超声检测应用.pptx

2-2-4 超声检测应用超声检测应用 (1)锻件检测锻件检测 锻锻件件中中缺缺点点大大致致分分为为由由铸铸锭锭中中缺缺点点引引发发和和铸铸造造过程中所产生两种类型，常见缺点以下。过程中所产生两种类型，常见缺点以下。A 缩缩孔孔 铸铸锭锭冷冷却却收收缩缩时时形形成成孔孔洞洞，铸铸造造前前切切头头量量不不足足而而残残留留下下来来，常常见见于于轴轴类类锻锻件件一一端端、并并位位于横截面中心，含有较大体积和轴向长度。于横截面中心，含有较大体积和轴向长度。超声检测应用第1页 B 缩松缩松 铸锭冷却收缩时形成不致密和小孔穴，铸锭冷却收缩时形成不致密和小孔穴，单个尺寸很小，呈弥散分布，当锻件锻压比不足单个尺寸很小，呈弥散分布，当锻件锻压比不足时未能焊合，这种缺点普通也在锻件中心。时未能焊合，这种缺点普通也在锻件中心。C 夹夹杂杂物物 依依据据其其起起源源和和牲牲质质可可分分为为：内内在在非非金金属属夹夹杂杂物物、外外来来非非金金属属夹夹杂杂物物和和金金属属夹夹杂杂物物。内内在在非非金金属属夹夹杂杂物物尺尺寸寸较较小小，常常被被钢钢液液漂漂浮浮、位位于于钢钢锭锭最最终终凝凝固固区区域域。外外来来非非金金属属夹夹杂杂物物尺尺寸寸较较大大，位置不固定。位置不固定。超声检测应用第2页 D 裂纹裂纹 裂纹种类甚多，形成原因不一，有是缩裂纹种类甚多，形成原因不一，有是缩孔残余在铸造时扩大而形成裂纹，有是铸造加热孔残余在铸造时扩大而形成裂纹，有是铸造加热不妥或工艺不妥不妥或工艺不妥(如加热温度过高，加热速度过如加热温度过高，加热速度过快，变形不均匀等快，变形不均匀等)而形成裂纹。而形成裂纹。有有是是热热处处理理过过程程中中形形成成裂裂纹纹，如如淬淬火火时时加加热热温温度度过过高高，使使钢钢组组织织粗粗大大，淬淬火火时时可可能能产产生生裂裂纹纹。冷冷却却不不妥妥也也轻轻易易引引发发开开裂裂，淬淬火火后后不不及及时时回回火火或或回火不妥也产生裂纹，甚至在严重时会自行炸裂。回火不妥也产生裂纹，甚至在严重时会自行炸裂。超声检测应用第3页 锻锻件件超超声声波波检检测测，可可分分为为早早期期检检测测、验验收收检检测测和维护性检测和维护性检测3种。种。早早期期检检测测，是是在在锻锻坯坯经经粗粗加加工工后后，全全方方面面或或在在轻易产生缺点部位上进行。轻易产生缺点部位上进行。验收性检测，是在加工、热处理后全方面进行。验收性检测，是在加工、热处理后全方面进行。维维护护性性检检测测，是是工工件件使使用用运运行行一一定定时时间间后后，定定时在应力最大部位上进行。时在应力最大部位上进行。出出于于锻锻件件在在使使用用过过程程中中普普通通所所负负担担负负荷荷都都很很高高，所以对探伤要求比较严格。所以对探伤要求比较严格。超声检测应用第4页 为为了了确确保保探探头头和和工工件件表表面面接接触触良良好好，被被探探表表面面最好经过机械加工，使表面粗糙度到达要求。最好经过机械加工，使表面粗糙度到达要求。如如不不能能进进行行机机械械加加工工，工工件件被被检检表表面面也也应应该该用用砂砂轮轮或或其其它它工工具具打打磨磨，除除掉掉表表面面氧氧化化皮皮、油油污污、锈蚀和斑痕等不利于超声检测障碍物。锈蚀和斑痕等不利于超声检测障碍物。在在锻锻件件超超声声检检测测中中，发发觉觉缺缺点点能能力力与与缺缺点点在在工工件件中中取取向向关关系系极极大大，在在检检测测前前必必须须熟熟悉悉锻锻件件加加工工艺艺，分分析析缺缺点点在在锻锻件件中中存存在在形形式式，并并选选取取最最正正确确探测面。探测面。超声检测应用第5页普普通通锻锻件件中中缺缺点点方方向向与与锻锻压压方方向向垂垂直直，对对于于轴轴类类锻锻件件主主要要以以圆圆周周方方向向探探测测为为主主，必必要要时时也也可可从从两两端端面面探探测测。对对于于方方形形锻锻件件，必必须须在在互互为为90o两两个个面面上上进进行行探探测测。大大型型锻锻件件最最正正确确探探测测面面与与锻锻压压方方向关系如图所表示。向关系如图所表示。超声检测应用第6页 大大型型锻锻件件在在热热处处理理前前因因为为晶晶粒粒粗粗大大，只只能能采采取取频频率率为为0.51MHz探探头头检检测测，而而淬淬火火、回回火火后则可用后则可用25MHz频率。频率。国国内内惯惯用用检检测测频频率率是是2.5MHz，国国外外惯惯用用为为22.5MHz。用用得得最最广广泛泛探探伤伤方方法法是是纵纵波波脉脉冲冲反反射射法法，必必要要时时对对径径向向缺缺点点也也可可用用斜斜探探头头作作横横波波检检测。