前言：今天的小課堂我們要講的是五種常規無損檢測方法中的一種超聲波檢測(UT)。超聲波檢測適用于金屬、非金屬和復合材料等多種試件的無損檢測，缺陷定位準確，檢測成本低，速度快，設備輕便。

 

　　視頻：超聲波探傷原理簡介

 

 

 

　　一、原理與簡介

 

　　超聲波探傷是利用超聲能透入金屬材料的深處，并由一截面進入另一截面時，在界面邊緣發生反射的特點來檢查零件缺陷的一種方法，當超聲波束自零件表面由探頭通至金屬內部，遇到缺陷與零件底面時就分別發生反射波，在熒光屏上形成脈沖波形，可以通過這些脈沖波形來判斷缺陷位置和大小。

 

　　圖：超聲探傷原理示意圖

 

 

　　超聲波檢測按照其原理可分為缺陷回波法、穿透法、共振法。按波形分可分為縱波、橫波、表面波和板波等。縱波是用來探測金屬鑄錠、坯料、中厚板、大型鍛件和形狀比較簡單的制件中所存在的缺陷；橫波是探測管材中的周向和軸向裂縫、劃傷、焊縫中的氣孔、夾渣、裂縫、未焊透等缺陷；表面波可探測形狀簡單的鑄件上的表面缺陷；板波可探測薄板中的缺陷。

 

　　圖：縱波&橫波示意圖

 

 

　　二、檢測過程

 

　　超聲檢測方法可采用多種檢測技術，每種檢測技術在實施過程中，都有其需要考慮的特殊問題，其檢測過程也各有特點。但各種超聲檢測技術又都存在著通用的技術問題。其檢測過程也大致可分為以下幾步：

 

 

　　1、試件的準備

 

　　為了提高檢測結果的可靠性，應對受檢件的材料牌號、性能，制造方法和工藝特點，影響其使用性能的缺陷種類及形成原因、缺陷的可達可能取向及大小、受檢部位受力狀態及檢收標準進行了解。

 

　　2、檢測條件的確定，包括超聲波檢測儀、探頭、試塊等的選擇

 

　　入射方向的選擇應使聲束中心線與缺陷延伸平面，特別是與可達受力方向垂直的缺陷面盡可能地接近垂直，并力求得到缺陷可達信號，此外，為避免被探工件形狀和結構可能產生反射或變型信號對缺陷的判別造成困難，入射方向還應選擇在不會出現這些干擾信號的方向上。必要時應從正、反兩面進行檢查。

 

 

　　探頭的選擇也是尤為重要的。作為超聲檢測的重要工具，探頭的種類很多，結構型式也各不相同。檢測前應根據被檢對象的形狀、衰減情況和技術要求來選擇探頭。探頭的選擇包括選擇探頭型式、頻率、晶片尺寸和斜探頭的折射角(K值)等。一般根據工件的形狀和可能出現缺陷的部位、方向等條件來選擇探傷方法，一旦方法確定，應采用什么型式的探頭也就確定了。

 

 

　　3、檢測儀器的調整

 

　　在儀器開始使用時，對儀器的水平線性和垂直線性進行測定。時基線刻度可按比例調節為代表脈沖回波的水平距離、深度或聲程。

 

　　4、掃查

 

　　掃查一般考慮兩個原則，一是保證試件的整個檢查區有足夠的聲束覆蓋以避漏檢；二是掃查過程中聲束入射方向始終符合所規定的要求。一般標準都規定掃查速度不得大于150mm／s。且在掃查過程中應給探頭以適當的和一致的壓力，保持探頭移動平穩，掃查過程中，探頭的方向應嚴格按照掃查方式的規定(斜射探頭尤應注意)。

 

 

　　因為探頭移動方向的改變對于單探頭探傷，將因入射波的方向改變而使缺陷檢出靈敏度變化；對于雙探頭法探傷，則可使反射或透射波不能為另一探頭接收。所以為免漏檢，每次掃查應有一定比例的聲束覆蓋率。

 

　　5、缺陷的評定

 

　　缺陷的具體評定方法，這里我們就省略了。有興趣的朋友可以查閱對應的國家標準。

 

　　6、結果記錄與報告的編寫

 

　　三、優缺點

 

　　1、主要優點

 

　　穿透能力強，探測深度可達數米；靈敏度高，可發現與直徑約十分之幾毫米的空氣隙反射能力相當的反射體；在確定內部反射體的位向、大小、形狀及等方面較為準確；可立即提供缺陷檢驗結果；操作安全，設備輕便。

 

　　2、主要缺點

 

　　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，對粗糙、形狀不規則、小、薄或非均質材料難以檢查；對所發現缺陷作十分準確的定性、定量表征仍有困難；不適合有空腔的結構。

 

 

　　內容摘自：檢驗在線公眾號，更多有關金屬探傷內容可以參考《金屬硬度檢測方法有哪些？》一文。