脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)

關(guān)于脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)第1頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五2第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)脈沖反射法超聲檢測在檢測條件、耦合補(bǔ)償、儀器調(diào)節(jié)、缺陷定位、定量、定性等方面都有一些通用的技術(shù)，掌握這些通用技術(shù)對于發(fā)現(xiàn)缺陷并正確評價(jià)是很重要的。第2頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五3第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)脈沖反射法超聲檢測基本步驟：儀器、探頭、試塊的選擇;儀器調(diào)節(jié)與檢測靈敏度確定;耦合補(bǔ)償;掃查方式;缺陷的測定、記錄和等級評定;儀器和探頭系統(tǒng)復(fù)核。第3頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)6.1檢測面的選擇和準(zhǔn)備1.檢測面的選擇原則當(dāng)一個(gè)確定的工件存在多個(gè)可能的聲入射面時(shí)，首先要考慮缺陷的最大可能取向。根據(jù)缺陷的可能取向，選擇入射超聲波的方向，使聲束軸線與缺陷的主反射面接近垂直。第4頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五5第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)檢測面的選擇應(yīng)該與檢測技術(shù)的選擇相結(jié)合:

鍛件：縱波垂直入射檢測，檢測面選與鍛件流線相平行的表面；棒材：入射面為圓周面，縱波檢測位于棒材中心區(qū)的、延伸方向與棒材軸向平行的缺陷；橫波檢測位于表面附近垂直于表面的裂紋，或沿圓周延伸的缺陷。

第5頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五6第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)多個(gè)檢測面入射檢測：

變形過程使缺陷有多種取向；

單面檢測存在盲區(qū)；

單面檢測靈敏度不能在整個(gè)工件厚度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)時(shí)。

第6頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)2.檢測面的準(zhǔn)備保證檢測面能提供良好的聲耦合。6.2儀器和探頭的選擇

正確選擇儀器和探頭對于有效地發(fā)現(xiàn)缺陷，并對缺陷定位、定量和定性是至關(guān)重要的。實(shí)際檢測中根據(jù)工件結(jié)構(gòu)形狀、加工工藝和技術(shù)要求選擇儀器與探頭。第7頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五8第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)6.2.1檢測儀器的選擇探傷要求儀器性能定位要求高：選擇水平線性誤差小的儀器；（JB/T4730.3標(biāo)準(zhǔn)要求：≤1％）。

第8頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)定量要求高：選擇垂直線性好，衰減器精度高的儀器；（JB/T4730.3標(biāo)準(zhǔn)要求：≤5％；最大累積誤差≤1dB）。發(fā)現(xiàn)近表面缺陷和區(qū)分相鄰缺陷能力強(qiáng)：

可選擇盲區(qū)小，近區(qū)分辨好的儀器。

第9頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五10第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)大型工件或粗晶材料工件檢測：可選擇功率大，靈敏度余量高，信噪比高，低頻性能好的儀器。室外現(xiàn)場檢測：重量輕，顯示屏亮，抗干擾能力強(qiáng)，便攜式。

第10頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)6.2.2探頭的選擇根據(jù)被檢對象的形狀、聲學(xué)特點(diǎn)和技術(shù)要求來選擇探頭。選擇包括：探頭的型式、頻率、帶寬、晶片尺寸和橫波斜探頭K值。第11頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五12第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)1.探頭型式：

