UT 培训班问答题及计算题答案070723.docx
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UT培训班问答题及计算题答案070723
UTII级资格认证培训班问答题及计算题
一、问答题：
1、超声波探伤的分辨力与哪些因素有关？
答：
超声检测系统的分辨力是指对一定大小的两个相邻反射体提供可分离指示时两者的最小距离。
超声波检测系统分辨力可分为近场分辨力（盲区），远场分辨力，纵向分辨力，横向分辨力。
近场分辨力主要取决于始脉冲占宽和仪器阻塞效应。
纵向分辨力主要取决于脉冲宽度及探测灵敏度。
横向分辨力主要于声束扩散角、探测灵敏度、测试方法等。
2、简述超声波系统主要性能指标有哪些？
答：
系统性能是仪器、电缆、探头特性的综合反映，即探伤仪和探头的组合性能，主要有信噪比、灵敏度余量、始波宽度、盲区和分辨力。
（1）信噪比：
是荧光屏上最小缺陷回波幅度与最大噪声幅度之比.以ｄB数表示。
（2）灵敏度余量：
也称综合灵敏度。
是指仪器最大输出时，探测一定深度和尺寸的反射体，当其反射波高调到荧光屏指定高度时，探伤仪剩余的放大能力。
以此时衰减器的读数表示。
（3）始波宽度：
也称始波占宽，它是指发射脉冲的持续时间，通常以一定灵敏度条件下，荧光屏水平“0“刻度至始波后沿与垂直刻度20%线交点间的距离所相当的声波在材料中传播距离来表示。
（4）盲区：
是探测面附近不能探出缺陷的区域。
以探测面到探出缺陷的最小距离来表示。
（5）分辨力：
是在探伤仪荧光屏上能够把两个相邻缺陷作为两个反射信号区别出来的能力。
分辨力可分为纵向分辨力和横向分辨力。
通常所说的分辨力是指纵向分辨力。
一般以相距6ｍｍ或9ｍｍ的两个反射面波幅相等时波峰与波谷比值的ｄB数表示。
3、焊缝斜角检测中，定位参数包括哪些主要内容？
答：
焊缝斜角检测中，缺陷的定位参数主要指缺陷在空间的三维坐标（即缺陷在焊缝纵向位置（x轴坐标）、由缺陷水平距离得到的在焊缝的横向位置（y轴坐标）和缺陷深度（z轴坐标）。
依据CCS对平板对接焊缝考试要求，对缺陷的定位包括如下5个方面：
⑴缺陷指示长度起点与检验段起始点x方向距离（S1）；
⑵缺陷指示长度终点与检验段起始点x方向距离（S2）；
⑶缺陷最高波时探头中心与检验段起始点x方向距离（S3）；
⑷缺陷最高波时显示的缺陷深度（h）；
⑸缺陷最高波时由缺陷水平距离确定的缺陷在探测面上焊缝中的位置Aq（在焊缝中心线的A侧）；或Bq（在焊缝中心线的B侧）；或q=0（在焊缝中心线上）。
图一
4、何谓超声波检测灵敏度？
通常调节超声波灵敏度的方法有哪几种？
答:
超声波检测灵敏度是指在确定的探测范围的最大声程处发现规定大小缺陷的能力。
而在具体操作中是要求：
按标准或技术条件规定的检验灵敏度要求为依据,将与该要求对应的人工反射体（指定类型、大小和声程）最高回波调到基准波高（如80%），则检测灵敏度符合要求。
调节检测灵敏度的方法有：
⑴试块调整法：
将与检测灵敏度要求对应的试块上人工反射体最高回波调至基准波高（如80%），则检测灵敏度就调好（当试块与试件的表面耦合和材质衰减有差异时,需在调节灵敏度时考虑此表面耦合和材衰差的dB值）；
⑵试件底波调整法：
根据声压公式计算的试件底面回波与同深度人工反射体（如平底孔）回波的分贝差（ΔdB），将试件底面回波先调至准波高度（如80%），再增益ΔdB，则灵敏度调好；
⑶距离-波幅曲线调整法：
根据标准规定在相应试块上作出距离-波幅曲线，再将标准规定的人工反射体（如船标规定为φ3-16dB）的最高回波调至基准波高（如船标规定调至测长线），再加上试件与试块的表面耦合补偿dB值，则检测灵敏度调好。
