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1、四川理工学院毕业设计（论文） 超声波探伤伤在设备备焊接缺缺陷中的的检测与与分析（数据检测测与分析析）学 生：李李亮学 号：007011104402007专 业：过过程装备备与控制制工程班 级：220077.3指导教师：石艳 付伶伶 四川理工学学院机械械工程学学院二O一一年年六月四 川 理理 工 学 院院毕业设计（论论文）任任务书设计（论文文）题目目： 超超声波探探伤在设设备焊接接缺陷中中的检测测与分析析（实验验测定） 学院：机械械工程 专业：过程装装备与控控制工程程 班级级：20007级级3班 学号：07001100402207 学生： 李李亮 指指导教师师： 石石艳 付伶 接受任务时时间 2
2、0111年33月100日 系主任： （签名名）院长： （签签名）1毕业设设计（论论文）的的主要内内容及基基本要求求完成国内内外超声声波探伤伤在化工工压力容容器行业业中的应应用与发发展综述述（至少少参阅22篇外文文文献）；掌握超声声波探伤伤的设备备和一般般操作技技能；对已有的的焊接接接头，检检测其焊焊接缺陷陷并结合合理论分分析其缺缺陷，提提出解决决措施；完成设计计论文一一份。2指定查查阅的主主要参考考文献及及说明 JBB47330承承压设备备无损检检测 过程程装备制制造与检检测 现刊刊无损损检测自选超声波波文献3进度安安排设计（论文文）各阶阶段名称称起 止 日 期1资料收集，阅阅读文献献，完成成
3、开题报报告3月03日日至3月222日2完成实验的的准备工工作3月23日日至4月223日3完成数据的的采集和和处理工工作4月24日日至5月113日4完成论文的的撰写。5月14日日至5月224日5完成设计论论文的修修改，答答辩的准准备。5月25日日至6月001日摘 要随着现代工工业的发发展，无无损检测测技术发发展迅速速。无损损检测方方法很多多，射线线检测技技术、超超声波检检测技术术、涡流流检测技技术、渗渗透检测测技术和和磁粉检检测技术术被称为为常规检检测技术术。其中中超声波波检测技技术是无无损检测测技术中中应用得得最为广广泛的方方法之一一，尤其其是在化化工压力力容器的的焊接缺缺陷检测测方面，发发挥
4、着重重要的作作用。利用超声波波检测焊接接缺陷，如如裂纹、气气孔、夹夹渣、未未焊透、未未熔合等等缺陷的的检测比比其它无无损检测测方法更更容易发发现，并并能够对对缺陷进进行定位位、定量量分析，而且检测仪器简单、检查速度快，因此被广泛应用于设备焊接缺陷中的检测。关键词：无无损检测测；超声声波检测测；焊接接缺陷；定位；定量IABSTRRACTTWith thee deevellopmmentt off mooderrn iinduustrry, nonndesstruuctiive tesstinng ttechhnollogyy iss deevellopiing rappidlly. Nonnde
5、sstruuctiive tesstinng mmethhodss arre varriedd, raadioograaphiic ttesttingg teechnnoloogy, ulltraasonnic tesstinng ttechhnollogyy, eeddyy cuurreent tesstinng ttechhnollogyy, ppeneetraant tesstinng ttechhnollogyy annd mmagnnetiic ppartticlle ttesttingg teechnnoloogy aree caalleed rrouttinee teestiin
6、g tecchnoologgy. Inccluddingg ulltraasonnic tesstinng ttechhnollogyy iss onne oof tthe mosst eexteensiive metthodd ussed in nonndesstruuctiive tesstinng ttechhnollogyy . esppeciiallly iin cchemmicaal ppresssurre vvesssel, thhe wwelddingg deefeccts dettecttionn pllayss ann immporrtannt rolle.Usingg t
7、hhe uultrrasoonicc too deetecct wwelddingg deefeccts,succh aas ccraccks, poorossityy, sslagg, nnot welld ffullly, inccompplette ffusiion etcc, it ccan morre eeasiily fouund on deffectt loocattionn thhan othher nonndesstruuctiive tesstinng mmethhodss. IIt iis aablee too loocatte aand quaantiitattivee
