超声波探伤分类及特点

超声波探伤方法的分类及特点

超声波探伤有许多方法，如将它们逐一分类，一般可用以下几种方法

一. 按原理分类

超声波探伤方法按原理分类，可分为脉冲反射法、衍射时差法、穿透法和共振法。

1. 脉冲反射法

超声波探头发射脉冲波到被检试件内，遇到工件内部不连续或工件边界产生反射声波，再由探头接收，由此判别工件中是否存在缺陷，根据反射波的情况来检测试件缺陷的方法，称为脉冲反射法，是超声检测常用的基础检测方法。脉冲反射法包括缺陷回波法、底波高度法和多次底波法。脉冲反射法分类如下：

一次脉冲反射法如下图所示。

当工件中无缺陷时，荧光屏上只有始波T与一次底波B。当工件中有小缺陷时，始波与底波之间出现缺陷F，缺陷波高与其反射面积有关，此时底波幅度会有下降。当工件中缺陷大于声束直径时，底波消失，荧光屏上只有始波和缺陷波。

多次脉冲反射法这是以多次底面脉冲回波为依据进行探伤的一种方法，超声波在具有平行表面的工件中传播，若无缺陷时，声波经底面反射回探头，一部分能量被探头接收，得到一次底波B1，另一部分能量又折回底面再被探头接收，得到二次底波B2，剩余能量再折回探头，如此往复多次，得到底面多次回波，直至声能完全耗尽为止。根据多次底波波幅递减的快慢，可用以判断工件材质衰减情况及有无对声能吸收大的缺陷，也可以用来判断工件中缺陷的严重程度，这种方法在板材探伤中经常用到，具有较好的优越性。

2.衍射时差法（TOFD）

1）. 方法原理

超声波入射到缺陷端部，会在缺陷端部较大角度范围内产生衍射波，检测衍射波就能确定缺陷存在，根据衍射波传播时间差来确定缺陷高度，缺陷产生衍射波本身

波高不作为缺陷定量依据。采用的波型为纵波，其原因是纵波声速比横波快，纵波先被探头接收，使缺陷信号解释简化。

TOFD法检测时适用双探头，分别置于焊缝两侧，其中一个作为发射探头，另一个作接收探头（见教材图5-4），在无缺陷部位，当发射探头发出超声波后，首先到达接收探头的是直通波，后面到达接收探头的是底面反射波。当存在缺陷时，在直通波和底面反射波之间，接收探头接收则来自缺陷处产生的衍射波，其中缺陷上部端点衍射靠近直通波，缺陷下部端点产生的衍射波靠近底波，根据缺陷上、下端点的衍射波可确定缺陷高度。

2）. TOFD 法系统要求

①采用自动数据记录系统；

②组合系统应有高质量的重复性检测结果；

③脉冲发生器要求脉冲宽度小，上升时间短，脉冲接收

器带宽在0.8MHz～3 0 M H z之间；

④系统有足够的信噪比；

⑤数据采样系统要求数字器取样频率在

20 MHz～2 5 M H z，取样率计时起伏≤1 n s

⑥信号显示方式宜用 D 扫描或 B 扫描。

3 ）.探头选择

①短脉冲换能器产生非检波脉冲；

②采用纵波；

③具有足够的分辨率；

④避免在近场区检测（波幅起伏不定，造成漏检及盲区），根据检测缺陷深度合理选择适当近场长度探头；

⑤声束应能扫查到整个被检区域；

⑥探头中心频率为 2 MHz～1 0 M H z，晶片直径为 6 m m～

2 0 m m，推荐使用Φ12mm，5MHz 宽带探头。

4）检测工艺

①探头布置应位于缺陷两侧，最佳化；

②注意不同探头布置时表面爬波和侧向波传播时间，平板工件和凹面工件相等，凸面工件爬波滞后于侧向波。缺陷到超声波指示深度：平板工件相等，凹面工件指示深度大于实际深度，凸面工件指示深度小于实际深度；

③表面状态影响检测精度，必要时应将焊缝余高磨平；

④影响定位定量精确度到重要因素有：定时误差，探头间距，探头对相对于被检缺陷不对称性参数×（偏心距）；