2006超声初试（闭卷）试题

2006超声初试（闭卷）试题
（闭卷）
（参考答案）
成绩：
2006年6⽉17⽇北京
全国特种设备⽆损检测⼈员资格考核委员会
⼀、是⾮题（在括号内正确的划“○”，错误的划“×”。

每题2分，共40分）
1、利⽤⼯件底波调节探伤灵敏度，当底⾯粗糙或有附着物时，将使底⾯反射率降低，底波下降，这样调整的探伤灵敏度将会偏低。

（×）
2、Y型管节点焊缝探伤中，存在探测不到的死区，随着探头折射⾓的增⼤，死区的
范围变⼩。

（×）
3、板波的速度不仅与介质的性质有关，还与波的频率及板厚的乘积有关。

（○）
4、超声波的频率远⾼于声波，所以超声波的能量远⼤于声波的能量。

（○）
5、对超声波⽽⾔，因为C=fλ，所以超声波的频率越⾼，传播速度越快。

（×）
6、随着横波斜探头K值的增⼤，第⼆介质中的近场区长度将减⼩。

（○）
7、聚焦探头具有声束细、测量精度⾼的优点；也有扫查范围⼩、探测效率低、灵敏度低的缺点。

（×）
8、超声波探伤仪接收电路的性能直接影响探伤仪垂直线性、动态范围、探伤灵敏度、分辨率等重要指标。

（○）
9、在声程⼤于三倍近场区长度以外范围，横波通⽤A VG曲线适⽤于不同频率、不同晶⽚尺⼨、不同K值的探头。

（○）
10、探头型号5I14SJ15XJ表⽰频率为5MHz、晶⽚材料为铌酸锂单晶、圆晶⽚直径
为14mm、⽔中焦距为15mm的线聚焦⽔浸探头。

（×）
11、相对⽽⾔，裂纹的回波⽐较尖锐、波⾼较⼤，转动探头时，波峰有上下错动的现象。

（○）
12、⼩径管通常采⽤V型坡⼝，未熔合多出现在坡⼝⾯上，⼀般⼀次波探伤容易检出，位置位于探头⼀侧。

（×）
13、实际探伤中，为提⾼探伤速度减少杂波⼲扰，应将探伤灵敏度适当降低。

（×）
14、常⽤⽔浸聚焦探头的聚焦原理是：当透镜声速C1>C2（⽔的声速）时，凸透镜
聚焦。

（○）
15、实际探伤时⽤CSK－ⅢA试块制作距离－波幅曲线，并没有考虑⼆次波探伤时
⼯件底⾯反射损失的影响。

（○）
16、超声波的扩散衰减与波阵⾯的形状及介质的性质有关。

（×）
17、界⾯两侧介质的声阻抗差别愈⼩，声压往复透射率就愈低。

（×）
18、检测铝焊缝时，可以在CSK-IA试块上测定斜探头⼊射点。

（○）
19、碳钢与不锈钢复合钢板，复合良好区基本上⽆界⾯回波。

（○）
20、斜探头斜楔前部开槽的⽬的是减少反射杂波。

（○）
⼆、单项选择题（将正确答案的代号填在括号内。

每题2分，共30分）
1、以下关于CSK－IA试块与IIW试块不同点的叙述，正确的是：（B）
A、CSK-IA可⽤于测定直探头和仪器的盲区，⽽IIW则不能；
B、CSK-IA可⽤于测定横波斜探头分辨⼒，⽽IIW则不能；
C、CSK-IA可⽤于横波斜探头探伤扫描线调节，⽽IIW则不能；
D、CSK-IA可⽤于测定斜探头和仪器的灵敏度余量，⽽IIW则不能。

2、以下关于双晶探头性能特点的叙述，错误的是：（A）
A、灵敏度低；
B、⼯件中近场区长度⼩；
C、杂波少盲区⼩；
D、主要⽤于检测近表⾯缺陷。

3、以下有关锻件⽩点的叙述，错误的是：（C）
A、⽩点通常出现在⼤截⾯锻件的中⼼部位；
B、⽩点的回波为清晰的林状波；
C、⽩点对底波的影响不⼤；
D、⼀旦判断有⽩点，该锻件即为不合格。

4、在C级焊缝探伤中⽤直探头探测焊缝两侧母材，其⽬的是：（B）
A、提⾼焊缝两侧母材的验收标准，以保证焊缝质量；
B、探测可能影响斜探头探测结果的分层；
C、防⽌焊接时产⽣焊接缺陷；
D、以上都是。

5、筒形锻件最主要的探测⽅向是：（C）
A、⽤斜探头从外圆⾯轴向探测；
B、⽤斜探头从外圆⾯周向探测；
C、⽤直探头从端⾯和外圆⾯探测；
D、以上都是。

6、以下关于管节点焊缝探伤的叙述，错误的是：（D）
A、常采⽤⼩晶⽚探头，改善耦合效果；
B、为提⾼探伤灵敏度和分辨率，宜采⽤较⾼的频率；
C、探伤时探头尽可能与焊缝保持垂直；
D、⼀般采⽤⽔平法调节仪器的时基线⽐例。