5、何谓钢板探伤的多次重合法？
为什么一般为推荐采用一次重合法？
答：
钢板水浸（或局部水浸）探伤时，采取调整水层厚度，使水层第二次界面回波与某次钢板底波重合，这种方法就称为多次重合法。
当水层第二次界面回波与钢板第二、或三、四……次底波重合时，则分别称为二次或三、四……次重合法。
一次重合法时，界面各次回波分别与钢板底波一一重合，此时，由于钢板底波的位置经常有水层界面波存在，探伤过程中，难以观察到钢板底波的衰减或消失情况，因而无法根据底波衰减或消失情况来判定缺陷情况，所以一般不采用一次重合法探伤。
6、简述超声波检测报告的主要内容。
答：
报告中应包括：
工件情况（名称、合同号、编号、材料和热处理状态）、探伤参数（仪器、探头、探伤方法和探伤部位示意图）、执行的超声检测标准、超声检测工艺、探伤发现缺陷情况（缺陷大小、缺陷位置、缺陷数量和缺陷分布，并以示意图表示）、探伤结论、检测人员及审核人员签字（包括资格证书等级和编号）、探伤日期等。
7、什么是当量尺寸？
缺陷的当量定量法有几种？
答：
将工件中自然缺陷的回波与同声程的某种人工反射体的回波进行比较，两者的回波等高时，人工反射体的尺寸就是该自然缺陷的当量尺寸，当量仅表示反射体对声波的反射能力相当，并非尺寸相等。
当量法包括：
（1）试块比较法：
将缺陷回波与试块上人工反射体回波作比较对缺陷定量的方法。
（2）计算法：
当S≥3N时，利用规则反射体的理论回波声压公式进行计算来确定缺陷当量尺寸的方法。
（3）A.V.G曲线法：
利用通用A.V.G曲线或实用A.V.G曲线确定缺陷当量尺寸的方法。
8、简述影响超声波在介质中传播速度的因素有哪些？
答：
（1）超声波在介质中的传播速度与介质的弹性模量和介质的密度有关。
对一定的介质，弹性模量和密度为常数，故声速也是常数。
不同介质，声速不同。
（2）超声波波型不同时。
声速也不一样。
同一介质，传播不同类型声波时，声速也不相同。
（3）介质尺寸大小及介质温度对声速也有一定影响。
9、什么叫波型转换？
波型转换与哪些因素有关？
答：
（1）超声波倾斜入射到异质界面时，除产生入射波同类型的反射和折射波外，还会产生与入射波不同类型的反射或折射波，这种现象称为波型转换。
（2）波型转换只发生在倾斜入射的场合，与界面两侧介质的特性以及声波的入射角度有关。
10、什么叫端角反射？
它有何特点？
超声波检测单面焊根部未焊透缺陷时，探头K值应怎样选择？
答：
超声波在工件（或试样）的两个互相垂直的平面构成的直角内的反射，称为端角反射。
端角反射的特点：
（1）同类型的反射波和入射波总是互相平行,方向相反；
（2）产生波型转换，不同类型的反射波和入射波互相不平行；
（3）纵波入射时，端角反射率在很大范围内很低；
（4）横波入射时，入射角在30º及60º附近，端角反射率最低。
探测根部未焊透时为取得高的端角反射率，应选择K＝0.7～1.43的探头，避免选择K≥1.5的探头。
尤其是不能选择β=60°的斜探头探测根部未焊透，因为它会使横波入射端角时，形成入射角在30º及60º，端角反射率最低。
造成根部未焊透漏检。
11、何谓主声束？
何谓指向性？
指向性与哪些因素有关？
答：
声源正前方声能集中的锥形区域称为主声束。
超声束集中向一个方向辐射的性质称为声束指向性。
指向性的优劣常用指向角表示，指向角即为主声束的半扩散角，通常用第一零辐射角表示，即声压为零的主声束边缘线与声束轴线间的夹角。
指向角θ0与波长和晶片直径的比值（λ/D）有关，D愈大，λ愈短，θ0愈小，声束指向性愈好。
12、什么是试块？
试块的主要作用是什么？