8、 annalyysiss off deefeccts. Thhe ttesttingg innstrrumeent is simmplee, aand thee innspeectiion speeed is fasst, so it is widdelyy apppliied in thee weeld deffectts ddeteectiion equuipmmentt.Keywoordss: Nonndesstruuctiive tesstinng; Ulttrassoniic ddeteectiion; Weeldiing deffectts; Possitiioniing; quu
9、anttitaatinngII目 录摘 要IABSTRRACTTII第一章 绪 论11.1 无无损检测测概述11.2 无无损检测测的概念念11.3 无无损检测测技术的的特点21.44 无损损检测技技术的发发展31.4.11 无损损检测技技术发展展的三个个阶段31.4.22 我国国的无损损检测技技术41.55 无损损检测技技术的分分类41.6 无无损检测测方法的的选择51.6.11 经济济方面的的考虑51.6.22 技术术方面的的考虑51.7 超超声波检检测技术术概述7第二章 超声波波检测的的物理基基础102.1 超超声波检检测概述述102.2 超超声波检检测的基基础知识识112.2.11 超声
10、声波检测测的发展展历程112.2.22 超声声波及其其特性122.2.22.1 具有良良好的方方向性122.2.22.2 超声波波的透射射、反射射、折射射与聚集集122.2.33 超声声波的种种类及其其应用132.2.44 超声声波的反反射和折折射162.2.55 超声声波的叠叠加、干干涉和衍衍射172.3 超超声波的的一些参参量192.3.11 声压压192.3.22 声强强192.3.33 声阻阻抗202.33.4 声速202.3.44.4 板波的的声速222.4 超超声波的的衰减222.4.11 超声声波衰减减的主要要原因分分析222.4.22 衰减减的抑制制232.4.33 衰减减系数
11、的的测定24第三章 超声探探伤仪、探探头、耦耦合剂、试试块253.1 超超声探伤伤仪253.2 探探头263.2.11 探头头的定义义及作用用原理263.2.22 探头头的分类类263.2.33 常用用探头283.3 耦耦合303.3.11 耦合合的定义义303.3.22 耦合合的分类类303.3.33 影响响耦合的的因素303.44 试块块323.4.11 试块块的定义义和标准准323.4.22 试块块的分类类323.4.33 我国国压力容容器焊缝缝检测常常用试块块33第四章 超声波波检测方方法364.1超声声波检测测检测方方法分类类364.1.11按原理理分类364.1.22 按波波型分类
12、类384.1.22.3 表面波波法394.1.33 按探探头数目目分类394.1.44 按探探头接触触方式分分类404.1.55 按操操作方式式分类404.2 检检测仪器器与探头头的选择择414.2.11 检测测仪器的的选择414.2.22 探头头的选择择41第五章 超声波波检测焊焊接缺陷陷445.11 常见见的焊接接缺陷及及其成因因445.1.11 裂纹纹445.1.22 气孔孔455.1.33 夹渣渣465.1.44 未焊焊透465.1.55 未熔熔合465.1.66 焊瘤瘤465.2 检检测前的的准备475.2.11 调节节扫描速速度475.2.22 调节节检测灵灵敏度475.3 焊焊接
13、缺陷陷的检测测495.3.11 检测测区和探探头的移移动区495.3.22 斜探探头K值的选选取505.33.3 斜探头头入射点点的测定定和K值的校校测505.3.44 焊接接缺陷的的定位分分析505.3.55 缺陷陷的定量量分析525.33.6 缺陷的的评估525.4 超超声波检检测焊接接缺陷的的等级评评定555.4.11 检测测等级选选择5555.4.2 缺缺陷的评评定565.4.33 检测测结果分分级56第六章 实验586.1 实实验仪器器586.1.11 CTTS-223A/B ppluss探伤仪仪586.1.22 CTTS-223A/B ppluss探伤仪仪的性能能586.2 超超声
