超声波无损探伤技术中文翻译稿.docx

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超声波无损探伤技术中文翻译稿

NondestructiveMaterial

Testingwith

Ultrasonics

使用超声波对材料进行的非破坏性检测

IntroductiontotheBasicPrinciples

基本原理介绍

UNIONELECTRICSTEELCORPORATION

美国联合电钢（戴维）轧辊公司

安多利国际有限公司翻译

2007年3月06日

Contents内容

安多利国际有限公司

Introduction介绍............................................4

1.Whyuseultrasonicsfornondestructivematerialtesting?

为什么使用超声波进行非破坏性材料检测？

...........5

2.Ultrasonictestingtasks超声波检测任务.......................5

3.Detectionofdiscontinuities不连续的发现......................6

4.Methodoftestingandinstrumenttechnology检测方法和仪器技术...10

4.1Theultrasonicflawdetector超声波裂纹检测仪....................10

4.2Nearresolution.近场的处理..................................15

4.3Theprobe探头.............................................16

4.4Refractionandmodeconversion折射和模式的转变........17

4.5Characteristicsofangle-beamprobes角度探头的特性..................19

4.6TheTRprobeTR探头.........................................20

5.Locatingdiscontinuities断裂的定位..........................22

5.1Calibrationoftheinstrument仪器校准.......................22

5.1.1Calibrationwithastraight-beamprobe平行光束探头的校准...................22

5.1.2CalibrationwithaTRprobeTR探头的校准........................24

5.1.3Calibrationwithanangel-beamprobe角度探头的校准...............26

5.1.4Locatingreflectorswithanangle-beamprobe使用角度探头对反射器进行定位..28

6.Evaluationofdiscontinuities断裂的评估.......................29

6.1Scanningmethod扫描方法...................................29

6.2Evaluationofsmalldiscontinuities:

TheDGSmethod对小断裂的评估：

DGS方法.....30

6.3Soundattenuation消音......................................34

6.4Thereferenceblockmethod叁考程序块方法......................34

6.4.1Comparisonofechoamplitudes回声振幅的比较....................34

6.4.2Distanceamplitudecurve振幅曲线的距离..........................35

7.Documentation文件.......................................37

8.Diagnosisofindications（outlook）指示的分析诊断......................40

Referencelist参考清单..........................................41

前言

因时间仓促，加之专业技术欠缺，本译文一定会有很多不准确的地方。

我们在此敬请各位读者给予指正和谅解。

Introduction介绍

Nondestructivematerialtestingwithultrasonicsismorethan40yearsold.Fromtheveryfirstexaminations,usingultrasonicoscillationsfordetectionofflawsindifferentmaterials,ithasbecomeaclassicaltestmethodbasedonmeasurementswithdueregardtoalltheimportantinfluencingfactors.Todayitisexpectedthatultrasonictesting,supportedbygreatadvancesininstrumenttechnology,givereproducibletestresultswithinnarrowtolerances.Thisassumesexactknow-ledgeoftheinfluencingfactorsandtheabilitytoapplytheseintestingtechnology.

使用超声波对材料进行非破坏性检测已经有40多年了。

从第一次使用超声波振动检测不同材料上的裂纹开始，它已经成为考虑到所有重要影响因素的一个典型的测试方法。

今天具有更先进技术的超声波检测，能够在精密的误差中反复获得的测验结果。

影响因素的精确知识和能力被运用到测试技术中。

Notallinfluenceshavetobeseriouslyregardedbytheoperator.。

Inmanycasessomeoftheinfluencescanbeneglected（忽视）withoutexceeding（超过）thepermittedmeasurementtolerances（测量公差）.Duetothis,thetestsequenceissimplifiedandthetestingtimereduced.Despitethis,thefuturebelongstothequalifiedoperatorwhocarriesouthistaskresponsiblyandwhocontinuouslyendeavoursto（争取）keephisknowledgeatthelateststateoftheart

操作者不需要将所有的影响都看得很严重。

很多情况下，如果一些影响没有超过允许的测量误差时，可以被忽略不计。

正由于这样，测试序列被单一化并可减少测试的时间。

不在乎这些，未来是属于负责任地进行本工作的合格操作员和不断地努力把他的知识留在本行业的新人。

1.Whyuseultrasonicsfornondestructivematerialtesting?

