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1、2-2 超声检测方法超声检测方法2-2-1 超声检测用仪器与探头的选择超声检测用仪器与探头的选择(1)仪器选择仪器选择 探探伤伤仪仪器器的的选选择择，应应从从探探伤伤对对象象的的材材料料和和缺缺陷陷的的状状况况考考虑虑，如如果果仪仪器器选选得得不不正正确确，不不但但导导致致不不可可靠靠的的探探伤伤结结果果，而而且且在在经经济济上上也也带带来来损损失。失。仪仪器器的的选选择择应应从从选选择择最最合合适适的的探探头头开开始始，因因为为探探头头的的性性能能是是检检测测缺缺陷陷的的关关键键，而而探探伤伤装装置置本身则应使探头的性能获得最充分地发挥。本身则应使探头的性能获得最充分地发挥。在在考考虑虑探探
2、伤伤操操作作要要求求的的同同时时，还还要要考考虑虑仪仪器器的的自自动动化化程程度度，同同时时考考虑虑选选择择试试块块、辅辅助助工工具具以以及耦合介质等。及耦合介质等。超超声声波波探探伤伤仪仪是是根根据据超超声声波波传传播播原原理理、电电声声转转换换原原理理和和无无线线电电测测量量原原理理设设计计的的，其其中中应应用用最最广广泛的是脉冲式超声波探伤仪。泛的是脉冲式超声波探伤仪。按按照照超超声声波波在在两两个个不不同同声声阻阻抗抗介介质质的的界界面面上上将将发发生生反反射射，反反射射能能量量将将取取决决于于界界面面两两种种介介质质声声阻阻抗的差异大小以及界面的取向和大小。抗的差异大小以及界面的取向
3、和大小。脉冲式超声波探伤仪主要分为脉冲式超声波探伤仪主要分为A型显示和平面显型显示和平面显示两大类，其中示两大类，其中A型显示超声波探伤仪如图型显示超声波探伤仪如图荧荧光光屏屏上上纵纵坐坐标标代代表表反反射射波波幅幅度度，横横坐坐标标代代表表声声波波传传播播时时间间，以以缺缺陷陷波波的的幅幅度度和和位位置置来来确确定定缺陷的大小和在工件中的位置。缺陷的大小和在工件中的位置。这这种种仪仪器器具具有有结结构构简简单单、使使用用方方便便和和适适用用面面广广等等许许多多优优点点，因因此此在在目目前前应应用用最最为为广广泛泛，在在我我国已形成系列产品。国已形成系列产品。A型型显显示示超超声声探探伤伤仪仪
4、的的缺缺点点，是是难难以以判判断断缺缺陷陷的几何形状和缺乏直观性。的几何形状和缺乏直观性。为为了了更更好好地地进进行行定定量量、定定位位探探伤伤，设设计计了了可可对对缺缺陷陷几几何何形形状状作作出出判判断断的的仪仪器器，如如B型型显显示示、C型显示、准三维显示和超声透视等。型显示、准三维显示和超声透视等。B型型显显示示是是一一种种可可以以显显示示出出工工件件的的某某一一纵纵断断面面的的显显示示方方法法，探探头头移移动动距距离离作作为为横横轴轴，探探伤伤距距离离(深深度度)作为纵轴作为纵轴若若对对应应于于探探头头各各个个位位置置的的纵纵向向扫扫查查有有反反射射，把把它它作作为为辉辉度度变变化化显
5、显示示，以以固固定定速速度度移移动动探探头头，即即完完成探伤图形。成探伤图形。在在B型型显显示示中中所所用用示示波波管管的的荧荧光光屏屏是是由由长长余余辉辉荧荧光光物物质质组组成成，当当声声束束照照射射大大缺缺陷陷时时，其其后后面面小小缺缺陷陷和和底底面面反反射射就就无法记录。无法记录。C型型显显示示是是使使探探头头工工件件上上纵纵、横横交交替替扫扫查查，把把在在探探伤伤距距离离特特定定范范围围内内的的反反射射作作为为辉辉度度变变化化的的显显示示方方式式，能能得得到到平平面的横截面图。面的横截面图。C型型显显示示利利用用探探头头在在探探伤伤面面上上的的位位移移与与荧荧光光屏屏上上亮亮点点的的位