答：
按一定用途设计制作的具有简单几何形状人工反射体的试样，通常称为试块。
试块和仪器、探头一样，是超声波探伤中的重要工具。
其主要作用是：
1、确定探伤灵敏度；
2、测试仪器和探头的性能；
3、调整扫描速度；
4、评定缺陷的大小。
13、何谓耦合剂？
简述影响耦合的因素有哪些？
答：
在探头与工件表面之间施加的一层透声介质，称为耦合剂。
影响耦合的主要因素有：
（1）耦合层厚度：
厚度为λ/4的奇数倍时，透声效果差。
厚度为λ/2的整数倍或很薄时，透声效果好；
（2）表面粗糙度：
一般要求表面粗糙度不大于6.3μｍ。
表面粗糙耦合效果差，表面光滑耦合效果好；
（3）耦合剂声阻抗：
耦合剂声阻抗大，耦合效果好；
（4）工件表面形状：
平面耦合效果最好，凸曲面次之，凹曲面最差；不同曲率半径耦合效果也不相同，曲率半径大，耦合效果好。
14、超声波探伤时，缺陷状况对回波高度有哪些影响？
答：
缺陷回波高度受缺陷的形状、方位、大小、性质等因素的影响。
（1）形状的影响：
工作中实际缺陷的形状是各种各样的，通常可简化为圆片形、球形、圆柱形三种，回波高度H是缺陷直径，缺陷到声源的距离X、波长λ的函数。
（2）方位的影响：
声波垂直缺陷表面时，反射波最高，当声波与缺陷表面不垂直时，回波随倾角的增大而急剧下降。
（3）表面粗糙度的影响：
缺陷表面凹凸＜1/3λ时，可认为缺陷是光滑平面，当表面凹凸＞1/3λ时，是粗糙平面，垂直入射时，缺陷回波随粗糙度增大而下降；当凹凸度接近波长时，即使倾角较大，也能接受到一定高度的回波。
（4）缺陷回波指向性的影响：
当缺陷直径为波长的2～3倍时，反射波具有较好的指向性，随缺陷直径的减小，指向性变差。
当缺陷直径小于1/2λ时，反射波能量呈球形分布，强度降低，此时垂直入射和倾斜入射的反射特性大致相同。
当缺陷直径大于3λ时，可视为镜面反射，当入射倾角大时就不易接收到缺陷回波。
（5）缺陷性质的影响：
通常含气体的缺陷，如钢中的白点、气孔、裂纹、未焊透等，其界面声阻抗相差很大，可近似认为声波全反射，回波高度大；而相同尺寸的含有非金属夹杂物的缺陷，界面声阻抗差异小，透过部分声能，反射回波相应降低。
15、简述钢板探伤中“叠加效应”形成的原因及回波变化特征。
答：
“叠加效应”多出现在板厚较薄，缺陷较小且位于板中心附近时。
缺陷回波变化特征是：
钢板各次底波前的缺陷多次回波F1、F2、F3、F4、F5……起始几次回波的波高逐渐升高，到某次回波后，波高又逐渐降低。
这种效应的出现是由于不同反射路径的声波互相叠加的结果，随着缺陷回波次数的增加，回波路径逐渐增多，如F1是1条路径，F2是3条路径，F3是5条路径……，叠加能量多，故缺陷回波逐渐升高。
但路径进一步增加时，反射损失及衰减也增加，增加到一定程度后，损失和衰减的声能将超过叠加效应。
因此，缺陷波高到一定程度后又逐渐降低。
16、钢板探伤时，常采用哪几种方法进行扫查？
各适用于什么情况？
答：
根据钢板的用途和要求不同，采用的主要检查方法分为全面扫查、列线扫查、边缘扫查和格子扫查等几种。
（1）全面扫查：
对钢板作100%的检查，每相邻再次检查应有10%重复扫查面，探头移动方向垂直于压延方向，全面检查用于重要的要求高的钢板探伤。
（2）列线扫查：
在钢板上划出等距离的平行列线，探头沿列线检查，一般列线间距为100ｍｍ，并垂直于压延方向。
（3）边缘扫查：
在钢板边缘的一定范围内作全面扫查。
（4）格子扫查：
在钢板边缘50ｍｍ范围内作全面扫查，其余按200×200的格子线扫查。
17、小口径管水浸聚焦法探伤时为什么一般要求声束在水中的焦点要落在管子的中心轴线上？