为什么使用超声波进行非破坏性材料测试

Atthebeginningofthefiftiesthetechnicianonlyknewradiography（x-rayorradioactiveisotopes）asamethodfordetectionofinternalflawsinadditiontothemethodsfornondestructivetestingofmaterialsurfaces,e.g.thedyepenetrantandmagneticparticlemethod.AftertheSecondWorldWartheultrasonicmethod,asdescribedbySokolovin1935andappliedbyFirestonein1940,wasfurtherdevelopedsothatverysooninstrumentswereavailableforultrasonictestingofmaterials.

开始时除了这种方法以外,50名技术员只知道使用X光线照相术（照X光、放射性同位素）等对内部裂纹进行非破坏性材料测试。

举例来说，着色探伤检测和磁粉检测。

第二次世界大战后，1935年Sokolov首先对超声波检测进行了描述，1940年Firestone开始运用超声波检测技术。

超声波检测技术的应用迅速促使探伤仪器的发展。

Theultrasonicprincipleisbasedonthefactthatsolidmaterialsaregoodconductors（导体）ofsoundwaves.Wherebythewavesarenotonlyreflectedattheinterfacesbutalsobyinternalflaws（materialseparations,inclusionsetc.）.Theinteractioneffectofsoundwaveswiththematerialisstrongerthesmallerthewavelength,thismeansthehigherthefrequencyofthewave.

超声波检测基于固体材料是声波良好导体的事实。

这里声波不仅能被接触面反射出来，同样也能被内部的裂纹反射回来（材料缺口、内含物等）。

声波与材料的相互作用效果越强，波长越短，波的频率越高。

λ=C/f

c=Soundvelocity[km/s]声速

f=Frequency[MHz]频率

λ=Wavelenght[mm]波长

Thismeansthatultrasonicwavesmustbeusedinafrequencyrangebetweenabout

0.5MHzand25MHzandthattheresultingwavelengthisinmm.Withlowerfrequencies,theinteractioneffectofthewaveswithinternalflawswouldbesosmallthatdetectionbecomesquestionable.Bothtestmethods,radiographyandultrasonictesting,arethemostfrequentlyusedmethodsoftestingdifferenttestpiecesforinternalflaws,partlycoveringtheapplicationrangeandpartlyextendingit.

超声波频率必须在0.5-25兆赫间，产生的波长在毫米中。

低频率时。

波与材料相互作用会非常小，导致无法发现问题。

放射线和超声波检测的方法都被经常用于检测不同的测试物体中的裂纹，并且被部分的扩充和覆盖了使用范围。

Thismeansthattodaymanyvolumetestsarepossiblewiththemoreeconomicalandnon-riskultrasonictestmethod,ontheotherhandspecialtestproblemsaresolved,thesameasbefore,usingradiography.Incaseswherethehighestsafetyrequirementsaredemanded（e.g.nuclearpowerplants,aerospaceindustry）bothmethodsareused.

这意味着今天的许多物体的测试，可以采用更经济而且更安全的超声波测试方法,另一方面和以前一样专业的测试问题的解决也可以使用X射线照相术。

如果哪里有更高的安全需求，也可以同时采用两种方法（举例来说核能发电厂,航天工业）。

2.Ultrasonictestingtasks

超声波检测任务

Isthereaprimaryclassificationoftasksassignedtotheultrasonicoperator?

Ifwelimitourselvestotestingobjectsforpossiblematerialflawsthentheclassificationisasfollows:

有对超声波操作员指定工作进行主要分类吗?