一般根據(jù)工件形狀和可能出現(xiàn)缺陷的部位、方向等條件來選擇，使聲束軸線盡量與缺陷垂直。

縱波直探頭：波束軸線垂直于探測面。主要用于檢測與檢測面平行或近似平行的缺陷。第12頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)橫波斜探頭：通過波型轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)橫波檢測。主要用于檢測與檢測面垂直或成一定角度的缺陷?？v波斜探頭：利用小角度的縱波進(jìn)行檢測，或在橫波衰減過大的情況下，利用縱波穿透能力強(qiáng)的特點(diǎn)進(jìn)行斜入射縱波檢測。第13頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)雙晶探頭：探測薄壁工件或近表面缺陷。聚焦探頭：用于水浸探測管材或板材。2.探頭頻率超聲波檢測頻率范圍為0.5～10MHz，選擇頻率時(shí)應(yīng)考慮的因素：第14頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五15第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)a.檢測靈敏度：檢測靈敏度約為1/2λ，頻率高可提高檢測靈敏度。b.分辨力:頻率高，脈沖寬度小，分辨力高。c.聲束指向性：θ0=arcsin1.22λ/D頻率高，半擴(kuò)散角小，聲束指向性好，能量集中，檢測靈敏度高，相對的檢測區(qū)域小。第15頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)D.近場區(qū)長度：N=Ds2/4λ，頻率高，近場區(qū)長度增加。e.衰減：αs=C2Fd3f4，頻率高，衰減增加，信噪比下降。F.缺陷反射指向性：面積狀缺陷，頻率太高會形成顯著的反射指向性。第16頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)頻率的高低對檢測有較大影響，實(shí)際檢測中要全面分析考慮各方面的因素，合理選擇頻率以取得最佳平衡。對于小缺陷、厚度不大的工件，晶粒較細(xì)的鍛件、軋制件和焊接件，一般選擇較高頻率（2.5~10MHz）；對于大厚度工件、高衰減材料選擇較低頻率（0.5~2.5MHz）。第17頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五18第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)3.探頭帶寬寬帶探頭：脈沖寬度較小，深度分辨率好，盲區(qū)小，靈敏度較低；窄帶探頭：脈沖較寬，深度分辨率變差，盲區(qū)大，靈敏度較高，穿透能力強(qiáng)。第18頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五19第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)4.探頭晶片尺寸：晶片面積≤500mm2，圓晶片≤φ25mm。晶片大小影響：聲束指向性、近場區(qū)長度、近距離掃查范圍、遠(yuǎn)距離缺陷檢出能力。第19頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)選擇晶片尺寸時(shí)應(yīng)考慮的因素：a.聲束指向性；θ0=arcsin1.22λ/Db.近場區(qū)長度；N=Ds2/4λc.掃查范圍。大晶片探頭:提高檢測效率，檢測厚工件時(shí)有效發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的缺陷；第20頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五21第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)小晶片探頭:檢測小工件時(shí)提高缺陷定位、定量精度，檢測表面不太平整或曲率較大工件時(shí)減少耦合損失。5.橫波斜探頭K值：橫波檢測中，斜探頭K值影響缺陷檢出率、檢測靈敏度、聲束軸線方向，一次波的聲程。第21頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)為保證聲束掃查到整個(gè)焊縫，探頭K值必須滿足：

（a、b分別為上、下焊縫1/2寬）第22頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)實(shí)際檢測中，工件厚度較小時(shí)，應(yīng)選用較大K值，工件厚度較大時(shí)，應(yīng)選用較小K值。焊縫檢測中，K值的選擇應(yīng)考慮可能產(chǎn)生的與檢測面的角度，并保證主聲束能掃查整個(gè)焊縫截面。檢測根部未焊透應(yīng)考慮端角反射率問題。第23頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)第24頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)如光從探頭考慮：從斜入射往復(fù)透過率角度分析，有機(jī)玻璃→鋼折射角β=40～50°（相當(dāng)于K=1左右）往復(fù)透過率最高，大于20%～30%。此時(shí)檢測靈敏度最高。β=50～60°時(shí)，往復(fù)透過率17～20%（相當(dāng)K=1.5）。β=60～70°時(shí)，往復(fù)透過率14～17%（相當(dāng)K=2）。第25頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)β=70～80°時(shí)，往復(fù)透過率10～14%（相當(dāng)K=2.5～3）。β=80～90°時(shí)，往復(fù)透過率10%→0。即β越大（K越大），往復(fù)透過率越小，靈敏度越小。當(dāng)然靈敏度除了探頭K值，還有儀器配合。第26頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)橫波斜探頭K值的選擇原則：①保證聲束能掃查到整個(gè)焊縫截面，對不同工件形狀要具體分析選擇。②盡可能使檢測聲束與缺陷垂直（不同角度、不同K值），在條件許可時(shí)，盡量用大K值的探頭。薄工件K值大些，厚工件K值可小些。第27頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)③根據(jù)檢測對象選K值：如單面焊根部未焊透，選K=0.7-1.5，即在K=0.84-1時(shí)檢測靈敏度最高。第28頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)6.3耦合劑的選用6.3.1耦合劑超聲耦合：超聲波在檢測面上的聲強(qiáng)透射率。耦合劑作用：排除探頭與工件表面之間的空氣，使超聲波有效的傳入工件，達(dá)到檢測的目的。第29頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)6.3.2影響聲耦合的主要因素1．耦合層厚度：厚度為λ/4的奇數(shù)倍時(shí)，透聲效果差；為λ/2的整數(shù)倍或很薄時(shí)，透聲效果好。第30頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)由上圖可見在均勻介質(zhì)中：最好：

d=n.λ/2.即半波長整數(shù)倍時(shí)聲壓透射率為1，幾乎無反射，聲能全部透射。好象耦合層不存在。

d→0時(shí)：可得r≈0。幾乎無反射，聲能全部透射，耦合效果最好。第31頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)最不好：

d=（2n+1）λ/4.即四分之一波長奇數(shù)倍時(shí)，聲壓透射率最低，反射率最高。第32頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)