6、位移移同同步步，工工件件如如有有缺缺陷陷，则则在在荧荧光光屏屏上上相相应应位位置置就就显显示出亮点。示出亮点。早早期期C型型显显示示的的缺缺点点是是只只能能检检测测出出缺缺陷陷的的长长度度和和宽宽度度，不不能能测测出出缺缺陷陷埋埋藏藏深深度度，现现改改用用彩彩色色荧光屏显示，以不同颜色来表示埋藏深度。荧光屏显示，以不同颜色来表示埋藏深度。C型型显显示示是是很很直直观观的的显显示示方方法法，同同时时采采用用高高分分辨力探头，主要用于要求高的工件的探伤。辨力探头，主要用于要求高的工件的探伤。若若把把接接收收探探头头放放在在发发射射探探头头的的对对面面，也也就就是是说说把把探探头头放放在在被被检检工
7、工件件的的两两侧侧，则则所所得得图图象象已已不不是是显显示示的的某某断断面面，而而是是超超声声投投影影面，称为超声透视。面，称为超声透视。当当然然在在获获得得B型型显显示示和和C型型显显示示的的基基础础上上，通通过过计计算算机机信信号号处处理理技技术术，可可以以获获得得缺缺陷陷图图象象的的准三维显示，具有立体形象。准三维显示，具有立体形象。选选择择探探伤伤装装置置时时，首首先先要要考考虑虑所所要要求求的的探探伤伤条条件件如如频频率率高高低低。例例如如，铸铸件件应应选选用用低低频频率率。要要探探伤伤装装置置能能否否配配合合采采用用高高分分辨辨率率探探头头，能能否否满满足高灵敏度探伤的高信噪比要求
8、等。足高灵敏度探伤的高信噪比要求等。(2)探头选择探头选择 目目前前应应用用最最广广、数数量量最最多多的的超超声声换换能能器器是是以以压压电电效效应应为为原原理理的的超超声声换换能能器器，它它将将来来自自发发射射电电路路的的电电脉脉冲冲加加到到压压电电晶晶片片上上，变变成成同同频频率率的的机械振动，从而向被检测对象辐射出超声波。机械振动，从而向被检测对象辐射出超声波。同同时时，它它又又将将从从声声场场中中反反射射回回来来的的声声信信号号转转换换成成电电信信号号，送送入入接接收收、放放大大电电路路，变变为为可可供供在在荧光屏上观察和判断的检荧光屏上观察和判断的检 测信号。测信号。探探头头的的基基
9、本本形形式式是是直直探探头头和和斜斜探探头头，直直探探头头用用于于发发射射和和接接收收纵纵波波，斜斜探探头头常常用用的的有有横横波波探探头头、表面波探头和板波探头表面波探头和板波探头 其其它它各各种种探探头头(例例如如聚聚焦焦探探头头、组组合合探探头头、高高分辨力探头和高温探头分辨力探头和高温探头)都是它们的变型。都是它们的变型。探探头头的的迅迅速速发发展展给给人人们们留留下下了了深深刻刻的的印印象象，使使人人们们充充分分认认识识到到探探头头虽虽小小，但但它它集集中中了了大大量量声声学中的基本问题。学中的基本问题。例例如如，探探头头中中存存在在吸吸收收衰衰减减、电电声声能能量量转转换换以以及及
10、多多层层波波传传导导传传播播等等，因因此此它它是是探探伤伤仪仪的的主主体，而不是探伤装置的附件。体，而不是探伤装置的附件。在在探探头头中中，最最重重要要的的是是压压电电晶晶片片和和阻阻尼尼块块(吸吸收收块块)，压压电电晶晶片片下下面面的的保保护护膜膜也也很很重重要要。压压电电晶晶片片是是探探头头的的核核心心，由由压压电电材材料料加加工工而而成成，压压电电材料近年来发展很快，品种繁多。材料近年来发展很快，品种繁多。在在超超声声检检测测中中用用得得最最广广泛泛的的压压电电材材料料是是锆锆钛钛酸酸铅铅(PZT)，灵灵敏敏度度高高，成成本本低低和和工工艺艺简简单单。其其次次是石英和钛酸钡，晶片厚度取决
