超声波探伤幻灯片课件第一章 绪论

• 缺点（局限性）： 1）对缺陷的定性、定量仍需要作进一步研究； 2）对具有复杂形状或不规则外型的工件进行超 声波检测有困难； 3）缺陷的取向、位置和形状对检测结果有影响； 4）工件材质、晶粒度对检测有较大影响； 5）A型脉冲反射法检测结果是波形显示，不直 观，模拟超声波探伤仪对检测结果无直接见证 记录。
新中国成立以来，超声检测从起步的后来的
快速发展，总的来说，去得了巨大的成就。建
立了一支庞大的专业队伍，应用领域几乎渗透
到所有工业部门，确立了超声检测在工业中的
重要地位。但是，与发达国家还有一定差距。
体现在以下2个方面：
1、检测队伍中，高级技术人员和熟练操作人员
比例偏小；
2、基础研究和应用研究的投入小。
• 2、超声波检测的基础知识 • 2.1次声波、声波、超声波 次声波、声波、超声波都是在弹性介质中传播的机械 波，同一波型在同一介质中传播的速度相同，它们的区 别在于频率不同。 次声波：f < 20Hz 声波：能引起人们听觉的机械波 20Hz < f < 20kHz 超声波： f > 20kHz 超声波和次声波，人是听不到的。
对特种设备的制造、安装、维修改造或 定期检验等环节提出了超声检测标准。
2、超声波检测发展简史
利用超声波来进行无损检测始于20世纪
20年代末。1929年，前苏联人首先提出了
用超声波检测金属物体内部缺陷的建议。
并于第二次世界大战后研制成第一种穿透
式检测仪器对材料进行检测。
这种方法检测灵敏度低，应用范围小，
• 2.5 超声波检测的优点和局限性 与其它无损检测方法相比的优点： 1）适用于金属、非金属和复合材料等多种制件 的无损检测； 2）穿透能力强，可对较大厚度范围内的工件内 部缺陷进行检测； 3）缺陷定位较准确； 4）对面积型缺陷的检出率较高； 5）灵敏度高，可检测工件内部很小的缺陷； 6）检测成本低、速度快，设备轻便，对人体及 环境无害，现场使用方便等
• 1பைடு நூலகம்超声波检测定义和作用
定义：一般指超声波与工件作用，就反射、
透射和衍射的波进行研究，对工件进行宏 观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和 力学性能变化的检测和表征，并进而对其 特定应用进行评价的技术。 工业检测中，超声检测通常指宏观缺陷 检测和材料厚度测量。
• 作用： 通过超声检测发现工件或设备中存在的缺陷，从而实 现产品质量控制、节约原材料、改进工艺、提高劳动生产 率、消除安全隐患。 四大常规检测技术： RT 射线检测 UT 超声波检测 MT 磁粉检测 PT 渗透检测
超声检测所用的频率一般在0.5~10MHz之间， 对钢等金属材料的检验，常用的频率为1~5MHz。
• 2.2 工业用超声波的特点 1）方向性好 超声波是频率很高、波长很短的机械波，在超声波 检测中使用的波长为毫米数量级。像光波一样具有良好 的方向性，可以定向发射，从而在被检工件中发现缺陷。 2）能量高 超声波的能力（声强）与频率的平方成正比。 3）能在界面上产生反射、折射、衍射和波形转换 超声波具有几何声学的特点，在介质中直线传播， 遇到界面产生反射、折射、衍射和波形转换。 4）穿透能力强 超声波在大多数介质中传播时，能量损失小，传播 距离大，穿透能力强，在一些金属材料中穿透能力可达 数米，这是其它检测方法无法比拟的。
• •
1990~2000 数字超声发展阶段 2000年以后进入快速发展及成熟期，目前，我 国的数字超声已经达到或者说是接近国际先进 水平。 具有代表性的名牌产品： 武汉中科创新 HS-610/620系列 汕头超声研究所 CTS-9006/9008/9009 汕头超声电子 CTS-1002/1003/1008
5）超声波探头把接收到的声波信号再转换成脉 冲电信号传给超声波探伤仪； 6）超声波探伤仪把接收到的脉冲电信号，进行 检波、放大、衰减等一系列的信号处理，以一定 的方式显示出来； 7）通过分析回波信号的幅度和位置等信息，从 而得到被检工件中有无缺陷、缺陷的位置、大小 等信息。 所以，超声波检测既可以定性，又可以定量。
于20世纪80年代末出现了数字式超声仪器。
目前，数字式仪器已日益成熟，正逐渐取代模 拟式仪器成为主流产品。
近几年来，超声波新技术层出不穷，如超 声波相控阵、超声导波、电磁超声检测等，已
经开始显示出其强大的生命力。
•
我国超声检测的发展历史 1950~1982年 起步 仪器：汕头生产8A、8B、8C 1982年1990 发展 模拟超声波时代 仪器：汕头生产CTS-22、CTS-23、CTS-26、 CTS-33、CTS-36