7、在检测条件相同的情况下，短横孔的直径增加⼀倍，其回波升⾼：（A）
A、3dB；
B、6dB；
C、9dB；
D、12dB。

8、超声波倾斜⼊射到异质界⾯时，声压往复透射率取决于：（B）
A、界⾯两侧介质的密度
B、界⾯两侧介质的声阻抗和⼊射⾓度
C、界⾯两侧介质的声速
D、界⾯两侧的波型
9、以下关于压电材料性能参数的叙述，错误的是：（B）
A、机电耦合系数K越⼤，转换效率越⾼
B、频率常数Nt越⼤，制做给定频率探头所⽤的晶⽚越薄
C、压电应变常数d33越⼤，发射性能越好
D、压电电压常数g33越⼤，接收性能越好
10、以下关于盲区与始脉冲宽度的叙述，错误的是：（D）
A、盲区的⼤⼩与仪器的阻塞时间和始脉冲宽度有关；
B、盲区与灵敏度有关；
C、盲区与晶⽚的机械品质因⼦和发射强度有关；
D、实际测试中，始脉冲宽度等于盲区的⼤⼩。

11、以下关于超声波频率的叙述，错误的是：（ C ）
A、发射频率取决于仪器的发射电路与探头的组合性能；
B、回波频率不仅与仪器的发射电路与探头的组合性能有关；还与辐射阻抗⼤⼩和⼯件表⾯耦合状况有关
C、回波频率就是制造⼚在探头上标出的频率；
D、发射频率常⽤频谱分析仪测试；回波频率⼀般⽤⽰波器测试。

12、使⽤IIW2试块，按声程1：1调整扫描线，当探头对准R25圆弧⾯时，则第⼆次反射波B2在荧光屏上的位置为：（D）
A、2.5格
B、5格
C、7.5格
D、10格
13、2.5P20Z直探头在钢中的近场区长度是：（C）
A、11mm
B、21mm
C、42mm
D、84mm
14、⽤⽔浸法纵波检测100mm厚钢试件时，⽔层厚度应为：（D）
A、10mm
B、20mm
C、32mm
D、50mm
15、⽔与钢的声阻抗值分别为0.15×106克/厘⽶2·秒和4.5×106克/厘⽶2·秒，在⽔-钢交界处反射的能量为⼊射能量的百分之⼏？（D）
A、12.5%
B、93.5%
C、43.5%
D、以上都不是
三、问答题（每题5分，共20分）
1、简述超声检测中影响缺陷定位的因素。

答：（1）仪器的影响：①⽔平线性：仪器⽔平线性不佳时，缺陷定位误差⼤。

②⽔平刻度精度：仪器⽔平刻度不准时，缺陷定位误差⼤。

（2）探头的影响：
①声束偏离：实际声束轴线偏离探头⼏何中⼼轴线较⼤时，定位精度下降。

②探头双峰：探头存在双峰，不知是哪个声束发现缺陷，难以确定缺陷的实际位置。

③斜楔磨损：使探头⼊射点和K值发⽣变化，影响缺陷定位。

④探头指向性：指向性好，定位误差⼩。

（3）⼯件的影响
①⼯件表⾯粗糙度：表⾯凹凸不平，使声波进⼊⼯件的时间产⽣差异；或使声束
分叉，使缺陷定位困难。

②⼯件材质：⼯件与试块声速不同时，K值发⽣变化，影响缺陷定位。

③⼯件表⾯形状：探测曲⾯⼯件时，斜楔磨成曲⾯，使折射⾓和声束形状发⽣变
化，影响缺陷定位。

④⼯件边界：靠近⼯件边界时，由于侧壁⼲涉，声束轴线偏离，定位误差增加。

⑤⼯件温度：⼯件温度与调整仪器时的试块温度差别较⼤时K值变化，影响定位。

⑥⼯件中缺陷情况：缺陷反射指向性引起的不是在主声束⼊射缺陷时出现较⾼回波，引起误判。

（4）操作⼈员的影响;
由于操作⼈员的①仪器时基线⽐例调整误差；②⼊射点、K值测量误差；③定位⽅法不当等均可造成缺陷定位误差。

2、超声波探伤中常见的⾮缺陷回波有哪⼏种？如何鉴别缺陷回波和⾮缺陷回波？答：超声波探伤中，常见的⾮缺陷回波有始波、底波、迟到波、61°反射、三⾓反射，探头杂波、⼯件轮廓回波，耦合剂反射波、幻象波、草状回波等。

在超声波探伤过程中可能会出现各种各样的⾮缺陷回波，⼲扰对缺陷回波的判别，探伤⼈员应注意⽤超声波反射、折射和波型转换理论，并计算相应回波的声程来分析判别⽰波屏上可能出现的各种⾮缺陷回波，从⽽达到正确探伤的⽬的，此外还可采⽤更换探头来鉴别探头杂波，⽤⼿指沾油触摸法来鉴别轮廓界⾯回波。