2．工件表面粗糙度：對聲耦合有明顯的影響，要求工件檢測面Ra≤6.3μm。第33頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)

3．耦合劑聲阻抗：對耦合效果有較大的影響。對耦合劑的要求：①對工件表面和探頭表面有足夠浸潤性，并既有流動性，又有附著力強(qiáng)，且易清洗。②聲阻抗大，應(yīng)盡量和被檢工件接近。③對人體無害，對工件無腐蝕作用。

第34頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五35第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)

④來源廣，價(jià)格低廉。⑤性能穩(wěn)定。

4．工件表面形狀：平面耦合效果最好，凸曲面次之，凹曲面最差。曲率半徑大，耦合效果好。第35頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五36第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)6.4縱波直探頭檢測技術(shù)6.4.1檢測設(shè)備的調(diào)整調(diào)整內(nèi)容：a.儀器的掃描速度調(diào)整；

b.檢測靈敏度調(diào)整。調(diào)整目的：保證在確定的檢測范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)規(guī)定尺寸的缺陷，并確定缺陷的位置和大小。第36頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)

1．時(shí)基線的調(diào)整調(diào)整目的：a.使時(shí)基線顯示的范圍足以含需檢測的深度范圍。b.使時(shí)基線刻度與在材料中聲傳播的距離成一定比例，以便準(zhǔn)確測定缺陷的深度位置。第37頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五38第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)調(diào)整內(nèi)容：

a.根據(jù)所需掃描聲程范圍確定時(shí)基掃描線比例；

b.零位調(diào)節(jié)，將聲程零位設(shè)置在選定的水平刻度線上。第38頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五39第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)調(diào)整方法：根據(jù)檢測范圍，利用已知尺寸的試塊或工件上的兩次不同反射波，通過調(diào)節(jié)儀器的掃描范圍和延遲旋鈕，使兩個(gè)信號的前沿分別位相應(yīng)的水平刻度處。

注意：調(diào)節(jié)掃描速度用的試塊應(yīng)與被檢工件具有相同的聲速。第39頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)

2．檢測靈敏度的調(diào)整檢測靈敏度：在確定的聲程范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)規(guī)定大小缺陷的能力。一般根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求或有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定。調(diào)整目的：發(fā)現(xiàn)工件中規(guī)定大小的缺陷，并對缺陷定量。第40頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五41第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)調(diào)節(jié)方法：試塊調(diào)整法和工件底波調(diào)整法。（1）試塊調(diào)整法：根據(jù)工件的厚度和對靈敏度的要求選擇相應(yīng)的試塊。將探頭對準(zhǔn)試塊上的人工反射體，調(diào)整儀器，使示波屏上人工反射體的最高反射回波達(dá)到基準(zhǔn)高度。第41頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五42第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)注意問題：：a.工件厚度x<3N或不能獲得底波情況時(shí)，較為適宜。b.試塊表面狀態(tài)和材質(zhì)衰減是否與被檢工件相近，應(yīng)考慮兩者的差異引起的反射波高差異值，并對靈敏度進(jìn)行補(bǔ)償。第42頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)（2）試塊計(jì)算法：

對于厚度x≥3N的工件，可選用一塊材質(zhì)與工件相同（衰減系數(shù)相同）的平底孔試塊（孔埋深xj≥3N）來調(diào)節(jié)不同工件的檢測靈敏度。調(diào)節(jié)時(shí)要計(jì)算試塊基準(zhǔn)平底孔與檢測靈敏度所要求埋深與孔徑的平底孔的回波聲壓分貝差。第43頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)

不同直徑不同埋深的平底孔回波的聲壓分貝差為：第44頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)

ΔdB為檢測靈敏度的調(diào)節(jié)量，計(jì)算值為負(fù)值時(shí)需要提高儀器增益，計(jì)算值為正值時(shí)需要降低儀器增益。考慮試塊與受檢工件表面狀態(tài)的差異，應(yīng)需要預(yù)先測定傳輸修正值，并在調(diào)節(jié)增益時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償。第45頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)如果基準(zhǔn)平底孔與檢測靈敏度要求的平底孔埋深相差較大，在計(jì)算調(diào)節(jié)量時(shí)還應(yīng)考慮材質(zhì)衰減的影響，試塊計(jì)算法要求試塊衰減系數(shù)與工件相同，因此采用下式計(jì)算總的增益調(diào)節(jié)量：第46頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)例題：用f=2.5MHz、DS=20mm的縱波探頭檢測，鋼件厚度x為500mm，傳輸修正值為3dB，工件與試塊的材料衰減系數(shù)α=0.005dB，如何利用埋深200mm的φ2mm平底孔試塊按φ3mm平底孔調(diào)節(jié)檢測靈敏度？（鋼中CL=5900m/s）。第47頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五48第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)解：①λ﹦CL/f﹦5.9/2.5=2.36(mm)N﹦DS2/4λ﹦202/4×2.36﹦42(mm)∵200(mm)＞3N﹦3×42﹦126(mm)