11、于所需频率。是石英和钛酸钡，晶片厚度取决于所需频率。吸吸收收块块是是对对压压电电晶晶片片的的振振动动起起阻阻尼尼作作用用，目目的的是是提提高高探探头头分分辨辨缺缺陷陷的的能能力力，常常用用环环氧氧树树脂脂加加钨粉，要求吸收系数要大，能使声波散射。钨粉，要求吸收系数要大，能使声波散射。同同时时，吸吸收收块块在在靠靠近近压压电电晶晶片片的的地地方方、其其声声阻抗尽可能接近压电晶片的声阻抗。阻抗尽可能接近压电晶片的声阻抗。通通常常是是从从工工艺艺上上采采取取措措施施，提提高高环环氧氧树树脂脂钨钨粉粉吸吸收收块块的的声声阻阻抗抗值值、使使之之接接近近压压电电晶晶片片，是是制作高分辨力探头的关键。制作高
12、分辨力探头的关键。当当然然采采用用高高阻阻尼尼吸吸收收块块将将显显著著降降低低超超声声检检测测的的灵灵敏敏度度，因因此此应应视视具具体体情情况况综综合合考考虑虑这这两两方方面的要求。面的要求。一一般般来来说说，由由于于产产生生纵纵波波最最容容易易，而而且且转转换换效效率率也也高高，因因此此在在需需要要其其它它波波型型时时，大大都都考考虑虑首首先先获得纵波，然后用波型转换来得到其它波形。获得纵波，然后用波型转换来得到其它波形。斜斜探探头头就就是是采采用用斜斜楔楔对对波波型型转转换换的的作作用用原原理理，利利用用纵纵波波在在斜斜楔楔与与工工件件界界面面上上的的波波型型转转换换而而在在工工件产生所需
13、的波型。件产生所需的波型。对对斜斜探探头头来来说说，除除了了考考虑虑获获得得所所需需的的波波型型及及足足够够的的声声能能外外，还还应应注注意意不不致致由由于于斜斜楔楔的的存存在在而而使使杂波增加，影响缺陷波形的判别。杂波增加，影响缺陷波形的判别。必必须须认认真真设设计计斜斜楔楔的的形形状状，使使斜斜楔楔中中由由界界面面反反射回来的声能不回到压电晶片上来。射回来的声能不回到压电晶片上来。斜斜楔楔的的材材料料一一般般都都采采用用有有机机玻玻璃璃，在在斜斜楔楔的的某某些些部部位位增增填填吸吸收收材材料料，以以便便把把从从斜斜楔楔与与工工件件界界面面反射回来的杂波尽可能吸收掉。反射回来的杂波尽可能吸收
14、掉。双双晶晶探探头头，由由两两块块分分别别发发射射和和接接超超声声波波的的晶晶片片所所组组成成。双双晶晶斜斜探探头头的的结结构构，透透声声楔楔分分为为两两部部分，中间设有隔声层。分，中间设有隔声层。透透声声楔楔上上放放置置晶晶片片的的斜斜面面，除除具具有有斜斜探探头头的的入入射角外，还有对称倾角射角外，还有对称倾角(一般一般=4o10o)。双双晶晶探探头头采采用用收收发发分分离离的的两两块块晶晶片片，消消除除了了有有机机玻玻璃璃与与工工件件界界面面上上的的反反射射杂杂波波，始始脉脉冲冲不不能能进进入入接接收收放放大大器器，盲盲区区减减小小，可可以以发发现现近近表表面面缺陷。缺陷。双双晶晶探探头
15、头具具有有聚聚焦焦作作用用，其其声声场场主主声声束束轴线相交于轴线相交于Q点。点。在在由由a，b，c、d 点点构构成成菱菱形形区区，是是检检测测灵敏度较高的部位。灵敏度较高的部位。检检测测灵灵敏敏度度随随深深度度改改变变，b到到Q逐逐渐渐升升高高，Q到到d逐逐渐渐降降低低，Q点点的灵敏度最高。的灵敏度最高。多多分分量量换换触触器器同同时时产产生生和和接接收收2个个以以上上信信号号，例例如如2分分量量换换能能器器可可以以产产生生和和接接收收一一个个纵纵波波和和一一个个横波分量，或两个互相垂直的横波分量。横波分量，或两个互相垂直的横波分量。3分分量量换换能能器器可可以以产产生生和和接接收收一一个个