14、波检检测实验验596.2.11 超声声波检测测仪水平平线性的的测试596.2.22 超声声波检测测仪垂直直线性的的测试606.2.33 探头头K值的测测定62第七章 结 论64参 考 文文 献65致 谢66第一章 绪 论1.1 无无损检测测概述随着现代工工业技术术的发展展，在很很多行业业，尤其其是化工工、石油油、制药药、轻工工、能源源、环保保以及食食品等行行业，对对生产设设备的要要求越来来越高，现现在高温温、高压压、高负负荷已成成为现代代工业的的重要标标志。然然而所有有这一切切都体现现在材料料的质量量上。因因此，在在使用材材料前，就就要对材材料进行行全面的的检验，及及时发现现缺陷，消消除隐患患
15、，保证证设备的的安全运运行。如今，有很很多的检检测方法法，例如如有宏观观检测、理理化检测测、无损损检测等等等。众众多的检检测方法法中，又又各有各各的特点点。宏观观检测比比较简单单，即通通过检测测人员的的感觉器器官对设设备进行行检测，进进而判别别缺陷。理理化检测测顾名思思义就是是通过物物理和化化学方法法来检测测设备（构构件）及及焊接接接头的力力学性能能、金相相组织及及材料里里面各种种化学元元素含量量的多少少。进而而判别材材质和焊焊接接头头的缺陷陷。宏观观检测过过于简单单，只能能对设备备（构件件）进行行一个大大体的检检测，不不能深入入到细节节部分，可可信度不不高。理理化检测测或多或或少地会会对材料
16、料造成损损害，因因为好多多化学试试剂对材材料都有有一定的的腐蚀性性。所以以，在现现代工业业中用得得比较多多就是无无损检测测技术。无损检测是是建立在在现代科科学技术术基础上上的一门门应用型型技术学学科，它它以不损损坏被检检测物体体内部结结构为前前提，应应用物理理方法，检检测物体体内部或或表面的的物理性性能、状状态特性性以及内内部结构构，检查查物质内内部是否否存在不不连续性性(即缺缺陷)，从从而评价价其质量量。无损损检测学学科涉及及到的知知识很广广，有物物理科学学中的光光学、电电磁学、声声学、原原子物理理学，还还有计算算机、数数据通讯讯等学科科，在机机械、化化工、石石油、航航空、航航天各个个领域有
17、有广泛的的应用。1.2 无无损检测测的概念念随着科学和和工业技技术的迅迅速发展展，高温温、高压压、高速速度、和和高负荷荷已成为为现代工工业的重重要标志志，但它它的实现现是建立立在材料料（或）构构件的高高质量基基础上的的，为确确保这种种优异的的质量，须须采用不不破坏产产品原来来的形状状、不改改变其使使用性能能的检测测方法，对对产品进进行百分分之百的的检测，以以确保其其可靠性性和安全全性，这这种技术术就是无无损检测测技术。无损检测技技术就是是利用材材料内部部结构异异常或缺缺陷存在在所引起起的热、声、光、磁和电等变化，在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下，检测工程材料、零部件、结构件中是否存在缺
18、陷或不均匀性，测出缺陷的大小、位置、尺寸、性质、类型、分布、数量及其变化等信息，进而判定被检对象所处技术状态（如有无缺陷、剩余寿命等）。由此可以看出，无损检测不但要检测出设备（构件）有无缺陷，如果有缺陷的话，而且还要做成定性、定量评价，进而对有缺陷的设备分析其缺陷的危害程度，以便在保障安全运行的条件下，作出带伤设备可否继续服役的选择，避免由于设备不必要的检修和更换所造成的浪费。1.3 无无损检测测技术的的特点l 无损检测技技术的无无损性无损检测是是在不破破坏构件件的前提提下，利利用材料料物理性性质的变变化来判判断构件件内部和和表面是是否存在在缺陷，不不会对材材料、工工件、和和设备造造成任何何损
19、伤。l 无损检测能能够有效效的查找找缺陷 任何何零部件件、设备备或构件件在加工工和使用用过程中中，由于于其内、外外部各种种因素的的影响，不不可避免免地会产产生各种种缺陷。检检测人员员不但要要知道其其是否有有缺陷，还还要确定定缺陷的的位置、大大小、性性质及其其危害程程度，并并对其发发展进行行预测和和预报。进进而排除除隐患，保保障了生生产的安安全进行行，也从从侧面为为企业省省去了不不可必要要的费用用，带来来了收益益。l 无损检测技技术对产产品质量量严格把把关无损检测技技术能够够在铸、锻锻、冲压压、焊接接、切削削加工等等各工序序中，检检查工件件是否符符合要求求，剔除除不符合合要求的的产品，并并把检测
20、测结果反反馈到工工艺生产产中去，指指导和改改进生产产。进而而降低产产品成本本，提高高产品质质量和可可靠性，实实现对产产品质量量的有效效监控。l 无损检测诊诊断技术术能够防防止因产产品失效效引起的的灾难性性后果机械零部件件、设备备构件、系系统装置置，在制制造或服服役过程程中丧失失其规定定功能而而不能工工作，或或不能继继续可靠靠地完成成其预定定功能成成为失效效。失效效是一种种不可接接受的故故障，在在工业生生产中后后果非常常严重。利利用无损损检测技技术提前前或及时时检测出出失效的的部位和和原因，并并采取有有效的解解决措施施，就可可以避免免灾难性性事故的的发生。1.4 无无损检测测技术的的发展1.4.