試塊中的平底孔埋深和工件厚度均大于3N，

∴可用試塊計(jì)算法來調(diào)節(jié)檢測靈敏度。第48頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)

②檢測靈敏度調(diào)節(jié)量為：

△dB=40lg500×2/200×3＋2×0.005（500-200）=9+3=12（dB）

第49頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)

加上傳輸修正值3dB，共需增益15dB。③調(diào)節(jié)儀器：將試塊中平底孔的最大回波調(diào)到規(guī)定高度，再增益15dB。第50頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)鍛件探傷（實(shí)例）以175/Φ3（Φ2）試塊為基準(zhǔn)調(diào)節(jié)儀器，探測225mm鍛件，要求225/Φ2靈敏度。(探頭:2.5P20Z）1、計(jì)算：λ﹦C/f﹦5.9/2.5=2.36(mm)

N=DS2/4λ=202/4×2.36=42.4(mm)∵150(mm)＞3N﹦3×42.4﹦127.2(mm)∴可以用當(dāng)量計(jì)算法確定探測靈敏度

第51頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)△=40lg225×3（2）/150×2=14（7）dB2、調(diào)節(jié)：將探頭對準(zhǔn)175試塊底面利用一次最高反射底波調(diào)節(jié)儀器掃描速度，再將150/Φ3（Φ2）最高反射波高調(diào)至80%波高，增益14(7)dB，即為225/Φ2靈敏度。第52頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)3、測試：在225mm鍛件底部中心200mm深處發(fā)現(xiàn)一缺陷，反射波高△’=3dB；△’=3dB=40lg225×Φx/200×2Φx=2.11(mm)4、結(jié)論：該鍛件經(jīng)UT探傷在底部中心200mm深處發(fā)現(xiàn)一缺陷，相當(dāng)于Φ2平底孔當(dāng)量，按JB/T4730-2005標(biāo)準(zhǔn)評為Ⅰ級。第53頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)(3)工件底波調(diào)整法：

根據(jù)工件底面回波與人工缺陷（如平底孔）回波分貝差ΔdB為定值的原理進(jìn)行的。注意問題：只能用于厚度x≥3N的工件，要求工件具有平行底面或圓柱底面，且底面光潔干凈。

第54頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)

1)工件底面回波與同深度的人工缺陷（如平底孔）回波分貝差ΔdB理論計(jì)算公式：

（x≥3N）

第55頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)鍛件探傷（實(shí)例）以175（225）mm試塊底面為基準(zhǔn)調(diào)節(jié)儀器，探測175（225）mm鍛件，要求175（225）/Φ2靈敏度。(探頭:2.5P20Z）1、計(jì)算：λ﹦C/f﹦5.9/2.5=2.36(mm)

N=DS2/4λ=202/4×2.36=42.4(mm)∵175(225)(mm)＞3N﹦3×42.4﹦127.2(mm)∴可以用當(dāng)量計(jì)算法確定探測靈敏度

第56頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)△=20lg2λX/πΦ2

=20lg2×2.36×175(225)/3.14×22

=36(38)dB2、調(diào)節(jié)：將探頭對準(zhǔn)175（225）mm試塊底面利用一次最高反射底波調(diào)節(jié)儀器掃描速度，再將175（225）試塊底面最高反射波高調(diào)至80%波高，增益36(38)dB，即為175（225）/Φ2靈敏度。第57頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)3、測試：在175mm鍛件底部中心150mm深處發(fā)現(xiàn)一缺陷，反射波高△’=3dB；△’=3dB=40lg175×Φx/150×2

Φx=2.04(mm)4、結(jié)論：該鍛件經(jīng)UT探傷在底部中150mm深處發(fā)現(xiàn)一缺陷，相當(dāng)于Φ2平底孔當(dāng)量，按JB/T4730-2005標(biāo)準(zhǔn)評為Ⅰ級。第58頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)