16、纵纵波波分分量量和和两两个个互互相相垂垂直直的的横横波波分分量量。多多分分量量换换能能器器的的工工作作原理如图所示。原理如图所示。多多分分量量换换能能器器用用于于声声发发射射检检测测和和应应力力测测试试。包包括括纵纵波波-横横波波(L-T)二二分分量量、横横波波-横横波波(T-T)二二分量、纵波分量、纵波-横波横波-横波横波(L-T-T)三分量换能器。三分量换能器。箭箭头头和和为为晶晶片片2的的振振动动方方向向，和和为为信信号号电电极极的的极极性性。由由于于晶晶片片之之间间不不能能共共用用信信号号线线，彼彼此之间采用了隔离层此之间采用了隔离层(G)，其中，其中G1为背衬。为背衬。有有时时需需要
17、要不不同同入入射射角角，可可采采用用可可变变角角度度探探头头。例例如如在在板板波波探探伤伤中中，为为选选择择合合适适板板波波，采采用用变变角角度度探头。图是几种可变角度探头的结构原理。探头。图是几种可变角度探头的结构原理。图图a通通过过转转动动上上面面楔楔块块来来改改变变入入射射角角，缺缺点点是是没没有有吸吸收收块块。图图b缺缺点点是是当当改改变变入入射射角角时时探探头头入入射射点点、折折射射角角和和在在透透声声楔楔内内声声程程改改变变。图图c缺缺点点是是在透声楔内声程较大、衰减大、灵敏度下降。在透声楔内声程较大、衰减大、灵敏度下降。近近年年来来出出现现了了一一种种新新型型薄薄膜膜探探头头，用
18、用高高聚聚合合物物压电薄膜制造，适用于任何形状的工件。压电薄膜制造，适用于任何形状的工件。该该探探头头具具有有良良好好的的宽宽频频带带特特性性，高高压压电电常常数数，密度小，特性阻抗小，加工性好，性能稳定。密度小，特性阻抗小，加工性好，性能稳定。其缺点是灵敏度偏低，加工难度较大。其缺点是灵敏度偏低，加工难度较大。探探头头的的主主要要指指标标除除频频率率外外，还还有有检检测测灵灵敏敏度度和和分分辨辨力力，检检测测灵灵敏敏度度是是指指探探头头与与探探伤伤仪仪配配合合起起来来，在在最最大大深深度度上上发发现现最最小小缺缺陷陷的的能能力力、它它与与探探头头的的换换能能特特性性有有关关，辐辐射射效效率率
19、高高、接接收收灵灵敏度高的探头的检测灵敏度高。敏度高的探头的检测灵敏度高。辐射面积愈大、检测灵敏度愈高。辐射面积愈大、检测灵敏度愈高。检检测测分分辨辨能能力力可可分分为为横横向向分分辨辨率率和和纵纵向向分分辨辨率率，纵纵向向分分辨辨力力是是指指声声波波传传播播方方向向对对两两个个相相邻邻缺缺陷陷的的分分辨辨能能力力。脉脉冲冲愈愈窄窄则则分分辨辨能能力力愈愈高高，频频率率愈愈高高则则分分辨辨能能力力愈愈高高，灵灵敏敏度度愈愈高高则则分分辨辨力愈低。力愈低。横横向向分分辨辨力力是是指指传传播播方方向向上上对对两两个个并并排排缺缺陷陷的的分分辨辨能能力力，探探伤伤用用声声束束愈愈窄窄、频频率率愈愈高
20、高、则则横向分辨力愈高。横向分辨力愈高。上上述述分分析析知知，探探头头频频率率和和频频率率特特性性以以及及辐辐射射特性，对超声检测均有很大的影响。特性，对超声检测均有很大的影响。要要探探出出以以任任何何形形式式及及任任何何位位置置上上的的缺缺陷陷，要要求求探探头头的的声声场场能能够够以以同同样样的的灵灵敏敏度度覆覆盖盖试试件件的的最最大大范围。但指向角大时检测灵敏度降低。范围。但指向角大时检测灵敏度降低。高高强强度度细细声声束束的的探探头头能能探探出出小小缺缺陷陷，但但是是探探伤伤的的范范围围非非常常小小，同同时时能能探探出出的的缺缺陷陷也也只只限限于于其其反反射射面面接接近近垂垂直直于于声声