• 2.6 超声波检测的应用范围 超声波检测的应用范围非常广，从以下几 个方面讲，就可以说明: 工件材料：金属、非金属和复合材料等 制造工艺：锻件、铸件、焊接件等 工件形状：板材、棒材、管材等 工件尺寸：厚度小至1mm，大至几米； 缺陷部位：既可以是表面缺陷，又可以是内 部缺陷。
第一章 绪论
黄新超
河南省锅炉压力容器安全检测研究院
2010年4月
超声波检测概述
超声波检测是应用最广泛的无损检测方法
之一。超声波检测是利用进入被检材料的超声 波对材料表面或内部缺陷进行检测。利用超声 波进行材料厚度的测量也是常规超声波检测的 一个重要方面。此外，作为超声波检测技术的 特殊应用，超声波还可用于材料内部组织和特 性的表征以及应力的测量。
所以，不久这种仪器就被淘汰了。
脉冲反射法和仪器的出现，给了超声波检测新的生
命力。 20世纪40年代，美国的Firestone首次介绍了脉
冲回波式超声检测仪，利用该技术，超声波可从物体的
一面发射并接收，且能够检测小缺陷，较准确的确定缺
陷的位置及测量缺陷尺寸。随后，由美国和英国开发出
了A型脉冲反射式超声检测仪，并逐步用于锻钢和厚钢
板的检测。
20世纪60年代，超声检测仪在灵敏度、分 辨率和放大器线性等主要性能上取得了突 破性进展，焊缝检测问题得到了很好的解 决。脉冲回波技术至今仍是通用性最好、 使用最广泛的一种超声检测技术。在此基 础上，超声检测发展为一个有效而可靠的
无损检测手段，并得到了广泛的工业应用。
随着工业生产对检测效率和检测可靠性要求 的不断提高，人们要求超声检测更加快速，缺陷
• 新兴无损检测技术 ET 涡流检测 AE 声发射检测 TOFD 衍射超声检测
超声波相控阵检测 UGW超声导波检测 EMAT电磁超声检测
• 特种设备相关标准： 1、 《固定式压力容器安全技术监察规程 》 TSGR0004-2009 2、 《蒸汽锅炉安全技术监察规程》 劳部发﹝1996﹞276号 3、《热水锅炉安全技术监察规程》 劳锅字〔1991〕8号
通常用来发现缺陷和进行评价的基本信息： 1、回波信号及其幅度； 2、入射声波与接收声波之间的传播时间； 3、超声波通过材料以后的能量衰减。
T
探头
F
B 被检工件
超声波探伤仪
• 2.4 超声波检测方法分类 1、按原理分类 1）脉冲反射法 根据反射波的情况来检测工件缺陷的方法。波形显示， 不直观。 2）衍射时差法（TOFD） 利用缺陷部位衍射信号来检测和测定缺陷尺寸的一种 超声波检测方法。图象显示。 3）穿透法 采用一收一发双探头分别放置在工件相对的两端面， 依据脉冲波或连续波穿透工件之后的能量变化来检测缺 陷的方法。 4）共振法 利用共振特性检测工件厚度变化情况。
2、按显示方式分类
A型显示-波形显示
B型显示-图像显示 C型显示-图像显示 3、按波形分类 根据检测采用的波型，可以分为纵波法、横波法、 表面波法、板波法、爬波法等 4、按探头数目分类 1）单探头 2）双探头 3）多探头
5、按探头与工件的接触方式分类
1）接触法
2）液浸法
3）电磁耦合法
采用电磁探头激发和接收超声波，也称电 磁超声检测方法。使用这种方法时，探头和工 件之间不接触。 6、按人工干预的程度分类 手工检测 自动检测
• 2.3、超声波检测原理 超声波检测主要是基于超声波在工件中的传播特性， 如在遇到声阻抗不同的两种介质的界面时会发生反射， 声波通过材料时能量会损失等，以脉冲反射法为例， 其原理如下： 1）超声波探伤仪（声源）产生高频电磁振荡信号 （脉冲波）； 2）高频电磁振荡信号加到超声波探头上，产生超声 波； 3）采用一定的方式，如耦合，使超声波进入工件； 4）超声波在工件中传播，遇到声阻抗有差异的界面 或缺陷时部分声波被反射，反射回来的超声波被超声 波探头接收；
测技术，近几年来在欧美等西方发达国家开始广
泛应用。
20世纪80年代以来，对于规则的板、棒类等
大批量生产的产品，逐渐发展了自动检测系统，
配备了自动报警、记录等装置，发展了B型显示
和C型显示。与此同时，对缺陷的定性定量评价
的研究得到了较大的进展，利用超声波技术进行
材料特性评价也成为了重要的研究方向。
随着电子技术和计算机技术的发展，超声 检测设备不断向小型化、智能化方向改进，并
的显示更加直观，对缺陷的描述更加准确。因此， 原有的以A型显示手工操作为主的检测方式不再 能够满足要求。
20世纪70年代，英国原子能管理局（AEA）
无损检测研究中心的哈威尔M.G.Silk提出衍射时 差法超声检测（TOFD）。 TOFD是一种利用超声波衍射现象、利用缺陷 端点的衍射波信号检测或测定缺陷尺寸的超声检