2)工件底面回波與不同深度的人工缺陷（如平底孔）回波分貝差ΔdB理論計(jì)算公式：（x≥3N）第59頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)鍛件探傷（實(shí)例）以100大平底試塊為基準(zhǔn)調(diào)節(jié)儀器，探測225（175）mm鍛件，要求225（175）/Φ2靈敏度。(探頭:2.5P14Z）1、計(jì)算：λ﹦C/f﹦5.9/2.5=2.36(mm)N﹦DS2/4λ﹦142/4×2.36﹦20.8(mm)∵100(mm)＞3N﹦3×20.8﹦62.3(mm)∴可以用當(dāng)量計(jì)算法確定探測靈敏度第60頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)△=20lg2λX22/πΦ2X1=20lg2×2.36×2252(1752)/3.14×22×100=45.6(41.2)dB2、調(diào)節(jié)：將探頭對準(zhǔn)100mm大平底試塊利用一次最高反射底波調(diào)節(jié)儀器掃描速度，再將B1最高反射底波調(diào)至80%波高，增益46(41)dB，即為225（175）/Φ2靈敏度。第61頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)3、測試：在225（175）mm鍛件底部中心200（150）mm深處發(fā)現(xiàn)一缺陷，反射波高△’=14.5dB；△’=14.5dB=40lg225（175）×Φx/

200（150）×2

Φx=4.1(mm)第62頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)4、結(jié)論：該鍛件經(jīng)UT探傷在底部中心200（150）mm深處發(fā)現(xiàn)一缺陷，相當(dāng)于Φ4.1平底孔當(dāng)量，按JB/T4730-2005標(biāo)準(zhǔn)評為Ⅱ級。第63頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)3.傳輸修正值的測定在利用試塊調(diào)節(jié)檢測靈敏度時(shí)，當(dāng)工件表面狀態(tài)和材質(zhì)衰減與對比試塊存在差異時(shí)采取的一種補(bǔ)償措施。第64頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五65第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)測定方法：

通過試塊的底波與工件底波進(jìn)行比較，取其比值的分貝值。要求：

試塊與工件均有相互平行的大平底表面。第65頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)4.工件材質(zhì)衰減系數(shù)的測定目的：在檢測大厚度工件的情況下，用計(jì)算法調(diào)整靈敏度和評定缺陷當(dāng)量時(shí)，計(jì)算材質(zhì)衰減引起的信號幅度差。測定方法：（見標(biāo)準(zhǔn)4.2.7)第66頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)6.4.2掃查掃查：移動探頭是聲束覆蓋到工件上需檢測的所有體積的過程。掃查方式：探頭移動方式、掃查速度、掃查間距。第67頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)掃查靈敏度：為了保證缺陷的檢出，防止因耦合不穩(wěn)使缺陷顯示幅度過低而漏檢，掃查時(shí)將調(diào)整好的靈敏度在再增益4～6dB。第68頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)(1)掃查方式：按探頭移動方向、移動軌跡來描述。全面掃查、局部掃查（列線掃查、格子線掃查、邊緣掃查）、分區(qū)掃查、螺旋線掃查、雙晶探頭掃查方向與隔聲層方向平行或垂直掃查。第69頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)(2)掃查速度掃查速度的上限與探頭的有效聲束寬度和重復(fù)頻率有關(guān)。

JB/T4730.3-2005規(guī)定：探頭的掃查速度不應(yīng)超過150mm/s。第70頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)(3)探頭覆蓋率