3、实际超声波检测中，进⾏缺陷定性时主要依据有哪些？
答：在实际⼯作中缺陷定性常常是根据经验结合⼯件的加⼯⼯艺、缺陷特征、缺陷波形和底波情况来分析缺陷的性质。

（1）根据加⼯⼯艺分析：⼯件中的缺陷与加⼯⼯艺密切相关，在探伤前应查阅有关⼯件的图纸和资料，了解⼯件的材料、结构特点、⼏何尺⼨和加⼯⼯艺，对正确判定缺陷性质是⼗分有益的。

（2）根据缺陷特征分析：缺陷特征是指缺陷的形状、⼤⼩和密集程度。

在不同⽅向上探测平⾯形、体积形、点状和密集形缺陷，其缺陷回波的⾼度及缺陷波的密集程度会发⽣不同的变化。

（3）根据缺陷波形分析：缺陷波型分为静态和动态波型，静态波型是指探头不动时缺陷波的⾼度、形状和密集程度。

动态波型是指探头在探测⾯上移动的过程中，缺陷波的变化情况。

（4）根据底波分析：⼯件内存在不同缺陷时，超声波被缺陷反射，使到达底⾯的声能减少，底波⾼度降低，甚⾄消失，不同性质的缺陷，反射⾯不同，底波⾼度也不⼀样，因此，在某些情况下可以利⽤底波情况来分析缺陷性质。

4、说明奥⽒体不锈钢焊缝的组织特点、探伤困难所在和⽬前的探伤⽅法。

答：奥⽒体不锈钢焊缝凝固时未发⽣相变，室温下仍以铸态柱状奥⽒体晶粒存在，这种柱状晶的晶粒粗⼤，组织不均匀，具有明显的各向异性。

柱状晶的特点是同⼀晶粒，从不同⽅向测定有不同的尺⼨。

对此，从不同的⽅向探测引起的衰减与信噪⽐也不同。

当波束与柱状晶夹⾓较⼩时其衰减⼩，信噪⽐⾼，当波束垂直于柱状晶时，其衰减较⼤，信噪⽐较低，也使声束传播⽅向产⽣偏离，出现底波游动现象，不同部位的底波幅度出现明显的差异，给超声波探伤带来困难。

在奥⽒体不锈钢焊缝探伤中⼀般选⽤纵波探伤，采⽤纵波折射⾓为βL ＝45°的纵波斜探头。

当焊缝较薄时，也可采⽤βL ＝60°或βL ＝70°的探头，频率通常为0.5-2.5MHz
四、计算题（每题5分，共10分）
1、采⽤线聚焦探头⽔浸法，检测φ127×22mm 的钢质⾼压管，有机玻璃声透镜的曲率半径为40mm ，求平均偏⼼距x 、⼊射⾓α、折射⾓β和⽔层厚度H 。

（已知：有机玻璃：C L1＝2730m/s ；⽔：C L2＝1480m/s ；钢：C L3＝5900m/s ，C S ＝3230m/s ）解：已知：5.632
127==R mm r ＝63.5-22=41.5mm r ′＝40mm 平均偏⼼距mm r R x 5.172
458.0251.0=+= ⼊射⾓α：27559.05
.635.17sin ===R x αα=16° 折射⾓β：⽔
钢L S C C =αβsin sin 6.0148016sin 3230sin ==ββ＝40° 焦距： mm r r C C C f L L L 882.2211='≈'-=
⽔层厚度：mm X R f H 275.175.63882222=--=--=
答：平均偏⼼距17.5mm ，⼊射⾓α=16°，折射⾓β＝40°，⽔层厚度27mm 。

2、⽤2.5P20Z 直探头外圆径向探测外径1200mm ，内径120mm 的空⼼圆柱体锻件，C L ＝5900m/s ，α单＝0.01dB/mm ，问：
a ．如何利⽤内孔回波调节Φ2平底孔探伤灵敏度？
b ．探伤中在300mm 深度处发现⼀缺陷，其回波⽐内孔回波低10dB ，求此缺陷
的平底孔当量⼤⼩。

解： mm f C 36.25
.29.5===λ D=1200mm d ＝120mm mm d D x B 540212012002=-=-=
a ．计算内孔底波与540/Φ2平底孔的分贝差：
dB D d D x P P f
B f B Bf 361200120lg 10214.354036.22lg 20lg 102lg 20lg 2022=+=+==?πλ b ．调节：探头对准完好区的内孔，调节底波B1达80％（60％或其它）的基准波⾼，然后增益36dB ，则540/Φ2平底孔探伤灵敏度已调好。

c ．当量计算：xf ＝300mm ，α单＝0.01dB/mm ，dB Bf 10=?...
)(2lg 102lg 20lg 2022
B f B
f f f B Bf x x D d x D x P P -++==?απλ 8.24)300540(01.02120
1200lg 1010)(2lg 102lg 2022=-?++=-++?=f B Bf B f f
x x d
D x D x απλ mm x x D B f f 8.310
54014.330036.2210224.12
24.12
==?=πλ答：内孔底波与540/Φ2平底孔的分贝差为36dB ，此缺陷的当量平底孔直径为3.8mm 。

草稿纸。