测。超声检测应用第7页 对对于于加加工工中中锻锻件件，应应在在尚尚为为简简单单形形状状时时进进行行主主要要检检测测工工作作，也也即即在在切切削削出出轮轮廓廓、沟沟槽槽加加工工和多道加工等工序前进行检测。和多道加工等工序前进行检测。锻锻件件中中最最常常见见缺缺点点是是非非金金属属夹夹杂杂与与裂裂纹纹，这这两两种种缺缺点点在在检检测测中中仅仅用用反反射射波波高高度度和和缺缺点点深深度度指指示示比比较较难难以以区区分分，还还必必须须从从移移动动探探头头时时得得到到图形改变来补充。图形改变来补充。超声检测应用第8页 夹夹杂杂物物普普通通位位于于锻锻件件中中心心部部位位或或环环状状部部位位，其其波波型型大大多多表表现现为为数数量量很很多多、大大小小不不一一密密集集反反射射波波。裂裂纹纹普普通通更更规规则则、更更分分散散，其其大大小小比比非非金属夹杂物均匀，而且与铸造方向相关。金属夹杂物均匀，而且与铸造方向相关。与与夹夹杂杂物物相相比比，裂裂纹纹反反射射波波间间基基线线显显著著地地分分开开。裂裂纹纹区区反反射射波波衰衰减减显显著著，为为了了使使差差异异更更显显著，有时采取著，有时采取5MHz频率。频率。超声检测应用第9页 轴轴类类锻锻件件、运运转转时时转转速速很很高高，承承受受较较大大载载荷荷如如发发动动机机主主轴轴、汽汽轮轮机机及及发发电电机机转转子子轴轴以以及及柴柴油机曲轴等。油机曲轴等。为为确确保保轴轴类类锻锻能能正正常常工工作作，必必须须用用超超声声检检测测其其内内部部缺缺点点，所所用用频频率率通通常常为为2.5MHz，用用直直探探头头在在轴轴圆圆周周上上进进行行检检测测，可可有有效效地地检检测测轴轴内内部部缺缺点。点。超声检测应用第10页 当当用用斜斜探探头头在在圆圆周周方方向向检检测测时时，能能够够有有效效地地发觉径向缺点，尤其是靠近轴表面裂纹。发觉径向缺点，尤其是靠近轴表面裂纹。为为了了便便于于维维护护检检测测，惯惯用用直直探探头头在在轴轴端端面面探探测测，但但有有时时要要配配合合小小角角度度纵纵波波探探头头，能能够够取取得得较满意结果。较满意结果。超声检测应用第11页 大大型型锻锻件件生生产产工工序序多多，周周期期长长，如如能能用用毛毛面面探探伤伤判判定定其其成成废废，则则可可节节约约大大量量机机加加工工工工时时和和及及早早重新投料。重新投料。若若能能查查明明其其规规律律和和性性质质，及及时时采采取取方方法法，方方便便在在以以后后加加工工中中去去掉掉这这些些缺缺点点，及及时时挽挽救救有有缺缺点点产产品，则有很大意义。品，则有很大意义。锻锻件件毛毛面面探探伤伤困困难难在在于于表表面面有有较较厚厚氧氧化化皮皮和和表表面粗糙度已超出声波波长，造成超声散射。面粗糙度已超出声波波长，造成超声散射。处处理理方方法法是是采采取取非非接接触触电电磁磁超超声声检检测测或或采采取取低低频和大直径聚焦声束法。频和大直径聚焦声束法。超声检测应用第12页(2)铸件检测铸件检测 铸铸件件缺缺点点大大多多是是在在凝凝固固过过程程不不一一样样阶阶段段产产生生，在在凝凝固固时时从从金金属属液液中中排排出出气气体体以以及及从从铸铸型型中中发发生气体进入铸件形成针孔和气孔。生气体进入铸件形成针孔和气孔。针针孔孔和和气气孔孔普普通通都都发发生生在在其其吸吸附附物物或或发发生生源源附近，也有是因浇注不善引发。附近，也有是因浇注不善引发。金金属属凝凝固固时时，因因为为收收缩缩会会形形成成缩缩孔孔和和缩缩松松，缩孔是因金属液不能充分补充而产生。缩孔是因金属液不能充分补充而产生。超声检测应用第13页 缩缩松松是是分分散散缩缩孔孔，在在工工件件中中表表现现为为多多孔孔性性疏疏松部分。松部分。砂砂眼眼与与渣渣眼眼大大多多是是因因为为浇浇注注系系统统设设计计不不妥妥形形成成，砂砂型型不不均均匀匀、浇浇注注时时除除渣渣不不够够、操操作作不不妥妥等也都可能形成砂眼或渣眼。等也都可能形成砂眼或渣眼。铸铸件件各各部部分分冷冷却却速速度度不不一一样样，其其热热应应力力超超出出材材料料强强度度时时铸铸件件产产生生裂裂纹纹，裂裂纹纹发发生生在在应应力力最最大部位，可能在表面，也可能在内部。大部位，可能在表面，也可能在内部。超声检测应用第14页 与与锻锻件件相相比比，铸铸件件内内部部晶晶粒粒普普通通比比较较粗粗大大，组组织不均匀、不致密。织不均匀、不致密。所所以以超超声声波波在在铸铸件件中中传传输输时时衰衰减减比比较较大大，穿穿透透性能较差。