無損檢測李喜孟主編課后習(xí)題答案

1、第一章1、試述超聲波的特點(diǎn)和適用范圍。答： （ 1）特點(diǎn)：a）超聲波的方向性好。b）超聲波的穿透能力強(qiáng)。c）超聲波的能量高。 d）遇有界面時(shí)，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(xì)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(xì)晶材料的檢測，其頻率選擇可達(dá)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

2、S（ T） 、表面波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(shí)間分類。縱波橫波S型按質(zhì)點(diǎn)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(shí)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(diǎn)占據(jù)的范圍叫超聲場。（ 2）基本參量：聲壓p，聲強(qiáng)I ，分貝和奈培，聲阻抗；質(zhì)點(diǎn)振動位移、質(zhì)點(diǎn)振動速度。4、試分述介質(zhì)聲參量的物理意義和數(shù)學(xué)表達(dá)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(diǎn)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，。聲衰減系數(shù)：超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，隨著傳播距離的增加能量逐漸減弱的現(xiàn)象5、簡述超聲波垂直人射時(shí)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(qiáng)Ir與入射波聲強(qiáng)I0之比稱之為聲強(qiáng)反射率R；界面上投射聲強(qiáng)I t與入射聲強(qiáng)I 0之比稱之為聲強(qiáng)透射率T0；界面兩側(cè)的聲波必須滿足兩個(gè)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(yùn)動；2) 兩側(cè)質(zhì)

4、點(diǎn)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(xué)表達(dá)式。答：斯涅爾定律：式中，入射角，折射角，反射角，L縱波，S橫波第一臨界角表達(dá)式：當(dāng) > 時(shí)， 必然有L> S； 令L=90°，得第一臨界角： =arcsin ；當(dāng)L= 時(shí)，第二介質(zhì)中將只存在折射橫波。第二臨界角表達(dá)式：若>,則S> L；令S=90°，得： =arcsin7、何謂超聲波的聚焦?簡述水浸聚焦探頭的設(shè)計(jì)思路。答：由斯涅耳定律可得，超聲波平面波入射到C1<C2 的凹曲面和C1>C2 的凸曲面上時(shí)，其投射波將聚焦。水浸聚焦探頭：根據(jù)平面波入射到C1&g

5、t;C2 的凸曲面上時(shí)，投射波將產(chǎn)生聚焦的原理設(shè)計(jì)制作的。聚焦探頭中的聲透鏡，如果為球面，將獲得點(diǎn)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(yuǎn)場區(qū)和指向性?答：近場區(qū)：X（聲程）<N（近場長度）的區(qū)域?yàn)槁曉吹慕鼒鰠^(qū)；遠(yuǎn)場區(qū)： X>N 時(shí)的區(qū)域?yàn)檫h(yuǎn)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(shí)的聲壓振幅Pmax（ ）之比，它表達(dá)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=（）9、同一個(gè)探頭發(fā)射超聲波，傳播介質(zhì)分別為水、鋁、鋼和有機(jī)玻璃，試問，在哪種材料中越聲波的擴(kuò)散角最大?答：鋁的擴(kuò)散角最大，因?yàn)槌?/p>

6、波在鋁中的波長最長。10、簡述標(biāo)準(zhǔn)試塊的作用和分類。答： 標(biāo)準(zhǔn)試塊可用于測試探傷儀的性能、調(diào)整檢測靈敏度和聲時(shí)的測定范圍。例如我國的標(biāo)準(zhǔn)試塊CSK-11、國際標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)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(dāng)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(hù)措施；超聲波檢測：方向性好、穿透力強(qiáng)、能量高、遇到界面時(shí)，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，

7、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，由燈絲發(fā)出的電子即以很高的速度撞擊靶面，此時(shí)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(jià)格昂貴；人工放射源應(yīng)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(yīng)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(qiáng)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(dāng)射線通過被檢測物體時(shí)，有缺陷部位與無缺陷部位對射線吸收能力不同

8、，一般情況是透過有缺陷部位的射線強(qiáng)度高于無缺陷部位射線的強(qiáng)度，因而可以通過檢測透過被檢測物體后的射線強(qiáng)度的差異，來判斷被檢測物體中是否有缺陷4、透度計(jì)的使用原則。答： 將透度計(jì)擺放在透照靈敏度最低的位置，為此， 透度計(jì)應(yīng)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(jì)上淺槽的一端或直徑小的一側(cè)遠(yuǎn)離射線中心。每張底片原則上必須有透度計(jì)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(shí)，除了從垂直方向進(jìn)行照射外，還要在坡口斜面的垂直方向進(jìn)行照射。(2)、 圓 管：

9、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)、 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(hù)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(gè)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?yàn)楹＞d狀或云狀的暗色團(tuán)塊。3) 縮孔：呈樹枝狀、細(xì)絲或鋸齒狀的黑色影像。4) 針孔：呈近似圓形的暗點(diǎn)或長形暗色影像。5) 溶劑夾渣：白色斑點(diǎn)或雪花狀，有的還呈蘑菇云

10、狀。6) 氧化夾渣：形狀不定而輪廓清晰的黑斑，單個(gè)或者密集。7) 夾砂：呈近白色的半點(diǎn)或黑色斑點(diǎn)，邊界較清晰，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(diǎn)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(gè)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(diǎn)狀或白色斑點(diǎn)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(diǎn)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

11、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(diǎn)是什么？答： （ 1）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(shí)間比較長，一般都要增感屏；3） 隨時(shí)都在放射4） 穿透力強(qiáng)，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(qiáng)的穿透力，對不同元素有不同的吸收系數(shù)，可以真實(shí)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(jìn)劑。第三章1、何謂趨膚效應(yīng)?趨膚效應(yīng)用什么物理量表示，它與哪些物理參數(shù)有關(guān)?答 :當(dāng)交變電流通過導(dǎo)

12、體時(shí)，分布在導(dǎo)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布的趨膚效應(yīng)。趨膚效應(yīng)的存在使交變電流激勵磁場的強(qiáng)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（ 36.8）時(shí)對應(yīng)的深度定義為滲透深度，其數(shù)學(xué)表達(dá)為：h=503/ ） ，式中，h滲透深度（m） 、 f電流頻率（Hz） 、r相對磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率（S/m）滲透深度是反應(yīng)渦流密度分布與被檢材料的電導(dǎo)率，磁導(dǎo)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(jìn)行規(guī)一化處理?答 : 規(guī)一化阻

13、抗是一種歸一化方法，選取一個(gè)固定電阻R 作為基準(zhǔn)電阻用基準(zhǔn)電阻 R 去除實(shí)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的變化對Z 的這種影響需要進(jìn)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(yīng)!答:只要規(guī)定頻率比f/fg 相同： f1 1 1 =f2 22 成立， 則兩個(gè)不同工件內(nèi)的有效磁導(dǎo)ueff ，渦流密度和磁感應(yīng)強(qiáng)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)：（） ；是表示實(shí)際占據(jù)線圈橫截面的分?jǐn)?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(shí)，線圈阻抗的變化不僅與材料的電導(dǎo)率,磁導(dǎo)率等因素的變化有關(guān)，而且還受線圈至板材表面

14、距離變化的影響，此即所謂“提離效應(yīng) ”。第四章1、簡述磁粉檢測原理。磁粉檢測能否檢驗(yàn)不銹鋼焊縫中的缺陷？答： 磁粉探傷的原理是指鐵磁性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(shí)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(qiáng)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(shí)際缺陷可能有各種取向，因此在實(shí)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(qiáng)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(fù)合磁化。（ 3）交叉電磁軛旋轉(zhuǎn)磁場探