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超聲波探傷的工作原理及要點-【超聲相控陣廠家關注】

    【超聲相控陣廠家關注】超聲波探傷是利用超聲波在物體中傳幫帶一些物理特性來發現物體內部的不連續性,即缺陷或傷的一種方法,是無損檢驗一種重要手段。超聲波在鋼材中的穿透能力很強,對于平面狀缺陷,盡管有得缺陷很深,只要超聲波直射到缺陷面,都能得到很高的缺陷波。目前我國廣為采用的超聲波探傷方法按超聲波的類型可分為縱波、橫波和表面波探傷。


    超聲波探傷的優點是檢測厚度大、靈敏度高、速度快、成本低、對人體無害,能對缺陷進行定位和定量。然而,超聲波探傷對缺陷的顯示不直觀,探傷技術難度大,容易受到主、客觀因素的影響,以及探傷結果不便保存等,使超聲波探傷也有其局限性。由于超聲探傷是靠超聲波在缺陷處反射波在熒光屏上形成的信號來判定缺陷的性質和當量的,比較抽象,并且受到很多的干擾信號影響,給超聲探傷造成了一定的難度。


    斜探頭K值得測量及影響


    分析距離、孔徑、K值和溫度等影響斜探頭K值測量精度的因素。實驗表明,小孔徑測量K值精度比大孔徑高;大K值探頭易造成測量誤差,最佳測量距離為1~3倍近場區,環境溫度的影響不容忽視。


    在用斜探頭對焊縫進行超聲波探傷時,斜探頭的K值精度直接影響到缺陷的定位精度。由于斜探頭的實際K值與出廠時標稱K值往往有些偏差;并且在使用一段時間后,由于探頭表有機玻璃的磨損,也會造成探頭K值的變化,當探頭出現前磨時,折射角變小,K值變小;當探頭出現后磨時,折射角變大,K值變大;溫度對探頭K值的影響也很大,一般探頭的K值是在室溫下測定的,在溫差大的天氣下探傷時,應注意及時測定探頭的K值,以免誤測,高溫探傷時,必須使用高溫探頭。所以在實際使用中,每次探傷前都要對探頭的K值進行一次校核。

超聲波相關

    缺陷的估判


    缺陷檢出后,應在不同的方向上對其進行探測。


    缺陷類型及其識別


    1.點狀缺陷點狀缺陷是指氣孔或小夾渣等小缺陷,大多呈,球形,也有不規則形狀,屬于小的體積性缺陷。從不同方向探測,缺陷回波無明顯變化。點狀缺陷包括氣孔和點狀夾渣。氣孔和點狀夾渣的缺陷回波高度低,波形比較穩定,從各方向探測,反射波高大致相同,但是稍微一移動探頭缺陷波就消失。


    2.線狀缺陷這種缺陷可測指示長度,但不易測其斷面尺寸(高度和寬度),如線狀夾渣、未焊透或未熔合等,在長度方向也可能是間斷的,如鏈狀夾渣或斷續未焊透或斷續未熔合等。探頭對準這類缺陷前后左右掃查時,只要信號不明顯斷開較大距離,缺陷基本連續,如在長度方向缺陷波明顯降落,則可能是斷續的,應在明顯斷開的位置附近進一步作移動和環繞掃查,如觀察到垂直方向附近波高迅速降落,且無明顯的二次回波,則證明缺陷是斷續的。


    3.平面狀缺陷這種缺陷有長度和明顯的自身高度,表面既有光滑的,也有粗糙的,如裂紋、面狀未熔合或面狀未焊透等。對表面光滑的缺陷作轉動和環繞掃查時,在與缺陷平面相垂直方向的兩側,回波高度迅速降落。在與缺陷平面相垂直方向兩側回波高度呈不規則變化。從不同方向探測,缺陷回波顯著不同,在垂直于缺陷方向探測,缺陷回波高,在平行于缺陷方向探測,則缺陷回波高,在平行于缺陷方向探測,則缺陷回波低。這類缺陷回波高度較大、波幅寬、會出現多峰。探頭移動時,反射波連續出現,波幅有變動,探頭轉動時波峰有上下錯動的現象。


    4.多重缺陷這是一群缺陷的集合,每個小缺陷彼此之間相隔距離很近,用超聲波探傷無法單獨對每個小缺陷單獨定位和定量,如密集氣孔或再熱裂紋等。探頭對準這類缺陷作左右、前后掃查時,由各反射信號此起彼伏,密集缺陷所產生的回波信號顯示動態波形。從掃描線上顯示的回波位置可大致判斷缺陷密集范圍。根據回波的不規則性,結合轉動和環繞掃查,可大致判斷密集缺陷是一群球形狀缺陷還是具有多個反射面的平面型點狀反射體,如從不同方向、用不同角度測出的回波高度有明顯變化,從而可將密集氣孔與具有多個反射面的裂紋區分開來。