性能较差。因因为为粗粗大大晶晶粒粒对对超超声声波波散散射射作作用用，在在荧荧光光屏屏上上会出观很多杂乱晶界反射。会出观很多杂乱晶界反射。铸铸件件铸铸态态表表面面比比较较粗粗糙糙，不不轻轻易易得得到到良良好好声声耦耦合合，所所以以铸铸件件检检测测灵灵敏敏度度比比较较低低，难难以以检检出出比比较较小缺点。小缺点。超声检测应用第15页 而而生生产产中中往往往往要要求求铸铸件件处处于于毛毛面面状状态态就就进进行行探探伤，所以比较困难。伤，所以比较困难。铸铸件件晶晶粒粒粗粗大大和和组组织织不不致致密密造造成成声声能能极极大大衰衰减减，所所以以，与与其其它它工工件件不不一一样样是是必必须须尤尤其其注注意意材材料料衰衰减系数。减系数。伴伴随随晶晶粒粒粗粗大大，金金属属结结晶晶方方向向上上弹弹性性各各向向异异性性变变得得显显著著，使使不不一一样样方方向向上上声声速速造造成成差差异异，最最大大甚至可达甚至可达5.5%。而而且且，铸铸件件内内不不一一样样位位置置上上组组织织致致密密性性也也不不一一致，使铸件超声检测时定位困难。致，使铸件超声检测时定位困难。超声检测应用第16页 另另外外与与锻锻件件相相比比，铸铸件件中中存存在在缺缺点点种种类类和和形形状状也更为多样。也更为多样。尽尽管管如如此此，伴伴随随科科学学技技术术不不停停发发展展，对对铸铸件件质质量要求也愈来愈高。量要求也愈来愈高。为为提提升升铸铸件件超超声声检检测测可可靠靠性性，研研究究超超声声波波在在铸铸件件粗粗大大晶晶粒粒组组织织中中传传输输机机理理和和铸铸造造缺缺点点检检测测方方法法，已经成为热门研究课题。已经成为热门研究课题。超声检测应用第17页 铸铸件件中中铸铸钢钢件件超超声声检检测测相相对对比比较较轻轻易易，这这是是因因为为普普通通铸铸钢钢件件中中衰衰减减不不是是尤尤其其大大，所所以以声声穿穿透透性还是能够。性还是能够。因因为为铸铸钢钢件件生生产产工工艺艺较较锻锻件件简简单单，因因而而由由缺缺点点波波形形来来判判断断缺缺点点性性质质也也比比较较轻轻易易，能能够够依依据据对对缺缺点点波波形形和和加加工工工工艺艺所所作作综综合合分分析析来来判判断断缺缺点性质。点性质。超声检测应用第18页 用用超超声声波波检检测测奥奥氏氏体体铸铸钢钢件件比比较较困困难难，因因为为它它晶晶粒粒粗粗大大，晶晶界界反反射射出出现现林林状状回回波波使使缺缺点点反反射射波波受受到到干干涉涉。当当前前比比较较有有效效方方法法是是采采取取窄窄脉脉冲探头和聚焦探头。冲探头和聚焦探头。与与铸铸钢钢件件相相比比，超超声声波波对对铸铸铁铁工工件件穿穿透透性性较较差，轻易产生林状回波，探伤比较困难。差，轻易产生林状回波，探伤比较困难。不不过过不不一一样样铸铸铁铁件件对对超超声声波波穿穿透透性性影影响响不不一一样样，灰灰口口铸铸铁铁因因为为有有粗粗大大片片状状石石墨墨，超超声声穿穿透透性极差，探伤非常困难。性极差，探伤非常困难。超声检测应用第19页 球球墨墨铸铸铁铁球球状状石石墨墨对对超超声声穿穿透透性性影影响响就就小小一一些些，白白口口铁铁超超声声穿穿透透性性相相对对最最好好，甚甚至至频频率率高高一些也能探伤。一些也能探伤。当当前前球球墨墨铸铸铁铁超超声声检检测测比比普普遍遍，而而且且能能够够评评定其内部组织情况。定其内部组织情况。超声检测应用第20页 有有色色金金属属铸铸件件种种类类繁繁多多，其其缺缺点点存存在在情情况况也也就就更为多样，与铸钢件相比，探伤困难较大。更为多样，与铸钢件相比，探伤困难较大。尤尤其其是是被被检检材材料料与与内内部部缺缺点点之之间间，特特征征阻阻抗抗差差异小，缺点反射率较低，检测更为困难。异小，缺点反射率较低，检测更为困难。铝铝合合金金铸铸件件各各向向异异性性很很小小，所所以以尽尽管管有有时时晶晶粒很粗大，但仍能进行超声检测。粒很粗大，但仍能进行超声检测。超声检测应用第21页 在在试试铸铸时时可可用用超超声声来来确确定定有有规规则则重重复复发发生生缺缺点位置，以此来确定浇注系统位置与数量。点位置，以此来确定浇注系统位置与数量。对对于于主主要要铸铸件件，设设计计时时应应在在关关键键处处准准备备有有平平坦接触面，用于超声检测。坦接触面，用于超声检测。铸铸件件探探伤伤效效果果与与所所用用探探头头亲亲密密相相关关，在在不不一一样情况下应选取不一样类型探头。样情况下应选取不一样类型探头。