JB/T4730.3-2005規(guī)定：探頭的每次掃查覆蓋率應(yīng)大于探頭直徑的15％。

6.4.3缺陷的評定

評定內(nèi)容：缺陷位置:缺陷平面位置和埋藏深度。缺陷尺寸:缺陷回波幅度、當(dāng)量尺寸、延伸長度（或面積）的測量。第71頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)1.缺陷位置的確定缺陷平面位置的確定：缺陷波最大幅度的位置處，通常位于探頭的正下方。缺陷埋藏深度的確定：xf=nτf2.缺陷尺寸的評定(1)回波高度法：根據(jù)回波高度給缺陷定量的方法。第72頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)1)缺陷回波高度法：在調(diào)定的靈敏度下，缺陷回波峰值相對于熒光屏垂直滿刻度的百分比，或用回波峰值下降或上升至基準(zhǔn)高度所需衰減（或增益）的分貝數(shù)來表示缺陷回波的高度。第73頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)2)底面回波高度法：底面回波高度的降低的多少與缺陷的大小有關(guān)。①B/BF法：在一定的檢測靈敏度條件下，用無缺陷時(shí)的工件底面回波高度B與有缺陷時(shí)的工件底面回波高度BG相比較來確定缺陷相對大小的方法。第74頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)②F/BF法：用缺陷回波的高度F與缺陷處工件底面回波的高度BG相比較來確定缺陷相對大小的方法。③F/B法：用缺陷回波的高度F與無缺陷處工件底面回波的高度B相比較來確定缺陷相對大小的方法。第75頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：不需要對比試塊和復(fù)雜的計(jì)算，可利用缺陷的陰影對缺陷大小進(jìn)行評價(jià)有助于檢測因缺陷形狀、反射率等原因使反射信號較弱的大缺陷。缺點(diǎn)：不能明確地給出缺陷的尺寸，位考慮缺陷深度、聲束直徑等對檢測結(jié)果的影響。不適用于對形狀復(fù)雜而無底面回波的工件進(jìn)行檢測。第76頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)(2)當(dāng)量評定法：將缺陷的回波幅度與規(guī)則形狀的人工反射體的回波幅度進(jìn)行比較的方法。適用于面積小于聲束截面的缺陷的尺寸評定。缺陷的當(dāng)量尺寸：缺陷與規(guī)則形狀的人工反射體的埋深相同，反射波高相等，則稱該人工反射體的反射面尺寸為缺陷的當(dāng)量尺寸。第77頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)注意：通常情況下實(shí)際缺陷的實(shí)際尺寸要大于當(dāng)量尺寸。1)試塊對比法：將缺陷波幅度直接與對比試塊中同聲程的人工反射體回波幅度相比較，兩者相等時(shí)以該人工反射體尺寸作為缺陷當(dāng)量。第78頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)注意：采用試塊對比法給缺陷定量時(shí)，要保持檢測條件（試塊的材質(zhì)、表面粗糙度和形狀、缺陷和平底孔的埋深、所用的儀器、探頭和對探頭施加的壓力等）相同。如果缺陷和平底孔的埋深不同，則可用兩個(gè)埋深與之相近的平底孔，用插值法進(jìn)行評定。第79頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：明確直觀，結(jié)果可靠，不受近場區(qū)的限制。缺點(diǎn)：要制作一系列含不同聲程不同直徑人工缺陷的試塊。第80頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)2)當(dāng)量計(jì)算法：根據(jù)超聲檢測中測得的缺陷回波與基準(zhǔn)波高（或底波）的分貝差值，利用各種規(guī)則反射體的理論回波聲壓公式進(jìn)行計(jì)算，求出缺陷當(dāng)量尺寸的定量方法。注意：計(jì)算法應(yīng)用的前提是缺陷位于3倍近場長度以外。第81頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)大平底回波聲壓公式：平底孔回波聲壓公式：（x≥3N）（x≥3N）第82頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)不同直徑與距離平底孔，其回波聲壓間的分貝差值為：若考慮材質(zhì)衰減引起的聲壓隨距離的變化：第83頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)不同距離的平底孔與大平底回波聲壓間的分貝差值為：若考慮材質(zhì)衰減引起的聲壓隨距離的變化：第84頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)3)AVG曲線法：縱波直探頭檢測時(shí)，可用平底孔AVG曲線確定缺陷當(dāng)量。通用AVG曲線、實(shí)用AVG曲線。第85頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)(3)缺陷延伸長度的測定：對于面積大于聲束截面或長度大于聲束截面直徑的缺陷，根據(jù)可檢測到缺陷的探頭移動范圍來確定缺陷的大小。缺陷的指示長度：按規(guī)定的方法測定的缺陷長度。與缺陷的實(shí)際長度有一定的差別。第86頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)測定原理：根據(jù)缺陷的最大回波高度降低的情況和探頭移動的距離來確定缺陷的邊界范圍或長度。1)相對靈敏度測長法：以缺陷的最高回波為相對基準(zhǔn)。沿缺陷的長度方向移動探頭，降低一定的dB值來測定缺陷的長度。第87頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五88第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)a.6dB法：掃查過程中缺陷反射波只有一個(gè)高點(diǎn)情況；b.端點(diǎn)6dB法：掃查過程中缺陷反射波有多個(gè)高點(diǎn)情況。第88頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五89第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)2)絕對靈敏度測長法：在儀器靈敏度一定的條件下，探頭沿缺陷的長度方向左右移動，當(dāng)缺陷波高降低到規(guī)定位置時(shí)，將探頭移動的距離作為缺陷的指示長度。第89頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五90第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)3)端點(diǎn)峰值法：掃查過程中缺陷反射波有多個(gè)高點(diǎn)情況，將缺陷兩端反射波極大值之間探頭移動的距離作為缺陷的指示長度。第90頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五91第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)幾種測長方法的比較：通常；絕對靈敏度法測長端點(diǎn)6dB法端點(diǎn)峰值法最大波高6dB法測長第91頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)6.4.4非缺陷回波的判斷1.遲到波：當(dāng)縱波直探頭置于細(xì)長工件或試塊上時(shí)，擴(kuò)散縱波波束在側(cè)壁產(chǎn)生波型轉(zhuǎn)換（縱波→橫波，橫波→縱波），最后經(jīng)底面反射回探頭出現(xiàn)的回波。第92頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五93第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)第93頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)2.61°反射：當(dāng)探頭置于直角三角形工件上時(shí)，若縱波入射角α與橫波反射角β的關(guān)系為：α＋β=90°會出現(xiàn)位置特定的反射波。第94頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)第95頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)3.三角反射：縱波直探頭徑向檢測實(shí)心圓柱時(shí)，擴(kuò)散聲束在圓柱面上形成三角反射路徑出現(xiàn)的多個(gè)反射回波。第96頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)第97頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五98第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)4.探頭雜波5.工件輪廓回波6.幻像波第98頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五99第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)7.側(cè)壁干涉波(1)側(cè)壁干涉對檢測的影響

