不一。4） 未熔合：呈直線狀的黑色條紋，密度較大且直或不是很長。5） 裂紋：呈黑色的曲線或直線。方向可能是任意方向7、射線和中子射線檢測的特點是什么？答：（1

11、）射線：1)可以根據(jù)不同檢測厚度來調(diào)節(jié)能量，它有自己固定的能量；2） 曝光時間比較長，一般都要增感屏；3） 隨時都在放射4） 穿透力強，但是靈敏度低，可用于高空、水下和野外作業(yè)（2）中子射線：有更強的穿透力，對不同元素有不同的吸收系數(shù)，可以真實地轉(zhuǎn)換中子射線圖像，一般用來檢測的含氫、硼、鋰的物質(zhì)與重金屬組合的物體、檢查爆炸裝置。檢查陶瓷中的含水情況、檢查密封在金屬中的固體火箭推進劑。第三章1、何謂趨膚效應?趨膚效應用什么物理量表示，它與哪些物理參數(shù)有關(guān)?答:當交變電流通過導體時，分布在導體橫截面上的電流密度是不均勻的，即表層電流密度最大，越靠近截面的中心電流密度則越小，這種現(xiàn)象即所謂交變電流分

12、布的趨膚效應。趨膚效應的存在使交變電流激勵磁場的強度以及感生渦流的密度從被檢材料或工件的表面到其內(nèi)部按指數(shù)分布規(guī)律遞減。在渦流檢測中，將渦流密度衰減為其表面1e（36.8）時對應的深度定義為滲透深度，其數(shù)學表達為：h=503/(fr）12，式中，h滲透深度（m）、f電流頻率（Hz）、r相對磁導率、電導率（S/m）滲透深度是反應渦流密度分布與被檢材料的電導率，磁導率以及激勵頻率之間基本關(guān)系的特征值。2、Z何謂規(guī)一化阻抗？為什么要對檢測線圈阻抗進行規(guī)一化處理?答: 規(guī)一化阻抗是一種歸一化方法，選取一個固定電阻R作為基準電阻用基準電阻R去除實際阻抗Z就得到了規(guī)一化處理。原因：為了消除初級線圈自身阻抗

13、的變化對Z的這種影響需要進行規(guī)一化處理。3、何謂渦流檢測的相似律?何謂渦流檢測線圈的提離效應!答:只要規(guī)定頻率比f/fg相同：f111d12=f222d22 成立，則兩個不同工件內(nèi)的有效磁導ueff ，渦流密度和磁感應強度的分布也相同,這即所謂的渦流檢測的相似律。線圈充填系數(shù)：=（dDa）2；是表示實際占據(jù)線圈橫截面的分數(shù)。d為電圓柱體的直徑 Da檢測線圈的內(nèi)徑。用探頭式線圈檢測板材時，線圈阻抗的變化不僅與材料的電導率,磁導率等因素的變化有關(guān)，而且還受線圈至板材表面距離變化的影響，此即所謂“提離效應”。第四章1、簡述磁粉檢測原理。磁粉檢測能否檢驗不銹鋼焊縫中的缺陷？答：磁粉探傷的原理是指鐵磁性

14、材料和工件被磁化后，由于不連續(xù)性的存在，使工件表面和近表面的磁力線發(fā)生局部畸變而產(chǎn)生漏磁場，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合適光照下目視可見的磁痕，從而顯示出不連續(xù)性的位置、形狀和大小，從而顯示缺陷。磁痕寬度比缺陷的實際寬度大數(shù)倍至數(shù)十倍，所以磁痕容易觀察出來。 磁粉檢測只能檢測部分不銹鋼焊縫中的缺陷，由于不同的不銹鋼其晶體結(jié)構(gòu)不同，所表現(xiàn)出來的性質(zhì)也有所不同。奧氏體不銹鋼是面心立方結(jié)構(gòu)，在常溫下，面心立方晶格的鐵是非磁性材料，不能被磁化，故奧氏體不銹鋼中的缺陷不能用磁粉檢測出來；鐵素體不銹鋼是體心立方結(jié)構(gòu)，體心立方結(jié)構(gòu)的鐵則是鐵磁性材料，會被強烈磁化，故鐵素體不銹鋼中的缺陷可以用磁粉檢測出來。2、簡述磁化方法的選擇依據(jù)及其分類方法。分析交叉電磁軛旋轉(zhuǎn)磁場探傷的工作原理。答：（1）選擇依據(jù)：鑒于實際缺陷可能有各種取向，因此在實際檢測中，常需要采用不同的磁化方法，以使工件內(nèi)的磁力線能與缺陷表面基本正交，獲得盡可能強的缺陷漏磁場。（2）分類方法：根據(jù)磁化方向可分為周向磁化、縱向磁化、復合磁化。（3）交叉