超声检测应用第22页 另另外外对对不不一一样样铸铸造造合合金金来来说说，超超声声波波衰衰减减情情况况也相差很大。也相差很大。评评价价结结晶晶组组织织对对衰衰减减影影响响比比较较困困难难，除除晶晶粒粒度度和各向异性影响外，还有很多其它原因。和各向异性影响外，还有很多其它原因。不不一一样样材材料料衰衰减减排排列列为为Mg、Al、Fe、Cu、Pb、黄铜、黄铜、黄铜，黄铜，衰减依次增大。衰减依次增大。铸造组织经冷加工或热加工后，比如铸造、轧铸造组织经冷加工或热加工后，比如铸造、轧制和挤压等，声衰减就显著减小。制和挤压等，声衰减就显著减小。超声检测应用第23页 以以球球墨墨铸铸铁铁连连杆杆为为例例，采采取取频频率率为为2.5MHz，直径为直径为12mm探头，进行超声检测。探头，进行超声检测。该该连连杆杆质质量量可可按按探探伤伤结结果果分分为为7个个等等级级，6级级质质量最好，量最好，0级最差。级最差。超声检测应用第24页 0 级级：无无后后面面回回波波、缺缺点点(缩缩松松和和夹夹杂杂物物)面面积积大于等于大于等于3015(mm)。1级级：只只有有一一次次后后面面超超声声回回波波，此此时时缺缺点点面面积积在在1010(mm)左右。左右。超声检测应用第25页 2级级：只只有有2次次后后面面超超声声回回波波，此此时时缺缺点点面面积积在在510(mm)左右。左右。3级级：只只有有3次次后后面面超超声声回回波波、此此时时缺缺点点面面积积呈呈分散分布。分散分布。超声检测应用第26页 4级：有级：有4次后面回波，有次后面回波，有45个小缺点。个小缺点。5级：有级：有5次后面回波，有次后面回波，有1 2个小缺点。个小缺点。6级：有级：有6次或更屡次底面回波，无缺点。次或更屡次底面回波，无缺点。超声检测应用第27页(3)焊缝检测焊缝检测 惯惯用用焊焊接接接接头头型型式式有有对对接接、角角接接、丁丁字字按按和和搭搭接接4种，如图所表示。种，如图所表示。超声检测应用第28页 超超声声检检测测中中最最常常碰碰到到是是对对接接接接头头，其其次次是是角角接接接头和丁字接接头，搭接接头较少。接头和丁字接接头，搭接接头较少。焊焊接接前前常常把把连连接接端端面面加加工工成成适适当当形形状状，称称为为坡坡口形式，如图所表示口形式，如图所表示超声检测应用第29页因因焊焊接接不不妥妥，焊焊缝缝及及热热影影响响区区产产生生缺缺点点。按按缺缺点分布位置可分为外部缺点和内部缺点，如图点分布位置可分为外部缺点和内部缺点，如图超声检测应用第30页 外外部部缺缺点点，包包含含未未焊焊透透、咬咬边边、焊焊瘤瘤、表表面面裂纹、烧穿等。裂纹、烧穿等。其其中中咬咬边边是是在在焊焊缝缝边边缘缘母母材材上上被被电电弧弧烧烧熔熔凹凹槽，焊瘤是正常焊缝外多出焊着金属。槽，焊瘤是正常焊缝外多出焊着金属。内内部部缺缺点点，包包含含夹夹渣渣、夹夹杂杂物物、未未焊焊透透、未未熔合、气孔、裂纹等。熔合、气孔、裂纹等。气气孔孔对对材材料料静静强强度度影影响响不不大大，但但也也不不允允许许密密集气孔存在。集气孔存在。超声检测应用第31页 焊焊后后残残留留在在焊焊缝缝中中熔熔渣渣和和焊焊接接冶冶金金反反应应产产生生杂杂质质，如如氧氧化化物物等等称称为为夹夹渣渣和和夹夹杂杂物物。其其形形态态无一定规律可循。无一定规律可循。焊焊接接时时接接头头根根部部未未完完全全熔熔透透而而残残留留原原坡坡口口部部分叫未焊透。分叫未焊透。熔熔焊焊时时焊焊道道与与母母材材之之间间或或焊焊道道与与焊焊道道之之间间未未完全熔化结合部分叫未熔合。完全熔化结合部分叫未熔合。超声检测应用第32页 裂裂纹纹情情况况复复杂杂比比较较，生生成成部部位位不不一一，造造成成开开裂原因很多。裂原因很多。裂裂纹纹常常产产生生于于低低合合金金高高强强度度钢钢中中，有有时时在在焊焊后才发生称为延时裂纹。后才发生称为延时裂纹。裂裂纹纹危危害害性性最最大大，是是超超声声检检测测主主要要检检测测对对象象，超声检测对裂纹和未焊透则非常敏感。超声检测对裂纹和未焊透则非常敏感。超声检测应用第33页 因因为为焊焊缝缝有有余余高高、表表面面凹凹凸凸不不平平，而而且且焊焊缝缝中中危危险险性性缺缺点点大大多多与与探探测测面面靠靠近近垂垂直直或或形形成成一一定角度，故主要用横波对焊缝进行检测。定角度，故主要用横波对焊缝进行检测。用用横横波波斜斜探探头头在在焊焊缝缝两两侧侧扫扫查查，探探头头频频率率普普通通采采取取22.5MHz，为为了了提提升升检检测测分分辨辨力力有有时时也也可采取可采取5MHz。