21、束束中中心心轴轴上上的的缺缺陷陷，用用这这种种探探头必须用比较小的扫查间隔。头必须用比较小的扫查间隔。即即使使如如此此，仍仍有有漏漏检检的的缺缺陷陷。很很明明显显，只只有有牺牺牲牲检查速度才能提高检测灵敏度。检查速度才能提高检测灵敏度。大大多多数数探探头头直直径径为为540mm，直直径径大大于于40mm时时，由由于于很很难难获获得得与与之之对对应应的的平平坦坦接接触触面面，故故不不适于大部分检测。适于大部分检测。直直径径小小于于5mm时时，灵灵敏敏度度显显著著下下降降，这这是是因因为为近近场场区区底底波波高高度度与与换换能能器器面面积积成成正正比比，而而远远场场区区与换能器面积的平方成正比。与
22、换能器面积的平方成正比。一一个个良良好好的的超超声声换换能能器器，应应该该在在远远场场区区具具有有良良好好的的灵灵敏敏度度，而而在在近近场场区区则则具具有有良良好好的的分分辨辨力，但两者往往是矛盾的。力，但两者往往是矛盾的。选选择择探探头头时时，应应考考虑虑不不同同的的探探伤伤对对象象。形形状状复杂工件，选用直径复杂工件，选用直径10mm和和5mm小振子探头。小振子探头。厚厚壁壁大大件件选选择择频频率率低低、直直径径20mm探探头头。薄薄壁壁件件则则相相反反，可可采采用用分分割割式式探探头头。大大衰衰减减材材料料选用频率低、脉冲窄、直径选用频率低、脉冲窄、直径20mm探头。探头。选择探头时，对
23、缺陷的状况应做考虑。选择探头时，对缺陷的状况应做考虑。超声波束轴线要尽可能与缺陷主要扩展方向超声波束轴线要尽可能与缺陷主要扩展方向正交，用斜角探伤时、要选择合适的折射角。正交，用斜角探伤时、要选择合适的折射角。根据缺陷在工件中的大致位置选择合适的频根据缺陷在工件中的大致位置选择合适的频率与振子尺寸。率与振子尺寸。例如，近表面缺陷，可选用分割式探头。例如，近表面缺陷，可选用分割式探头。薄工件，要用高分辨力探头。薄工件，要用高分辨力探头。为了不漏检，散乱的缺陷要选用较低的频率。为了不漏检，散乱的缺陷要选用较低的频率。固定缺陷位置的水浸探伤，要选用聚焦探头。固定缺陷位置的水浸探伤，要选用聚焦探头。对
24、微小缺陷，一般采用高频探头。对微小缺陷，一般采用高频探头。频频率率上上限限由由衰衰减减大大小小决决定定，下下限限则则由由检检测测灵灵敏度、脉冲宽度和声束指向性决定。敏度、脉冲宽度和声束指向性决定。对对横横波波斜斜探探头头来来说说，为为了了使使工工件件中中的的折折射射角角度度范范围围能能覆覆盖盖到到90o，探探头头斜斜楔楔中中的的声声速速应应小小于于工件中的声速。工件中的声速。一一般般斜斜探探头头主主要要用用于于横横波波，因因此此设设计计时时要要求求斜楔中的纵波速度小于工件中的横波速度。斜楔中的纵波速度小于工件中的横波速度。对对钢钢来来说说常常用用有有机机玻玻璃璃或或聚聚乙乙烯烯做做斜斜楔楔。斜
25、斜楔楔采采用用有有机机玻玻璃璃的的另另一一个个优优点点是是，具具有有明明显显的的衰减特性，有利于消除干扰反射波。衰减特性，有利于消除干扰反射波。折折射射角角为为45o70o的的斜斜探探头头，由由于于干干扰扰反反射射波波引引起起的的麻麻烦烦最最少少，而而且且在在这这个个角角度度范范围围内内的的所所有有换换能能器器具具有有大大致致相相同同的的灵灵敏敏度度，换换能能器器的的方向特征也不失真，因此应用最广。方向特征也不失真，因此应用最广。斜斜楔楔的的存存在在对对压压电电晶晶片片的的振振动动可可起起到到一一定定的的阻阻尼尼作作用用，而而且且即即使使脉脉冲冲持持续续时时间间较较长长，一一般般也也不不会会超
