超声波探伤第7讲Word文档格式.docx

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当x≥3N,并考虑介质衰减时,大平底与平底孔回波声压为：

式中：

-------波源起始声压；

-------波源面积，

；

------平底孔缺陷面积，

------大平底至探测面积的距离；

-

------平底孔缺陷至探测面的距离；

--------波长；

--------介质的衰减系数；

---------自然对数的底，

=2.73……。

不同距离处大平底与平底孔回波分贝差为：

不同距离不同直径两平底孔回波分贝差为：

根据探伤中测得的大平底与平底孔缺陷回波的分贝差

或平底孔缺陷

与灵敏度基准平底孔

回波分贝差

利用（4.18）式、（4.19）式可以算出缺陷的平底孔当量大小。

例1：

用2.5P14Z（2.5MHz

14直探头）探伤厚为420mm的工件,钢中

=5900m/s,α=0,灵敏度为420/φ2。

探伤中在210mm处发现一缺陷,其回波比底波低26dB。

求此缺陷的平底孔当量大小。

由己知得

﹤210（

）

故可以应用当量计算法定量。

由

，得此缺陷的当量大小为：

例2：

用2.5P20Z探头径向探伤

500的实心圆柱体,

=5900m/s,α=0.01dB/mm,灵敏度为500/φ2,探伤中在400mm处发现一缺陷,其回波比500mm处tφ2高22dB,求此缺陷的当量大小。

由已知得

﹤400

故可以利用当量计算法定量。

又由已知得

即

即此缺陷的当量平底孔尺寸为

5.1mm.

3.当量AVG曲线法

当量AVG曲线法是利用通用AVG或实用AVG曲线来确定工件中缺陷的当量大小。

下面举例说明之。

例1：

条件同当量计算法例1，用通用AVG定量；

由已知条件得

条件向当量计算法例2,用实用AVG定量。

实用AVG曲线图4.24未考虑介质衰减,因此这里也应扣除介质衰减的分贝差

=22-2

在图4.24中,由

=500作垂线交φ2曲线于α点,由a向上数20dB至b点,过b点作水平线交过

=400所作垂线于C点,C点对应的当量大小为φ5,即此缺陷的当量尺寸为φ5mm

二、测长法

当工件中缺陷尺寸大于声束截面时,一般采用测长法来确定缺陷的长度。

测长法是根据缺陷波与探头移动距离来确定缺陷的尺寸。

按规定的方法测定的缺陷长度称为缺陷的指示长度。

由于实际工件中缺陷的取向、性质、表面状态等都会影响缺陷回波高,因此缺陷的指示长度总是小于或等于缺陷的实际长度。

1、相对灵敏度测长法

相对灵敏测长法是以缺陷最高回波为回基准、沿缺陷的长度方向移动探头,降低一定的dB值来测定缺陷的长度。

降低的分贝值有3dB、6dB、l0dB、12dB、20dB等几种。

常用的是6dB法和端点6dB法。

（1）6dB法（半波高度法）

由于波高降低6dB后正好为原来的一半,因此6dB法又称为半波高度法。

半波高度法具体做法是：

移动探头找出缺陷的最大反射波（不能达到饱和）然后沿缺陷方向左右移动探头,当缺陷被高降低一半时,探头中心线之间距离就是缺陷的指示长度。

6dB法的具体做法是：

移动探头找出缺陷的最大反射波后,调节衰减器,使缺陷波高降至基准波高。

然后,用衰减器将仪器灵敏度提高6dB,沿缺陷方向移动探头,当缺陷波高降至基准波高时,探头中心线之间距离就是缺陷的指示长度。

如图4.25所示。

（2）端点6dB法（端点半波高度法）

当缺陷各部分反射波高有很大变化时,测长采用端点6dB法。

端点6dB测长的具体做法是：

当发现缺陷后，探头沿着缺陷方向左右移动，找出缺陷两端的最大反射波,分别以这两个缺陷反射波高为基准,继续向左、向右移动探头,当缺陷反射波高降低一半时（或6dB时）,探头中心线之间的距离即为缺陷的指示长度。