側(cè)壁干涉的影響，改變了探頭的指向，缺陷最高回波不在探頭的軸線上，影響缺陷定位和定量。第99頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)第100頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)(2)避免側(cè)壁干涉的條件：

1）探頭軸線上的缺陷反射：2W－a＞4λ避免側(cè)壁干涉的最小距離dmin為：2）底面反射：2W′－2a′＞4λ避免側(cè)壁干涉的最小距離dmin為：第101頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)第102頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)6.5橫波斜探頭檢測技術(shù)6.5.1檢測設(shè)備的調(diào)節(jié)1.探頭入射點(diǎn)和折射角的測定2.掃描速度的調(diào)節(jié)第103頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五104第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)(1)聲程調(diào)節(jié)法：示波屏上的水平刻度值τ與橫波聲程x成比例。(2)水平調(diào)節(jié)法：示波屏上的水平刻度值τ與反射體的水平距離l成比例。(3)深度調(diào)節(jié)法：示波屏上的水平刻度值τ與反射體的深度d成比例。第104頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)3.距離─波幅曲線的制作和靈敏度調(diào)整距離─波幅曲線：相同大小的反射體隨探頭距離的變化其反射波高的變化曲線。繪制：根據(jù)時(shí)基線調(diào)節(jié)的三種方法，按相應(yīng)的方法進(jìn)行繪制。4.傳輸修正值的測定和補(bǔ)償?shù)?05頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五106第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)

傳輸修正值：包括試塊和工件兩者間材料的材質(zhì)衰減以及工件表面粗糙度和耦合狀態(tài)引起的表面聲能損失。第106頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五107第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)6.5.2掃查1.鋸齒形掃查：探頭對準(zhǔn)焊縫探測沿鋸齒形路線掃查。2.左右掃查與前后掃查：探頭對準(zhǔn)焊縫沿左右與前后路線掃查。3.轉(zhuǎn)角掃查：探頭在某一位置對焊縫作轉(zhuǎn)角掃查。第107頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)4.環(huán)繞掃查：探頭對準(zhǔn)焊縫中某一點(diǎn)，以此點(diǎn)為中心作環(huán)繞掃查。5.平行、斜平行掃查：探頭平行或斜平行于焊縫掃查。6.串列式掃查：用一發(fā)一收兩頭對準(zhǔn)焊縫探測，作串列式掃查。第108頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)四種基本掃查方式：前后、左右、轉(zhuǎn)向和環(huán)繞掃查。前后左右掃查用于發(fā)現(xiàn)缺陷的存在；左右掃查用于缺陷橫向長度的測定；轉(zhuǎn)向掃查和環(huán)繞掃查確定缺陷的形狀。第109頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五110第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)第110頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五111第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)6.5.3缺陷的評定缺陷的評定包括：缺陷的水平位置和垂直深度的確定以及缺陷尺寸的評定。第111頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)缺陷的水平位置和垂直深度：根據(jù)缺陷反射回波幅度最大時(shí)，在時(shí)基線上缺陷回波的前沿位置所讀出的聲程距離或水平、垂直距離，再按已知的探頭折射角計(jì)算得到的。第112頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)缺陷的尺寸：通過測量缺陷發(fā)射波高與基準(zhǔn)反射體回波波高之比，以及測定缺陷的延伸長度來進(jìn)行評定的。第113頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五114第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)

1.平面工件的缺陷定位

工件中缺陷的位置由探頭的折射角和聲程來確定或由缺陷的水平和垂直方向的投影來確定。三種橫波掃描速度調(diào)節(jié)方法（聲程、水平、深度）相對應(yīng)的缺陷定位方法。第114頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)