26、超过过在在斜斜楔楔内内的的传传播播时时间间，因因此此晶晶片片背背面往往不再附加吸收块。面往往不再附加吸收块。为为了了防防止止斜斜楔楔内内回回波波影影响响缺缺陷陷回回波波的的辨辨认认或或近近表表面面缺缺陷陷的的发发现现，需需在在斜斜楔楔的的顶顶面面和和端端面面粘粘加吸声材料，以消除楔内回波。加吸声材料，以消除楔内回波。(3)探头与仪器的连结探头与仪器的连结 探探头头用用高高频频电电缆缆与与探探伤伤仪仪相相连连结结，为为消消除除外外来来电电波波对对探探头头激激励励脉脉冲冲及及回回波波脉脉冲冲的的影影响响，并并防防止止这这种种高高频频脉脉冲冲以以电电波波形形式式向向外外辐辐射射，常常采采用用同轴电缆
27、连结。同轴电缆连结。2-2-2 试块的选用试块的选用 脉脉冲冲反反射射法法超超声声探探伤伤基基本本的的测测定定对对象象，是是反反射射源源反反射射波波的的位位置置及及其其大大小小，测测定定其其绝绝对对值值比比较较困困难难，实实际际上上都都是是采采用用与与已已知知量量相相比比较较的的办办法法来来确确定被检物状况。定被检物状况。超超声声检检测测对对缺缺陷陷的的定定量量主主要要以以试试块块为为比比较较的的依依据据，通通常常把把被被检检物物中中的的缺缺陷陷反反射射声声压压的的声声源源位位置置与与试试块块中中规规则则反反射射体体(如如平平底底孔孔、横横通通孔孔等等)的的反反射声压的声源位置相比，称为当量法
28、。射声压的声源位置相比，称为当量法。常用试块来确定合适的探伤方法，来确定和调常用试块来确定合适的探伤方法，来确定和调整探伤仪的测定范围、检验仪器和探头的性能以整探伤仪的测定范围、检验仪器和探头的性能以 及确定探伤灵敏度和评价缺陷大小。及确定探伤灵敏度和评价缺陷大小。试试块块主主要要可可分分两两种种：即即标标准准试试块块(简简称称STB)和和参考试块参考试块(简称简称RB)。标标准准试试块块的的材材质质、形形状状、几几何何尺尺寸寸及及性性能能等等是是由由有有关关技技术术权权威威机机关关规规定定的的，用用以以测测试试探探伤伤仪的性能、调整灵敏度和时间的测定范围。仪的性能、调整灵敏度和时间的测定范围
29、。例例如如国国际际标标准准试试块块IIW、IIW2，我我国国标标准准试试块块CSK-1B等。等。超声波探伤用的标准试块的材料均为低碳镇超声波探伤用的标准试块的材料均为低碳镇静钢，如静钢，如20号钢，经正火热处理。号钢，经正火热处理。参参考考试试块块是是针针对对特特定定条条件件，而而设设计计的的非非标标准准试试块块，大大都都采采用用与与被被检检测测工工件件材材质质相相同同或或相相似似的材料制作。的材料制作。参参考考试试块块中中可可以以设设置置人人工工缺缺陷陷(反反射射体体)，或或者者存存在在自自然然缺缺陷陷，从从本本质质上上说说，它它与与标标准准试试块块是一致的。是一致的。超超声声波波探探伤伤标
30、标准准试试块块为为IIW试试块，如图所示块，如图所示 IIW试试块块是是国国际际焊焊接接协协会会在在1958年年确确定定为为用用于于焊焊缝缝超超声声探探伤伤用用的的标标准准试试块块，由由于于它它是是荷荷兰兰人人于于1955年首先提出的，故又名荷兰试块。年首先提出的，故又名荷兰试块。用用于于测测定定斜斜探探头头的的入入射射点点、折折射射角角、最最大大灵灵敏敏度、修正时间轴原点和调整时间轴的测定范围。度、修正时间轴原点和调整时间轴的测定范围。使使用用直直探探头头时时，可可用用来来测测定定直直探探头头的的分分辨辨率率、盲盲区区、时时间间轴轴的的水水平平线线性性，以以及及调调整整时时间间轴轴的的测测定