斜斜探探头头角角度度主主要要由由工工件件厚厚度度决决定定，当当然然也也要要考考虑虑焊焊缝缝形形状状、缺缺点点位位置置和和方方向向，使使超超声声束束尽尽可能与缺点相垂直。可能与缺点相垂直。超声检测应用第34页 适适合合用用于于超超声声检检测测焊焊缝缝从从材材质质来来看看，主主要要有有软软钢钢、低低合合金金钢钢、镍镍钢钢和和不不锈锈钢钢。软软钢钢和和低低合合金钢焊缝组织普通比较细。金钢焊缝组织普通比较细。当当采采取取电电渣渣焊焊时时，因因为为冷冷却却慢慢晶晶粒粒变变粗粗，超超声声衰衰减减显显著著，而而且且出出现现林林状状回回波波，使使超超声声检检测测变得困难。变得困难。若若是是仅仅仅仅为为了了检检出出未未熔熔合合等等显显著著损损害害使使用用性性能缺点，可采取低频探伤。能缺点，可采取低频探伤。超声检测应用第35页 奥奥氏氏体体不不锈锈钢钢焊焊缝缝晶晶粒粒非非常常粗粗大大，在在采采取取横横波波斜斜探探头头时时出出现现林林状状反反射射波波，衰衰减减显显著著，普普通通情况下极难检出缺点。情况下极难检出缺点。当当前前比比较较有有效效方方法法，是是采采取取脉脉冲冲宽宽度度窄窄宽宽频频带带纵纵波波斜斜探探头头、分分割割型型探探头头或或聚聚焦焦探探头头，以以改改进信噪比。进信噪比。超声检测应用第36页 当当焊焊缝缝含含有有倾倾角角缺缺点点时时，即即使使从从一一侧侧检检测测不不能能检出缺点，多数情况下也能从另一侧检出。检出缺点，多数情况下也能从另一侧检出。因因而而普普通通因因为为不不知知道道所所包包含含缺缺点点形形状状和和是是否否倾倾斜，在粗探伤时应尽可能从两侧进行探伤。斜，在粗探伤时应尽可能从两侧进行探伤。超声检测应用第37页检检测测对对接接焊焊缝缝时时主主要要利利用用w字字形形横横波波，即即在在内内外外表表面面间间屡屡次次反反射射波波。扫扫查查必必须须用用直直射射法法0.5跨跨距距以以内内)和一次反射法和一次反射法(0.5l跨距跨距)超声检测应用第38页 假假如如声声程程太太长长，则则因因为为声声束束扩扩散散，缺缺点点位位置置测测定定精精度度很很差差。为为了了提提升升测测定定精精度度，最最好好尽尽可可能能用用直射法。直射法。为为了了提提升升再再现现性性与与可可靠靠性性，还还必必须须从从焊焊缝缝另另一一侧侧进进行行扫扫查查。对对指指向向性性高高缺缺点点，只只能能从从一一个个方方向向得到很好指示。得到很好指示。利利用用这这种种扫扫查查方方法法，除除横横向向裂裂纹纹外外能能够够检检出出一一且且其其它它缺缺点点。探探头头扫扫查查前前端端必必须须从从连连接接补补强强焊焊缝缝边界位置开始。边界位置开始。超声检测应用第39页假假如如焊焊缝缝中中间间有有大大而而平平裂裂纹纹与与探探测测表表面面垂垂直直或或有有类类似似状状态态未未熔熔合合时时，仅仅用用一一个个探探头头不不能能充充分分检检出出缺点，此时要采取串列法缺点，此时要采取串列法超声检测应用第40页工工件件太太厚厚时时，仅仅从从单单面面探探伤伤时时声声程程过过长长，因因而而必必须须从从两两面面进进行行探探伤，如图伤，如图超声检测应用第41页T字字型型焊焊缝缝可可采采取取斜斜角角和和垂垂直直探探伤伤相相结结正正当当，比比如图中如图中K形坡口与形坡口与T型对接焊缝型对接焊缝超声检测应用第42页 为为检检测测焊焊缝缝根根部部焊焊透透程程度度及及有有没没有有叠叠层层，从从位位置置A用用直直探探头头进进行探伤。行探伤。另另从从位位置置B用用斜斜探探头头对对焊焊缝缝进进行行探探伤伤，也也能能够够从从位位置置C进进行行斜斜角角探伤。探伤。超声检测应用第43页角焊缝超声检测探头位置与扫查方式，如图角焊缝超声检测探头位置与扫查方式，如图超声检测应用第44页搭接焊缝超声检测探头位置与扫查方式，如图搭接焊缝超声检测探头位置与扫查方式，如图超声检测应用第45页因因为为焊焊缝缝外外形形复复杂杂，检检测测时时除除缺缺点点回回波波外外，可可能能产生各种非缺点干扰信号，比如余高回波。产生各种非缺点干扰信号，比如余高回波。超声检测应用第46页在在有有垫垫板板单单面面焊焊中中，假假如如一一侧侧底底面面反反射射波波在在一一次次反反射射位位置置上上，而而另另一一侧侧反反射射波波在在一一次次反反射射位位置置之之后，这有可能是垫板引发反射后，这有可能是垫板引发反射超声检测应用第47页无无垫垫板板单单面面焊焊底底部部有有反反射射波波时时，若若从从焊焊缝缝两两侧侧测测到到当当量量值值相相差差悬悬殊殊，可可能能是是错错边边引引发发。