2.圓柱曲面工件的缺陷定位沿軸向檢測，缺陷定位與平面相同；沿周向檢測，缺陷定位與平面不同，分外圓和內(nèi)壁檢測兩種情況：第115頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)(1)外圓周向探測：外圓周向探測圓柱面時(shí)，缺陷的位置由深度H和弧長L來確定。當(dāng)探頭從圓柱曲面外壁作周向檢測時(shí)，弧長L總比水平距離l值大，但深度H總比d值小。第116頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五117第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)第117頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五118第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)(2)內(nèi)壁周向探測：內(nèi)壁周向探測圓柱面時(shí)，缺陷的位置由深度h和弧長l來確定。當(dāng)探頭從圓柱曲面內(nèi)壁作周向檢測時(shí)，弧長L總比水平距離l值小，但深度H總比d值大。第118頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五119第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)第119頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)(3)最大探測壁厚：當(dāng)用采用橫波斜探頭從外圓周向檢測筒體工件時(shí)且波束軸線與筒體內(nèi)壁相切時(shí)，對應(yīng)的壁厚為最大探測厚度Tm，工件壁厚超過該厚度值時(shí)，超聲波束將掃查不到內(nèi)壁。不同K值探頭最大檢測壁厚Tm與工件外徑D之比Tm/D為：第120頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)第121頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五122第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)3.缺陷定量：缺陷回波幅度和指示長度回波幅度評定：依據(jù)規(guī)則反射體的回波幅度與缺陷尺寸的關(guān)系，常用實(shí)測距離─波幅曲線進(jìn)行評定。測長法：相對靈敏度法：a.6dB法b.端點(diǎn)6dB法絕對靈敏度法:端點(diǎn)峰值法:第122頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)4.非缺陷回波的判定(1)工件輪廓回波第123頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五124第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)(2)端角反射波(3)探頭雜波(4)表面波(5)幻象波(6)草狀回波(7)焊縫中的變形波第124頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)第125頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五126第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)第126頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五127第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)第127頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五128第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)(8)“山”形波第128頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)6.6影響缺陷定位、定量的主要因素6.6.1影響缺陷定位的主要因素1.儀器的影響:發(fā)射脈沖頻帶寬度、接收系統(tǒng)頻寬、電噪聲、分辨率等。2.探頭的影響：聲束偏離、探頭雙峰、斜楔磨損。第129頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)工件的影響：工件表面粗糙度、工件材質(zhì)（聲速和內(nèi)應(yīng)力）、工件表面形狀、工件邊界、工件溫度、工件中缺陷情況：缺陷方向影響。第130頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)6.2.2影響缺陷定量的主要因素1.儀器及探頭性能的影響頻率的影響：衰減器精度和垂直線性的影響：晶片尺寸的影響：探頭K值的影響：第131頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)2.耦合與衰減的影響（1）耦合的影響：耦合劑的聲阻抗和耦合劑厚度，試塊和工件表面耦合狀態(tài)不同的情況。（2）衰減的影響：材質(zhì)的衰減量Δ=2αx3.工件幾何形狀和尺寸的影響試件底面形狀、底面與探測面的平行度、底面的粗糙度；側(cè)壁干涉。第132頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)4.缺陷的影響缺陷形狀的影響：平面形、球形、長圓柱形、點(diǎn)狀。缺陷方位的影響：缺陷表面與超聲入射方向關(guān)系。聲波垂直缺陷表面時(shí)缺陷波最高，當(dāng)有傾角時(shí)，缺陷波高隨入射角的增大而急劇下降。第133頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)圖6-45所示為一光滑面的缺陷回波波高隨聲波入射角變化的情況。聲波垂直入射時(shí)，回波波高為1，當(dāng)聲波入射角為2.50時(shí)，波幅下降到0.1，傾斜120時(shí)，下降至0.001，此時(shí)儀器已不能檢出缺陷。第134頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)缺陷波的指向性：與缺陷大小有關(guān)。缺陷表面粗糙度的影響：平滑表面、粗糙表面。缺陷性質(zhì)的影響：反射率與內(nèi)含物聲阻抗有關(guān)。缺陷位置的影響：近場區(qū)影響。第135頁，共148頁，2023年，2月20日，星期五136第6章脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)6.7檢測紀(jì)錄和報(bào)告6.7.1檢測紀(jì)錄目的:為工件無損檢測質(zhì)量評定(編發(fā)檢測報(bào)告）提供書面的依據(jù),并提供質(zhì)量追蹤所需要的原始資料。第136頁，共148頁，2023年，2月20日，星