31、范围等。定范围等。IIW2试试块块如如图图所所示示，是是国国际际焊焊接接学学1974年年通通过过的的标标准准试块。试块。其其优优点点是是容容易易加加工，便于携带。工，便于携带。我我 国国 GB11345-89标标准准推推荐荐该该试试块块为为现现场场校校验验检检测测灵灵敏敏度和时基线试块。度和时基线试块。我我 国国 GB11345-89标标准准规规定定CSK-1B试试块块为为新新标标准准试试块块，结结构与构与IIW试块类似。试块类似。它它是是国国际际标标准准化化组组织织ISO-2400标标准准试试块块(即即IIW-1型型试试块块)的的改变型。改变型。在在原原有有CSK-1A基基础础上上增增加加了
32、了测测试试斜斜探探头折射角的刻度面。头折射角的刻度面。美美国国材材料料试试验验学学会会(ASTM)提提出出了了一一套套铝铝合合金金超超声波标准试块。声波标准试块。这这套套试试块块用用铝铝合合金金制制作作，是是因因为为不不同同成成分分的的铝铝合合金金透透声声性性能能基基本相同。本相同。试块由下述三组组成。试块由下述三组组成。1)基基本本组组，由由3种种不不同同孔孔径径、8种种不不同同金金属属距距离的离的8个试块组成；个试块组成；2)面面积积幅幅度度组组，由由8种种不不同同孔孔径径、相相同同金金属属距离的距离的8个试块组成；个试块组成；3)距距离离幅幅度度组组，由由30种种不不同同金金属属距距离离
33、、每每种又有种又有3种不同孔径的共种不同孔径的共90个试块组成。个试块组成。这这套套试试块块主主要要用用于于纵纵波波检检测测，可可用用于于探探头头、探探伤伤仪仪的的性性能能测测试试，灵灵敏敏度度的的调调整整、和和测测量量范范围的调整等。围的调整等。2-2-5 超声检测方法分类超声检测方法分类 (1)脉冲反射法与穿透法脉冲反射法与穿透法 穿穿透透法法，在在工工件件两两侧侧各各放放一一探探头头，一一个个探探头头向向工件内发射超声波，另一个探头接收超声波工件内发射超声波，另一个探头接收超声波当当工工件件完完好好时时，可可接接收收到到较较强强信信号号。当当工工件件内内有有面面积积大大于于声声束束截截面
34、面的的缺缺陷陷时时，声声能能被被缺缺陷陷全全部部反反射，另一个探头完全收不到超声信号。射，另一个探头完全收不到超声信号。穿穿透透法法的的优优点点是是不不存存在在盲盲区区，声声程程衰衰减减少少。缺缺点点是是检检测测灵灵敏敏度度低低，不不能能对对缺缺陷陷定定位位，现现场场操操作作不不便，应用比较少。便，应用比较少。脉脉冲冲反反射射法法如如图图所所示示，只只需需采采用用一一个个又又发发又又收收的的探探头头进进行行检检测测。当当工工件件完完好好无无缺缺陷陷时时，荧荧光光屏屏上上只有始脉冲和底波显示。只有始脉冲和底波显示。工工件件中中有有小小缺缺陷陷时时，在在始始波波和和底底波波之之间间有有缺缺陷陷波波
35、显显示示，通通过过缺缺陷陷波波在在时时基基轴轴上上的的位位置置来来确确定定缺缺陷陷在工件中位置，缺陷波的高度取决于缺陷大小在工件中位置，缺陷波的高度取决于缺陷大小当当有有缺缺陷陷波波出出观观时时，底底波波高高度度下下降降。当当工工件件中中有有大大于于声声束束截截面面的的大大缺缺陷陷时时，全全部部声声能能被被缺缺陷陷所所反反射，荧光屏上只有始波和缺陷波，底波消失。射，荧光屏上只有始波和缺陷波，底波消失。脉脉冲冲反反射射法法的的优优点点是是检检测测灵灵敏敏度度高高，缺缺陷陷可可以以定定位位，操操作作灵灵活活方方便便，适适用用范范围围广广，是是当当前前国国内内外外应用最广泛的超声检测方法。应用最广泛
36、的超声检测方法。脉脉冲冲反反射射法法的的缺缺点点是是存存在在盲盲区区，对对近近表表面面缺缺陷陷的的检检测测能能力力差差，当当缺缺陷陷反反射射面面与与声声束束轴轴线线不不垂垂直直时时容易漏检，以及往复声程的超声波衰减大。容易漏检，以及往复声程的超声波衰减大。(2)直接接触法与液浸法直接接触法与液浸法接接触触法法，探探头头通通过过耦耦合合薄薄层层、与与工工件件检检测测面面接接触触的的探探伤伤方方法法，具具有有方方便便、灵灵活活、耦耦合合层层薄薄、声声能能损损失失小小等等优优点点，应应用用广广泛泛，可可用用于于纵纵波波检检测测、横横波检测、表面波检测和板波检测等。波检测、表面波检测和板波检测等。该该