焊焊角角和和咬咬边在探伤时，反射波轻易与内部缺点混同边在探伤时，反射波轻易与内部缺点混同超声检测应用第48页(4)管材检测管材检测 管管材材中中常常见见缺缺点点有有裂裂纹纹、夹夹层层、夹夹杂杂、折折叠叠及及翘皮等。翘皮等。因因为为管管材材在在热热轧轧或或冷冷拔拔过过程程中中沿沿轴轴线线方方向向压压延延伸伸长长，其其受受力力和和变变形形主主要要是是在在厚厚度度方方向向上上，造造成成缺点方向大多数与管材轴线平行。缺点方向大多数与管材轴线平行。超声检测应用第49页 所所以以在在管管材材探探伤伤中中，依依据据声声束束轴轴线线与与缺缺点点反反射射面面垂垂直直标标准准，普普通通采采取取垂垂直直于于管管轴轴空空间间斜斜入入射射横横波探伤法。波探伤法。对对于于小小口口径径管管材材为为了了处处理理耦耦合合问问题题，普普通通采采取取水水浸浸法法。对对于于大大口口径径管管，耦耦合合和和赔赔偿偿问问题题较较轻轻易易处理，可采取直接接触法。处理，可采取直接接触法。超声检测应用第50页当当管管材材厚厚度度增增大大到到一一定定程程度度时时，折折射射声声束束就就会会达达不到管材内壁，造成内壁及其附近缺点漏检不到管材内壁，造成内壁及其附近缺点漏检超声检测应用第51页 管壁厚度为管壁厚度为t，外径为，外径为D，则管材探伤条件是，则管材探伤条件是式中式中Ct-横波速度，横波速度，Cl-纵波速度。纵波速度。对对钢钢管管而而言言，t/D0.22，实实际际探探伤伤时时普普通通认认为为管材横波探伤管材横波探伤t/D值最大不超出值最大不超出20%超声检测应用第52页 当当t/D值值大大于于20%厚厚壁壁管管探探伤伤时时，可可采采取取纵纵波波-纵纵波波-横横波波波波型型转换方法。转换方法。使使折折射射纵纵波波先先入入射射到管外壁上。到管外壁上。这这个个折折射射纵纵波波产产生生反反射射横横波波就就能能够够入入射射到厚壁管内壁上。到厚壁管内壁上。超声检测应用第53页 大大口口径径管管材材采采取取直直接接接接触触法法进进行行探探伤伤时时，若若管管材材曲曲率率较较大大，可可在在探探头头与与管管壁壁之之间间配配置置曲曲率率相相同同滑块。滑块。对对外外径径在在50mm以以下下管管材材采采取取水水浸浸探探伤伤时时，为为提提升升检检测测灵灵敏敏度度可可采采取取聚聚焦焦探探头头，普普通通采采取取线线聚聚焦焦探探头头。对对于于管管径径小小于于10mm薄薄壁壁管管，应应采采取取点点聚焦探头。聚焦探头。当当采采取取聚聚焦焦探探头头对对管管材材进进行行探探伤伤时时，为为了了得得到到尽尽可可能能高高探探伤伤灵灵敏敏度度，对对水水层层厚厚度度选选择择还还应应考考虑虑探头焦点进入管材中位置。探头焦点进入管材中位置。超声检测应用第54页(5)板材检测板材检测 板板材材内内部部缺缺点点，多多为为与与板板面面平平行行扁扁平平状状，对对于于厚厚板板，可可采采取取纵纵波波探探伤伤。板板厚厚小小于于6mm薄薄板板可可采取板波探伤。采取板波探伤。厚厚板板用用接接触触法法探探伤伤，往往往往用用于于小小面面积积探探伤伤和和抽抽查查，对对于于大大面面积积和和批批量量探探伤伤，可可采采取取水水浸浸法法。水水浸法探伤，能够降低探头近场区影响。浸法探伤，能够降低探头近场区影响。还还可可依依据据钢钢板板底底面面屡屡次次回回波波高高度度改改变变来来判判定定声声衰衰减减快快慢慢，从从而而确确定定缺缺点点严严重重程程度度。也也可可采采取取穿穿透法对板材进行探伤。透法对板材进行探伤。超声检测应用第55页 板板厚厚小小于于6mm薄薄板板通通常常采采取取板板波波探探伤伤，这这是是因因为为板板波波对对薄薄板板中中缺缺点点比比较较敏敏感感，探探测测灵灵敏敏度度高高，探伤速度快，轻易自动化。探伤速度快，轻易自动化。在在板板波波探探伤伤中中，可可分分别别采采取取不不一一样样入入射射角角，就就会会激激发发出出不不一一样样波波型型板板波波，适适合合用用于于不不一一样样性性质质和位置缺点检测。和位置缺点检测。超声检测应用第56页2-2-5 超声测量技术超声测量技术 超超声声波波测测量量技技术术，就就是是利利用用非非声声学学参参量量(如如密密度度、浓浓度度、厚厚度度、强强度度、弹弹性性、硬硬度度、粘粘度度、温温度度等等)与与声声学学参参量量(声声速速、衰衰减减、声声阻阻抗抗)之之间间关关系系，探探索索它它们们关关系系规规律律。反反过过来来，再再经经过过声声学学参参量来测定出上述非声学参量。