答：
当聚焦声束在水中的焦点落在与声束轴线相垂直的管子中心轴线上时，能使声束外边缘声线在钢管曲面上有相等的入射角（α1=α3），从而可减小声束复盖面上各点的入射角差别，获得最佳入射条件。
为获得这个最佳入射条件，应根据探头焦距（F），管半径（R）和偏心距（X）的数值，调节最佳水声程来实现。
最佳水声程等于：
图二
18、在锻件超声波探伤中，调节灵敏度的常用方法有哪几种？
各适用于什么情况？
答：
调节锻件探伤灵敏度的方法有两种，一是利用锻件底波来调节，另一是利用试块来调节。
1）当锻件被探部位厚度X≥3N且锻件具有平行底面或圆柱曲底面时，常用底波来调节探伤灵敏度。
2）试块调节法：
当锻件的厚度X＜3N或由于几何形状所限或底面粗糙时，应利用具有人工缺陷的试块来调节。
19、铸件超声波探伤，一般选用较低的频率的原因是什么？
答：
由于铸件组织不均匀、不致密、晶粒比较粗大、表面较粗糙，超声波的可穿透性差，杂波干扰较严重。
故在铸件探伤时，若采用较高频率，将会引起严重衰减，示波屏出现大量草状回波，使信噪比明显下降，超声波穿透能力显著降低。
为避免上术现象，故铸件超声波探伤时宜选用较低频率。
20、横波探伤焊缝时，选择探头K值应依据哪些原则？
答：
探头K值的选择应从以下三个方面考虑：
（1）使声束能扫查到整个焊缝截面；
（2）使声束中心线尽量与主要危险缺陷垂直；使声束中心线尽量与焊缝坡口面垂直，便于发现坡口面上的未溶合等危险性缺陷；
（3）保证有足够的探伤灵敏度。
21、焊缝探伤时，测定缺陷指示长度的方法有哪几种？
各适用于什么情况？
答：
根据CB/T 3559-94标准规定，测定缺陷指示长度的方法有：
⑴缺陷回波位于ARL线和DRL线之间，且只有一个峰值，以降低6dB相对灵敏度法测定。
若有多个峰值，则以端点峰值降低6dB相对灵敏度法测定；
⑵缺陷回波位于DRL线和MRL线之间，且只有一个峰值，用峰值降至MRL线的绝对灵敏度法测定，若有多个峰值，则以端点峰值降至MRL线的绝对灵敏度法测定。
22、简述钢板探伤时引起的底波消失的几种原因？
答：
⑴探伤灵敏度调的太低；
⑵探头耦合不好（钢板表面有氧化皮和浮锈，钢板表面太粗糙等）；
⑶探头损坏；
⑷探头线断路；
⑸仪器接收电路有故障；
⑹钢板晶粒粗大；
⑺钢板中有严重的密集缺陷；
⑻钢板中存在大于声束截面的缺陷；
⑼钢板底面太粗糙或锈蚀严重。
二、计算题：
1、用2.5MHz，Φ20直探头检测厚度300mm的锻钢件，技术条件规定≥Ф2当量缺陷不漏检，利用工件底面如何调节检测灵敏度？
在此灵敏度下发现距检测面200mm处有一缺陷，其最高回波为15dB，问此缺陷平底孔当量？
解：
A.调灵敏度:
； 3N＝127.2＜200
故可用声压公式计算。
灵敏度调节步骤：
1）将完好部位底波调到基准波高（如80%）；
2）再增益41ｄB则探伤灵敏度调节好。
B.求缺陷当量:
答：
缺陷的当量平底孔尺寸为φ3.2mm。
2、用2.5MHz，Φ14直探头检测厚度300mm的锻钢件，技术条件规定≥Ф2当量缺陷不漏检，材料衰减系数为0.02dB/mm，利用工件底面如何调节检测灵敏度？
在此灵敏度下发现距检测面200mm处有一缺陷，其最高回波为22dB，问此缺陷平底孔当量？
解：
A.调灵敏度:
3N＝63＜300
故可用声压公式计算:
灵敏度调节步骤:
1）将完好部位底波调到基准波高（如80%）;
2）再增益41ｄB则探伤灵敏度调节好。
B.求缺陷当量:
答：
缺陷的当量平底孔尺寸为φ3.8mm。
3、用2.5B20Z直探头检测厚度为300mm的钢锻件（CL=5900m/s），衰减系数α=0.01dB.