如图4.26所示。

2、绝对灵敏度测长法

绝对灵敏度测长法是在仪器灵敏度一定的条件上,探头沿缺陷长度方向平行移动，当缺陷波高降到规定位置时（如图4.27所示B线〉,探头移动的距离,即为缺陷的指示长度。

三、底波高度法

底波高度法是利用缺陷波与底波之比来衡量缺陷的相对大小。

当工件中存在缺陷时,由于缺陷反射,使工件底波下降。

缺陷愈大,缺陷波愈高,底波就愈低,缺陷波高与底波高之比就愈大。

1.F/B法

F/B法是在一定的灵敏度条件下,以缺陷波高F与缺陷处底波高B之比来衡量缺陷的相对大小。

如图4.28（α）。

2.F/

法

F/

法是在一定的灵敏度条件下,以缺陷波高F与无缺陷处底波高

之比来衡量缺陷的相对大小。

如图4.28（b）。

4.8缺陷性质的分析

超声波探伤除了确定工件中缺陷的位置和大小外，还应尽可能判定缺陷的性质。

不同性质的缺陷危害程度不同,例如裂纹就比气孔、夹渣危害大得多。

因此,缺陷定性十分重要。

缺陷定性是一个很复杂的问题,目前的A型超声波探伤仪只能提供缺陷回波的时间和幅度两方面的信息。

探伤人员根据这两方面的信息来判定缺陷的性质是有困难的。

实际探伤中常常是根据经验结合工件的加工工艺、缺陷特征、缺陷波形和底波情况来分析估计缺陷的性质。

一、根据加工工艺分析缺陷性质

工件内所形成的各种缺陷与加工工艺密切相关。

在探伤前应查阅有关工件的图纸和资料,了解工件的材料、结构特点、几何尺寸和加工工艺,这对于正确判定估计缺陷的性质是十分有益的。

例如焊接过程中可能产生气孔、夹渣、未熔合、未焊透和裂纹等缺陷。

铸造过程中可能产生气孔、缩孔、疏松和裂纹等缺陷。

锻造过程中可能产生夹层、折叠、自点和裂纹等缺陷。

二、根据缺陷特征分析缺陷性质

缺陷特征是指缺陷的形状、大小和密集程度。

对于平面形缺陷,在不同的方向上探测,其缺陷回波高度显著不同。

在垂直于缺陷方向探测,缺陷回波高,在平行于缺陷方向探测,缺陷回波低,甚至无缺陷回波。

一般的裂纹、夹层、折叠等缺陷就属于平面形缺陷。

对于点状缺陷,在不同的方向探测,缺陷回波无明显变化。

一般的气孔、小夹渣等属于点状缺陷。

对于密集形缺陷,缺陷波密集互相彼连,在不同的方向上探测,缺陷回波情况类似。

一般白点、疏松、密集气孔等属于密集形缺陷。

三、根据缺陷波形分析缺陷性质

缺陷波形分为静态波形和动态波形两大类。

静态波形是指探头不动时缺陷波的高度、形状和密集程度。

动态波形是指探头在探测面上的移动过程中,缺陷波的变化情况。

1、静态波形

缺陷含物的声阻抗对缺陷回波高度较大的影响。

白点、气孔等内含气体,声阻抗很小,反射回波高。

非金属或金属夹渣声阻抗较大,反射回波低。

另外,不同类型缺陷反射波的形状也有一定的差别。

例如气孔与夹渣,气孔表面较平滑,界面反射率高,波形陡直尖锐。

而夹渣表面粗糙,界面层射率低,如图4.32。

单个缺陷与密集缺陷的区分比较容易。

一般单个缺陷回波是独立出现的,而密集缺陷则是杂乱出现,且互相彼连。

2、动态波形

超声波入射到不同性质的缺陷上,其动态波形是不同的。

动态波形图横坐标为探头移动距离,纵坐标为波高。

常见不同性质的缺陷的动态波形如图4.33所示。

不同性质的密集缺陷的动态波形对探头移动的敏感程度不同。

白点对探头移动很敏感，只要探头稍一移动，缺陷波立刻此起彼伏，十分活跃。

但夹渣对探头移动不太敏感，探头移动时,缺陷波变化迟缓。

四、根据底波分析缺陷的性质

工件内部存在缺陷时、,超声波被缺陷反射使射达底面的省能减少，底波高度降低，甚至消失。

不同性质的缺陷，反放面不同，底波高度也不一样，因此在某种情况下可以利用底波情况来分析估计缺陷的性质。

当缺陷波很强，底波消失时，可认为是大面积缺陷，如夹层、裂纹等。

当缺陷波与底波共存时,可认为是点状缺陷（如气孔、夹渣）或面积较小的其他缺陷。

当缺陷波为互相彼连高低不同的缺陷波，底波明显下降时，可认为是密集缺降,如白点、疏松、密集气孔和夹渣等。

当缺陷波和底被都很低,或者两者都消失时,可认为是大而倾斜的缺陷、或是疏松。

若出现"

林状回波"

可认为是内部组织粗大。

4.9非缺陷回波的判别

超声波探伤中,示波屏上常常除了始波T、底波B和缺陷波F外,还会出现一些其他的信号波,如迟到波，三角反射波,

反射波以及其他原因引起的非缺陷回波,影响对缺陷波的正确判别。

因此,分析了解常见非缺陷回波产生的原因和特点是十分必要的。

一、迟到波

如图4.34所示,当纵波直探头置于细长（或扁长〉工件或试块上时,扩散纵波波束在侧壁产生波型转换,转换为横波,此横波在另一侧面又转换为纵波,最后经底面反射回到探头,被探头接收,从而在示波屏上出现一个回波。

由于转换的横波声程长，波速小,传播时间较直接从底面反射的纵波长,因此,转换后的波总是出现在第一次底波

之后,故称为迟到波。

又由于变型横波可能在两侧壁产生多次反射,每反射一次就会出现一个迟到被,因此迟到波往往有多个，如图4.34中的

迟到波之间的纵波声程差

（单程）是特定的。

由图1.28可知，在钢中

左右时，变型横波很强，由此可以算出

为：

△w--------迟波波之间的声程差〈双程〉；

d-----------试件的直径或厚度。

由于迟到波总是位于

之后,并且位置特定，而缺陷波一般位于

之前,因此,迟到波不会干扰缺陷波的判别。

实际探伤中,当直探头置于IIW或CSK-IA试块上并对准100mm厚的底面时,在各次底波之间出现一系列的波就是这种迟到波。

二、

反射

当探头置于图4.35所示的直角三角形试件上时,若纵波入射角α与横波反射角β的关系为：

α+β=90·

则会在示波屏上出现位置特定的反射波。

得：

又由反射定律得：

对于钢,

即

，所以这种反射称为

反射。

反射的声程为

三、三角反射

如图4.38所示,纵波直探头径向探伤实心圆柱体时,由于探头平面与柱面接触面积小,使波束扩散角增加,这样扩散波束就会在圆柱面上形成三角反射路径,从而在示波屏上出现三角发射波,人们把这种反射称为三角反射。

如图4.38（α）所示,纵波扩散波束在圆柱面上不发生波形转换,形成等边三角形反射,其回波声程为：

d一圆柱体直径。

如图4.38（（b）所示,纵波扩散波束在圆柱面上发生波型转换,即L→S→L,形成等腰三角形反射,其声程为：

和反射定律得

由以上计算可知,两次三