超聲探傷技術(shù)在無(wú)損檢測中的應用

摘要：隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展和科技的進(jìn)步，超聲探傷技術(shù)對超聲檢測技術(shù)的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。為了了解超聲探傷技術(shù)在無(wú)損檢測中的應用，通過(guò)介紹超聲探傷技術(shù)的基本原理，采用分類(lèi)的方法，研究其在建筑、土木、焊接、機車(chē)等方面無(wú)損檢測中的各種應用，得到如下結論，超聲探傷存在一些優(yōu)點(diǎn)，它能夠提高檢測精度，減少檢測時(shí)間，因此，具有很好的發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞：超聲探傷；無(wú)損檢測；聲波反射；脈沖

O 引言
無(wú)損檢測(Nondestructive test，NDT)是指不破壞和損傷受檢物體，對其性能、質(zhì)量、有無(wú)內部缺陷進(jìn)行檢測的一種技術(shù)。無(wú)損檢測技術(shù)是提高產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步不可缺少的手段，特別隨著(zhù)新材料、新技術(shù)的廣泛應用，各種結構零件向高參量、大容量方向發(fā)展，不僅
要提高缺陷檢測的準確率和可靠性，而且要把傳統的無(wú)損檢測技術(shù)和現代信息技術(shù)相結合，實(shí)現無(wú)損檢測的數字化、圖像化、實(shí)時(shí)化、智能化。
工業(yè)上常用的無(wú)損檢測方法有五種：超聲檢測(UT)、射線(xiàn)探傷(RT)、滲透探查(PT)、磁粉檢測(MT)和渦流檢測(ET)。其中超聲檢測是利用超聲波的透射和反射進(jìn)行檢測的。超聲波可以穿透無(wú)線(xiàn)電波、光波無(wú)法穿過(guò)的物體，同時(shí)又能在兩種特性阻抗不同的物質(zhì)交界面上反射，當物體內部存在不均勻性時(shí)，會(huì )使超聲波衰減改變，從而可區分物體內部的缺陷。因此，在超聲檢測中，發(fā)射器發(fā)射超聲波的目的是超聲波在物體遇到缺陷時(shí)，一部分聲波會(huì )產(chǎn)生反射，發(fā)射和接收器可對反射波進(jìn)行分析，精確地測出缺陷來(lái)，并顯示出內部缺陷的位置和大小，測定材料厚度等。
超聲檢測作為一種重要的無(wú)損檢測技術(shù)不僅具有穿透能力強、設備簡(jiǎn)單、使用條件和安全性好、檢測范圍廣等根本性的優(yōu)點(diǎn)外，而且其輸出信號是以波形的方式體現。使得當前飛速發(fā)展的計算機信號處理、模式識別和人工智能等高新技術(shù)能被方便地應用于檢測過(guò)程，從而提高檢測的精確度和可靠性。
超聲波無(wú)損探傷(NDI)是超聲無(wú)損檢測的一種發(fā)展與應用，其設備有：超聲探傷儀、探頭、藕合劑及標準試塊等。其用途是檢測鑄件縮孔、氣泡、焊接裂紋、夾渣、未熔合、未焊透等缺陷及厚度測定。
超聲無(wú)損檢測在最近幾十年中得到了較大的進(jìn)展，它已成為材料或結構的無(wú)損檢測中常用的手段。由于超聲檢測可以在線(xiàn)進(jìn)行、超聲波對人體無(wú)害又不改變系統的運行狀態(tài)，因此，在材料或結構的無(wú)損檢測中得到了廣泛的應用。

1 超聲探傷原理
超聲探傷是無(wú)損檢測的主要方法之一。它能非破壞性地探測材料性質(zhì)及內部和表面缺陷(如裂紋、氣泡、夾渣等)的大小、形成和分布情況，具有靈敏度高、穿透力強、檢測速度快和設備簡(jiǎn)單、成本低等一系列特點(diǎn)。
1．1 基本原理
超聲波探傷具有反射和透射兩種方法。其中反射方法精確度較高。圖1是脈沖回波探傷儀原理圖。脈沖發(fā)射器通過(guò)探頭將超聲波短脈沖送入試件，當回波從試件的缺陷或邊界返回時(shí)，通過(guò)信號處理系統，在示波器上加以顯示，并將其幅度和傳播時(shí)間顯示出來(lái)。如果已知試件中的聲速，則根據示波器上的讀數所獲得的脈沖間的傳輸時(shí)間即可獲得缺陷的深度。

1．2 探傷分類(lèi)
超聲探傷方法很多，可以按不同的方式進(jìn)行分類(lèi)?，F將幾種常用的分類(lèi)方法介紹如下。
(1)按原理分類(lèi)
按探傷原理分類(lèi)可分為脈沖反射法、穿透法和共振法。脈沖反射法是一種利用超聲波探頭發(fā)射脈沖到被檢測試塊內，根據反射波的情況來(lái)檢測試件缺陷的方法。脈沖反射法又包括缺陷回波法、底波高度法和多次底波法等。
(2)按耦合方式分類(lèi)
按耦合方式分類(lèi)如圖2所示。

(3)按探傷顯示方法分類(lèi)
按探傷顯示方法分類(lèi)可分為A型顯示，B型顯示與C型顯示。其中A型顯示只顯示缺陷的深度；B型顯示探傷儀，可顯示工件內部缺陷的橫斷面形狀，此時(shí)示波器橫坐標代表探頭在工件面上的位置，縱坐標代表缺陷的深度。探頭沿工件移動(dòng)與示波管掃描線(xiàn)的水平移動(dòng)是同步的，為使圖象保留在熒光屏上，應選用長(cháng)余輝示波管，且探頭移動(dòng)速度不能太快；C型顯示探傷儀，可以顯示工件內部缺陷的平面圖形。
(4)按智能方式分類(lèi)
上述探傷方法如由人工操作，則為人工探傷。如使試樣或探頭移動(dòng)，在它的移動(dòng)中利用超聲波自動(dòng)地檢測缺陷并予以顯示或指示(噴色)的方式，稱(chēng)為超聲自動(dòng)探傷。自動(dòng)探傷要有探傷儀(帶閘門(mén)裝置)，顯示裝置，探頭及其夾持機構。根據探頭設置方式的不同還可大致分為如下幾種探傷方式：直接接觸方式，此方式只用在探傷速度不高且表面光滑的場(chǎng)合，如軌道、無(wú)縫鋼管和軸等；局部水浸方式是超聲探傷中最適用的方式，還可細分為其他方式，但原理是同樣的；全水浸方式用于工件的某部分(如粘結層)或管類(lèi)的精密探傷，當水槽機構設計成可以進(jìn)行自動(dòng)探傷的情況下，除去工件的裝卸以外，探傷可以全部自動(dòng)化，如果工件加工精度高，而且水槽內架設的探頭夾持機構、移動(dòng)架的精度也高，則探傷的精度也高。