量来测定出上述非声学参量。超声检测应用第57页 比比如如水水电电站站几几十十米米高高水水库库水水位位能能够够用用超超声声方方法法测测量量到到1cm误误差差。石石油油油油罐罐液液面面高高度度也也可可测测到到1mm误误差差。一一些些液液体体密密度度可可用用超超声声方方法法测测到到万万分之几精度。分之几精度。极极薄薄层层厚厚度度能能够够用用超超声声方方法法来来测测定定。另另外外，诸诸如如超超声声温温度度计计、超超声声流流量量计计、超超声声粘粘度度计计、超超声声硬度计等都已在生产中取得应用。硬度计等都已在生产中取得应用。超声检测应用第58页(1)声速测量声速测量 声声速速是是描描述述超超声声波波在在介介质质中中传传输输特特征征一一个个基基本本物物理理量量，依依据据测测量量精精度度不不一一样样和和详详细细测测量量条条件，有很多测量超声声速方法。件，有很多测量超声声速方法。当当测测量量精精度度要要求求不不高高时时，可可采采取取超超声声波波探探伤伤仪仪测测量量声声速速，把把超超声声脉脉冲冲垂垂直直入入射射到到已已知知厚厚度度被被测测工工件件中中，依依据据超超声声脉脉冲冲回回波波或或透透射射波波传传输输时间来计算声速。时间来计算声速。超声检测应用第59页采取脉冲反射法时，可用下式计算声速采取脉冲反射法时，可用下式计算声速式中式中d-被检测工件厚度；被检测工件厚度；t-发射超声脉冲到接收其回波时间发射超声脉冲到接收其回波时间 c-超声波在被检工件中传输速度超声波在被检工件中传输速度超声检测应用第60页用超声波探伤仪测量声速时影响原因用超声波探伤仪测量声速时影响原因 1)声波在探头中延迟声波在探头中延迟 2)时间轴刻度精度时间轴刻度精度 3)脉冲前沿读取精度脉冲前沿读取精度 这这种种方方法法测测量量精精度度不不高高，误误差差大大于于1%，适适合合用于大致了解工件中声速。用于大致了解工件中声速。超声检测应用第61页 当当测测量量精精度度要要求求较较高高时时，可可采采取取超超声声波波测测厚厚仪仪来来测测量量声声速速，测测量量精精度度比比较较高高，其其原原理理与与用用超声波探伤仪测量声速原理相同。超声波探伤仪测量声速原理相同。用用声声速速c已已知知试试块块校校准准仪仪器器，使使其其厚厚度度显显示示与与试试块块实实际际厚厚度度一一致致，然然后后用用来来测测量量实实际际厚厚度度d已知工件，若厚度为已知工件，若厚度为dx，则声速，则声速cx为为超声检测应用第62页 超超声声波波声声速速测测量量在在机机械械工工业业中中有有广广泛泛应应用用前前景景，比比如如工工件件应应力力测测量量、材材料料弹弹性性常常数数测测量量、铸铸铁铁力力学性能测量和测球墨铸铁球化率等。学性能测量和测球墨铸铁球化率等。尤尤其其是是球球化化率率测测定定，因因为为声声速速法法是是在在较较大大面面积积内内测测定定球球化化率率，而而且且统统计计平平均均效效果果，所所以以就就评评价价球球墨墨铸铸铁铁球球化化质质量量而而论论，它它比比金金相相法法愈愈加加准准确确可可靠，是非破坏性。靠，是非破坏性。另另外外，声声速速法法在在测测定定液液体体密密度度、成成份份和和溶溶液液浓浓度等方面也已得到实际应用。度等方面也已得到实际应用。超声检测应用第63页 图图中中所所表表示示检检测测铸铸铁铁声声速速时时，球球墨墨铸铸铁铁中中声声速速显显著著大大于于灰灰口口铸铸铁铁，与与钢钢比较相近。比较相近。所所以以，生生产产中中可可采采取取检检测测声声速速大大小小来来判判断断球球墨墨铸铸铁铁铸铸件是否球化良好。件是否球化良好。超声检测应用第64页图图中中是是灰灰铸铸铁铁抗抗拉拉强强度度与与声声速速成成直直线线关关系系，可可用检测铸铁件声速方法来判断其抗拉强度。用检测铸铁件声速方法来判断其抗拉强度。超声检测应用第65页(2)超声波测厚超声波测厚 从公式从公式若若已已知知超超声声波波在在工工件件中中传传输输速速度度，经经过过测测定定发发射射超超声声脉脉冲冲到到接接收收回回波波时时间间，可可计计算算工工件件厚厚度度。声声速测定与厚度测定都可采取超声测厚仪。速测定与厚度测定都可采取超声测厚仪。超声检测应用第66页 工工业业上上许许多多结结构构和和部部件件厚厚度度在在非非破破坏坏情情况况下下作作准确测量非常主要。准确测量非常主要。比比如如船船舶舶壳壳体体、各各种种高高温温高高压压容容器器以以及及核核电电站站中中不不锈锈钢钢管管道道等等，使使用用过过程程中中因因为为腐腐蚀蚀壁壁厚厚发发生改变，必须定时检测以防发生事故。