37、方方法法对对探探头头所所加加压压力力大大小小、耦耦合合层层厚厚薄薄、接接触触面面积积大大小小等等影影响响因因素素难难于于操操纵纵，以以及及探探头头容容易易磨磨损、检测速度低等缺点，使其应用受到限制。损、检测速度低等缺点，使其应用受到限制。液液浸浸法法检检测测，就就是是在在探探头头与与工工件件间间设设置置一一层层一一定定厚厚度度的的液液体体耦耦合合层层，常常用用水水做做耦耦合合剂剂，故故又又称称水水浸法检测。浸法检测。液液浸浸法法检检测测时时，探探头头与与工工件件不不发发生生直直接接接接触触，既既可可减减少少探探头头的的磨磨损损，又又能能消消除除直直接接接接触触法法中中那那些些难难以以控控制制的
38、的因因素素，同同时时也也可可提提高高检检测测速速度度，便便于于实现自动检测。实现自动检测。采采用用液液浸浸法法检检测测方方法法，由由于于声声束束在在水水中中和和钢钢中中两两次次扩扩散散，声声束束指指向向性性差差，声声压压损损失失也也大大，往往往往采采用聚焦探头。用聚焦探头。(3)探头与工件的耦合探头与工件的耦合工工件件表表面面形形状状和和粗粗糙糙度度对对检检测测灵灵敏敏度度、检检测测速速度度和和探探头头磨磨损损等等都都有有直直接接影影响响。为为提提高高声声能能从从探探头头向向工工件件内内的的传传递递效效率率，在在探探头头和和工工件件之之间间填填加加耦耦合合剂剂，同同时时可可减减少少探探头头磨磨
39、损损、便便于于探探头头移动。移动。在在接接触触法法，一一般般采采用用液液态态接接触触，即即在在探探头头与与工工件件之之间间涂涂敷敷液液体体、排排除除空空气气间间隙隙，这这层层液液体体称称为为耦耦合合剂剂。影影响响耦耦合合效效果果的的因因素素很很多多，主主要要有有工件表面形状、表面粗糙度和耦合剂种类等。工件表面形状、表面粗糙度和耦合剂种类等。工工件件表表面面愈愈粗粗糙糙，入入射射到到工工件件中中的的超超声声能能量量就愈少，检测灵敏度较低。就愈少，检测灵敏度较低。要要求求工工件件表表面面粗粗糙糙度度不不大大于于1/10波波长长，否否则则耦耦合情况显著变差，出观比较大的侧向散射。合情况显著变差，出观
40、比较大的侧向散射。能能够够机机械械加加工工的的表表面面最最好好在在加加工工后后检检测测，不不能能加加工工的的应应进进行行适适当当清清理理和和打打磨磨，去去掉掉表表面面附附着的氧化皮、涂料以及其它附着物。着的氧化皮、涂料以及其它附着物。常常用用的的超超声声耦耦合合剂剂，包包括括水水、甘甘油油、水水玻玻璃璃和和机机油油等等。机机油油最最常常用用，根根据据工工件件表表面面状状况况和和环环境温度可选用适当粘度的机油。境温度可选用适当粘度的机油。甘甘油油的的耦耦合合效效果果比比较较好好，但但有有腐腐蚀蚀性性，成成本本也也高高。水水玻玻璃璃效效果果也也不不错错，适适用用于于粗粗糙糙表表面面，但但容易损坏探头。容易损坏探头。水水浸浸探探伤伤时时探探头头不不直直接接接接触触工工件件表表面面，为为了了对对工工件件表表面面有有足足够够的的浸浸润润性性，应应在在水水中中加加入入适适量量的活性剂。另外也需要加入适量防锈剂。的活性剂。另外也需要加入适量防锈剂。手手工工探探伤伤时时应应对对探探头头施施加加1020N的的压压力力，自自动动检测时，除靠探头自重外还需适当弹簧力。检测时，除靠探头自重外还需适当弹簧力。