如果我们因材料缺点原因，限制了对物体的测试,那么分类是依下列各项:

1.Detectionofreflectors寻找反射体

2.Locationofreflectors定位反射体

3.Evaluationofreflectors评估反射体

4.Diagnosisofreflectors反射体分析

（reflectortype,orientation,etc.反射体类型、方位等）

Insteadofusingtheword"reflector",theultrasonicoperatorveryoftenusestheterm"discontinuity".Thisisdefinedasbeingan"irregularityinthetestobjectwhichissuspectedasbeingaflaw".Inreality,onlyafterlocation,evaluationanddiagnosishasbeenmade,canitbedeterminedwhetherornotthereisaflawwhicheffectsthepurposeofthetestobject.Theterm"discontinuity"isthereforealwaysusedaslongasitisnotcertainwhetheritconcernsaflawwhichmeansanon-permissibleirregularity.（不规则）

代替使用“反射体”这个词，超声波操作员经常使用的术语是"断裂"。

这被定义为测试物体的不规律，判断测物体中是否存在裂纹。

事实上，只有在定位后，才会进行评估和诊断，判定测试物体是否有影响其使用目的的裂纹存在。

3.Detectionofdiscontinuities

断裂的寻找

Theessential"tool"fortheultrasonicoperatoristheprobe,Figs.1a+1b.

操作者的重要工具是探头，图片1a+1b..

Fig.1aStraight-beamprobe（section）图片1a平行光束探头（切面）

Housing外壳socket插口dampingblock电阻块matchingelement匹配元件crystal晶体protectingface（probedelay）保护面（探头延迟）

Fig.1bAngle-beamprobe（section）

图片1b斜探头（切面）

perspexwedge（probedelay）塑胶楔（探头延迟）

Thepiezoelectricelement,excitedbyanextremelyshortelectricaldischarge,transmitsanultrasonicpulse.Thesameelementontheotherhandgeneratesanelectricalsignalwhenitreceivesanultrasonicsignalthuscausingittooscillate.Theprobeiscoupledtothesurfaceofthetestobjectwithaliquidorcouplingpastesothatthesoundwavesfromtheprobeareabletobetransmittedintothetestobject.

压电元件被非常短的电的释放刺激后,传输超声波脉冲。

另一方面，当相同的元件接受到超声波信号时，会产生一个电波信号，引起它的振动。

探头与测试物体表面间需要有液体或耦合剂，以便使来自探头的声波能够被传送到测试物体中。

Theoperatorthenscansthetestobject,i.e.hemovestheprobeevenlytoandfroacrossthesurface.Indoingthis,heobservesaninstrumentdisplayforanysignalscausedbyreflectionsfrominternaldiscontinuities,Fig.2.

接着操作者会对测试物体进行扫描。

例如，在表面上平稳的移动探头。

在这个过程中，操作者需要观察所有内部断裂引起的反射在仪器上的信号显示。

图片2

Fig.2aPlaneflaw–straight-beamprobeFig.2bPlaneflaw–angle-beamprobe

图片2a平面裂纹--平行光束探头图片2b平面裂纹—斜光束探头

Everyprobehasacertaindirectivity,i.e.theultrasonicwavesonlycoveracertainsectionofthetestobject.Theareaeffectivefortheultrasonictestiscalledthe

"soundbeam"whichischaracteristicfortheappliedprobeandmaterialinwhichsoundwavespropagate.

每个探头都具有一定的方向性，举例来说，超声波只能覆盖被测试物体的一部分。

超声波测试有效的区域被称为“声波束”。

其特点是，当探头在材料上进行测试时，声波能够在材料中传播。

Asoundbeamcanberoughlydividedintoaconvergent（focusing）area,thenear-field,andadivergent（spreading）part,thefarfield,Fig.3.

一个声波束能够被粗略的划分为一个焦点区域（近场）和扩散区域（远场）。

图片3

Fig.3Soundfield

图片3声场

N=近场长度r=扩散角度nearfield近场farfield远场

acousticaxis声轴centralbeam中心光束

ThelengthNofthenear-field（near-fieldlength）andthedivergenceangleisde-pendentonthediameteroftheelement,itsfrequencyandthesoundvelocityofthematerialtobetested.Thecenterbeamistermedtheacousticaxis.Theshapeofthesoundbeamplaysanimportantpartintheselectionofaprobeforsolvinga