（1）如用试块（衰减可忽略）上的深200mm，Ф=4mm平底孔调节探伤灵敏度（Ф=2mm），两者的波高dB差为多少？
（2）如果用厚度为200mm的试块（锻件与试块衰减相同，但耦合差5dB）底波调节探伤灵敏度（Ф=2mm），试计算两者反射波高差多少dB？
解：
A.
3N＝127.2＜200
故可用声压公式计算:
答：
两者的波高相差25dB。
B.
ΔdB2=5dB
ΔdB=ΔdB2+ΔdB1=52dB
答：
两者反射波高差为52dB。
4、仪器测距标度已校正为每格相当于钢中横波声程20mm，现用折射角为45º的斜探头探测厚度为40mm合金焊缝，发现一缺陷显示在8标度上，求缺陷的声程、水平、垂直距离。
（CS钢=3230m/s、CS合=3840m/s）
解：
A.
;
;β合=57.2º
K合=1.55
钢中声程20mm相当于合金的声程:
缺陷声程:
S合=23.8×8=190.4mm
缺陷水平:
L=S合·sin57.2=160mm
缺陷垂直:
y=S合·cos57.2=103mm
缺陷埋藏深度为:
h=y-2T合=103-2×40=23mm
答:
缺陷的声程为190.4mm,缺陷水平距离为160mm,缺陷深度为23mm。
B.
;
;β合=57.2º
缺陷水平:
L=S合·sin57.2=160mm
缺陷埋藏深度为:
h=S合·cos57.2-2T=103-2×40=23mm
答:
缺陷的声程为190mm,缺陷水平距离为160mm,缺陷深度为23mm。
5、板厚20mm的焊缝，外表面焊缝宽度30mm，内表面焊缝宽度20mm，用前沿距离18mm的斜探头探伤，为保证声束中心能扫查到整个焊缝，探头K值应如何选择？
解：
不漏检的条件是：
K≥（a+b+l0）/T
由图三可推导上述公式：
d1+d2≤T，即（a+l0）/K+b/K≤T，K≥（a+b+l0）/T
如图四,当d1+d2≥T时,就存在探测不到区域,此时的K值就不适用.
由题知：
a=15mm，b=10mm，l0=18mm，T=20mm
K≥（15+10+18）/20=2.15
答:
探头K值应选择大于等于2.15.
6、用5P10X12K2.5探头检测板厚T=20mm的钢焊缝，扫描按水平1：
1调节，探伤时在水平刻度40和70mm处各发现缺陷1个，试分别求这两个缺陷的深度？
解:
h1=L1/K=40/2.5=16mm
h2=2T-L2/K=2×20-70/2.5=40-28=12mm
答:
水平刻度40的缺陷深度为16mm;水平刻度70的缺陷深度为12mm。
7、检验板厚T=100mm钢焊缝，采用前沿均为15mm的两个2.5P13×13K1探头作串列扫查。
发现缺陷时，后一个探头的前沿到串列基准线的距离为45mm。
试计算缺陷的深度和简化水平距离？
解:
由图五可知：
两个串列探头的入射点间的距离y=2×（45+15）=120mm
依据GB11345标准规定：
串列探伤时缺陷位置是：
缺陷的水平距离为：
缺陷的深度为：
缺陷的简化水平距离为：
答：
缺陷的深度为40mm，简化水平距离为25mm。
8、对钛/钢复合板，在复层一侧作接触法检测。
已知钛与钢的声阻抗差约为40%，试计算复合层界面回波与底波相差多少dB？
解:
设钢的声阻抗为Z2=1,则钛的声阻抗为Z1=0.6.
答:
复合层界面回波与底波相差11.5dB。
9、计算5P14SJ探头在水中的指向角和近场区长度？
（水：
CL=1500m/s）
解：
答：
5P14SJ探头在水中的指向角为1.5°,近场区长度为163mm。
10、用5MHzΦ20直探头检测厚度为20mm的钢板，B1的高度为43dB，B6的高度为28dB，设往复一次的反射损失为2dB，求该材料衰减系数（扩散损失不计）。
解：
已知：
m=1，n=6，T=20mm，δ=5×2dB=10dB
答：
该材料的衰减系数为0.025dB/mm。
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