    (二)、幾種常見缺陷


    1.咬邊這種缺陷反射波一般出現在一次與二次波的前邊。當探頭在焊縫兩側探傷時,一般都能發現,在探頭移動到出現最高反射信號處固定時,用手指沾取偶合劑輕輕的敲打焊縫邊緣,若發現信號有明顯的跳動,則此缺陷波為咬邊反射信號。


    2.裂紋一般裂紋的回波高度較大,波幅寬,會出現多峰。探頭平移時,反射波連續出現,波幅有變動;探頭轉動時,波峰有上下錯動現象。另外,裂紋也易出現在焊縫熱影響區,而且裂紋多垂直于焊縫,探傷時,應在平行于焊縫的方向掃查。如果有裂紋,超聲波能直射至裂紋,便于發現。


    3.未焊透這種缺陷是由于焊縫金屬沒有添到接頭根部而形成。分布在焊縫根部,兩端較純,有一定的長度,屬于平面狀缺陷。當探頭平移時,未焊透反射波波形穩定;從焊縫兩側探傷,均能得到大致相同的反射波型。


    4.未熔合焊接時,焊道與母材之間或焊道與焊道之間未完全熔化結合的部分叫做未熔合。當超聲波垂直入射到缺陷表面時,回波較大,若探傷方法和折射角選擇不當,就有可能漏檢。未熔合反射波的特征是:探頭平移時,波形較穩定:兩側探測時,反射波幅不同,有時只能在一側探到。


    三、偽缺陷波的判別


    我們在焊縫超聲波探傷中,經常會遇到熒光屏上除了出現缺陷波以外,還會出現很多的偽缺陷波,它并非由于缺陷造成的,因此很容易誤判。常見的偽缺陷有以下幾種:


    儀器雜波


    在不接探頭的情況下,由于儀器的性能不良,探頭靈敏度調節過高時,熒光屏上會出現單峰或者多峰的波形。接上探頭工作時,此波形在熒光屏上的位置不變,降低靈敏度時波形就會消失,這種雜波比較好區分,不會對探傷帶來太大的影響。


    2、探頭雜波


    當探頭吸收塊吸收不良時,會在始波后出現一些雜波。當斜探頭有機玻璃斜契設計不合理時,聲波在有機玻璃內的反射回到晶片,也會引起一些雜波。這種波形在熒光屏上顯示出脈沖幅度很高、很寬的信號,無論探頭是否接觸工作,它都存在,且位置不會隨著探頭的移動而移動,此種假信號很容易識別。


    3、表面粗糙引起的干擾信號


    由于表面粗糙度對耦合有很明顯的不良影響,即探傷時聲速中心軸方向的聲壓降低,而橫向散射分量增大。如果垂直于底面的橫向分量足夠大的話,則有可能接收到來自于底面的反射波,這些信號位于探測深度內,干擾了探測的正常進行。同時,由于主聲束軸線上聲壓的減小,實際上也降低了探測靈敏度。因此必須對表面進行處理,改善表面狀況,以減少干擾信號的產生,提高探傷質量。


    4、焊縫上下錯位引起的反射波


    板材在加工破口時,上下刨得不對稱或焊接時焊偏會造成上下層焊縫錯位。由于焊縫上下焊偏,造成在一側探傷時,焊角反射波很像焊縫內缺陷,當移到另一側時,一次波前沒有反射波。


    5、焊縫表面溝槽引起的反射波


    射波在鋼管現場對接焊縫中出現較多,由于鋼管長度偏差,加上多層結構的累積誤差,使部分鋼管柱對接時焊縫寬度過大,多道施焊使焊縫表面形成一道道焊痕。當超聲波掃查到焊縫時,會引起焊痕反射,該反射波信號不強烈、遲鈍,一般出現在一、二次底波稍偏后位置。識別方法是將探頭固定不動,用手沾耦合劑輕輕拍打焊痕處,該波則輕輕跳動。


    6、耦合劑反射波


    理論上要求耦合層厚度為半徑長的整數倍,若耦合劑過于粘稠、流動性不好、耦合層厚度太厚,容易堆積在探頭前部,從壓電晶片反射的縱波有一部分轉換成表面波,造成反射信號,用手輕輕抹掉探頭前部的耦合劑,該波即會消失


    無損檢測是一門跨學科的技術,其特點就是在不破壞構件材質和性能的條件下檢測構件的特征質量。超聲波探傷是無損探傷的主要方法之一,在實際無損探傷中得到廣泛的應用。各種無損檢測方法和破壞性方法相結合。對于鋼管熱影響區反射信號超標,如不能準確判斷缺陷性質,可采用射線拍片進行確認,為弄清缺陷性質,位于管端的可取樣分析。


    廣州多浦樂電子科技有限公司是一家專注于超聲設備及超聲換能器(探頭)研發、產品包括相控陣超聲探頭,相控陣超聲板卡,相控陣掃查器,超聲自動化設備等,制造的高新技術企業,致力于打造世界一流的超聲品牌!


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