生改变，必须定时检测以防发生事故。又又如如叶叶片片、波波导导管管，宇宇航航器器材材等等要要求求在在成成品品质质量检测时作厚度检测。量检测时作厚度检测。超声检测应用第67页 测测厚厚方方法法很很多多，包包含含射射线线测测厚厚仪仪、超超声声波波测测厚厚仪、磁性测厚仪、电流法测厚仪等。仪、磁性测厚仪、电流法测厚仪等。超超声声测测厚厚仪仪含含有有体体积积小小、轻轻便便、测测量量速速度度快快、精度高等优点、在工业中大多采取该方法。精度高等优点、在工业中大多采取该方法。当当前前超超声声波波测测厚厚最最高高精精度度对对10mm以以下下钢钢件件可可达达0.003mm。最薄壁厚可达。最薄壁厚可达0.13mm超声检测应用第68页 超超声声测测厚厚仪仪可可分分为为共共振振式式和和脉脉冲冲反反射射式式，共共振振式式测测厚厚仪仪早早期期应应用用较较多多，缺缺点点是是使使用用不不方方便便，当当前广泛采取脉冲反射式超声波测厚仪。前广泛采取脉冲反射式超声波测厚仪。近年来超声波测厚技术发展主要集中在深入缩近年来超声波测厚技术发展主要集中在深入缩小体积、降低重量方便于携带。小体积、降低重量方便于携带。已开发了高温超声测厚探头和耦合剂，高温超已开发了高温超声测厚探头和耦合剂，高温超声测厚温度可达声测厚温度可达500 超声检测应用第69页(3)超声波衰减系数测定超声波衰减系数测定 测测量量超超声声波波在在材材料料中中传传输输时时衰衰减减是是了了解解材材料料和和工工件件性性能能一一个个有有效效伎伎俩俩，测测量量声声衰衰减减大大小小可可用用来来判判断断材材料料中中是是否否有有异异常常组组织织、组组织织有有没没有有改改变、晶粒大小和内应力大小等。变、晶粒大小和内应力大小等。在在超超声声波波探探伤伤中中，要要准准确确地地确确定定缺缺点点当当量量大大小小也必须知道被检材料衰减系数。也必须知道被检材料衰减系数。超声检测应用第70页 为为了了识识别别材材质质、分分析析组组织织有有没没有有改改变变等等，测测量声衰减相对值就能够了，这比较轻易实现。量声衰减相对值就能够了，这比较轻易实现。然然而而，准准确确测测定定超超声声波波衰衰减减系系数数是是一一项项困困难难而又复杂工作。而又复杂工作。工工业业上上大大多多采采取取固固定定距距离离脉脉冲冲法法，能能够够测测量量接接收收脉脉冲冲波波幅幅大大小小，也也能能够够测测量量收收到到脉脉冲冲回回波波次数多少。次数多少。超声检测应用第71页 以以球球墨墨铸铸铁铁球球化化率率检检测测为为例例，测测量量时时保保持持仪仪器器总总灵灵敏敏度度不不变变，用用在在棒棒形形中中能能够够收收到到屡屡次次反反射射波次数作为衰减指标。波次数作为衰减指标。球球墨墨铸铸铁铁球球化化良良好好时时极极少少有有片片状状石石墨墨，超超声声波波衰衰减减较较小小，反反射射波波反反射射次次数数较较多多。反反之之，球球化化率率愈愈差差，超超声声波波衰衰减减愈愈大大，反反射射波波反反射射次次数数就显著降低。就显著降低。也能够用衰减测量来测定铸铁抗拉强度。也能够用衰减测量来测定铸铁抗拉强度。超声检测应用第72页(8)超声波测量硬度超声波测量硬度 超声波测量硬度基本原理如图所表示超声波测量硬度基本原理如图所表示 超声检测应用第73页探探头头包包含含磁磁致致伸伸缩缩传传感感器器2，上上端端焊焊在在钢钢圆圆柱柱体体上上，下下端端镶镶有有136o金金刚刚石石压压头头1，激激励励线线圈圈3绕绕在在传感器杆上，杆与圆锥体连接处有压电晶片传感器杆上，杆与圆锥体连接处有压电晶片4超声检测应用第74页杆杆与与圆圆柱柱体体连连结结是是杆杆振振动动波波节节点点，压压头头在在自自由由状状态态时时下下端端是是波波腹腹，杆杆长长为为1/4波波长长，谐谐振振频频率率为为f0，把压头压在被测试材料上，把压头压在被测试材料上超声检测应用第75页压压头头可可全全部部压压入入软软材材料料中中，杆杆下下端端为为波波节节，杆杆长长为为半半波波长长，谐谐振振频频率率为为2f0，硬硬材材料料压压下下量量少少，谐谐振振频频率率介介于于f0与与2f0间间，测测得得杆杆谐谐振振频频率率即即可可知知道材料硬度。道材料硬度。超声检测应用第76页材材料料弹弹性性模模量量会会影影响响压压头头陷陷入入材材料料深深度度，影影响响谐谐振振频频率率大大小小。为为此此，采采取取弹弹性性模模量量与与被被检检相相同同材材料料，制制成成不不一一样样硬硬度度标标准准试试块块，以以校校正正硬硬度值。度值。