21、11 无损检检测技术术发展的的三个阶阶段纵观无损检检测技术术的发展展，主要要经历了了三个发发展阶段段，即无无损检查查（Noondeestrructtivee Innspeectiion,NDII）、无无损检测测（Noondeestrructtivee Teestiing, NDDT）和和无损评评价（NNonddesttrucctivve EEvalluattionn,NDDE），见见表1-1。目目前所说说的无损损检测大大多指NNDT。表1-1 无损损检测技技术的发发展阶段段及各阶阶段的应应用范围围名称英文名称应用范围第一阶段无损探伤（NNDI）Nondeestrructtivee Innspe
22、ectiion主要用于产产品的最最终检验验，在不不破坏产产品的前前提下，发发现零部部件中的的缺陷（含含人眼观观察、耳耳听诊断断等），满满足工程程设计中中对零部部件强度度设计的的需要；它仅仅仅是检测测出缺陷陷，工艺艺比较简简单第二阶段无损检测（NNDT）Nondeestrructtivee TeestiingNDI以NNDT的的检测结结果为基基础，对对检测对对象的使使用可能能性进行行判定。它它不但要要进行产产品的最最终检验验，还要要测量过过程工艺艺参数，特特别是加加工过程程中所需需要的各各种工艺艺参数，如如温度、压压力、密密度、粘粘度、浓浓度、流流量、压压力水平平、残余余应力、组组织结构构、晶粒
23、粒大小等等第三阶段无损评价（NNDE）Nondeestrructtivee Evvaluuatiion在掌握对象象的负载载条件、环环境条件件下，不不但要进进行产品品的最终终检验以以及过程程工艺参参数的测测量，而而且在材材料中不不存在致致命缺陷陷时，还还要：（1）从整整体伤评评价材料料中缺陷陷的分散散程度；（2）在NNDE的的信息与与材料的的结构性性能之间间建立联联系；（3）对决决定材料料性质、动动态响应应和服役役性能指指标的实实测值（如如断裂韧韧性、高高温持久久强度）等等因素进进行分析析和综合合评价近年来，工工业发达达国家的的无损检检测技术术已逐步步从NDDI和NNDT阶阶段向NNDE阶阶段过
24、渡渡，即用用无损评评价来代代替无损损探伤和和无损检检测。NNDE包包含了NNDI和和NDTT，而且且还有更更加广泛泛的内容容，在无无损评价价技术中中，自动动无损评评价（AANDEE）和定定量无损损评价（QQNDEE）是其其两个主主要组成成部分。AANDEE和QNNDE都都以自动动检测工工艺为基基础，非非常注意意对客观观（或人人为）影影响因素素的排除除和解释释。前者者多用于于大批量量产品的的生产、加加工和在在役检测测，后者者多用于于关键零零部件的的检测。1.4.22 我国的的无损检检测技术术随着现代化化工水平平的提高高，我国国的无损损检测技技术已取取得了巨巨大进步步和发展展，已有有3万多多人获得
25、得中国无无损检测测学会颁颁发的等等级证书书，而获获得锅炉炉压力容容器、铁铁路、核核电、航航空航天天和化工工等工业业部门颁颁发证书书的人数数应远多多于这一一数字。我我国在无无损检测测基本理理论研究究、无损损检测设设备的研研制和生生产上都都处于世世界先进进水平。我我国是世世界上开开展无损损检测教教育和培培训工作作比较好好的国家家之一，目目前已有有近200所高校校设有无无损检测测专业课课程，形形成了一一个包括括中等专专业教育育、大学学专科、大大学本科科和无损损检测硕硕士生、博博士生培培养方向向等门类类齐全的的教育体体系。尽管如此，我我国的无无损检测测技术和和发达国国家仍然然有一定定的差距距，从总总体
26、上讲讲仍落后后于发达达国家110-115年。目目前，无无损检测测技术最最先进的的国家当当属美国国，而德德国、日日本是将将无损检检测技术术与工业业化实际际应用协协调得最最为有效效的国家家。我国国的无损损检测仪仪器基本本上占据据了低端端市场，很很多高端端无损检检测设备备还依赖赖于进口口，另外外。我国国在NDDT仪器器开发方方面缺乏乏原创性性，基本本上是走走仿制后后者是跟跟在别人人的后面面前进。例例如，我我们在射射线数字字图像平平板研制制方面要要落后西西方和日日本数年年，且目目前仍看看不出有有赶上的的趋势；我们生生产的超超声A-扫描检检测仪器器虽已占占据国际际上该类类设备的的相当高高比例，但但大多数
27、数超声CC-扫装装置和精精密声显显微镜仍仍需要进进口；同同样，我我们在高高端红外外特别是是脉冲红红外成像像和激光光检测系系统方面面也基本本上依赖赖进口。所所以，从从技术层层面上讲讲，我国国在无损损检测领领域还不不是一个个强国。1.5 无无损检测测技术的的分类根据检测原原理的不不同，无无损检测测可分为为射线检检测、声声学方法法检测、电电学方法法检测、磁磁学方法法检测、微微波与介介电测量量检测、光光学方法法检测、热热学方法法检测、渗渗透检测测与渗漏漏检测等等，其中中每一种种方法又又可以分分为一种种或几种种具体的的检测方方法，如如表1-2。表1-2 无损损检测技技术的分分类具体检测方方法射线检测X射
28、线检测测、射线检检测、中中子射线线法检测测、射线线计算机机层析检检测、质质子射线线照相、正正电子湮湮没检测测、中子子活化分分析、穆穆斯堡尔尔谱法、电电子射线线照相声学方法检检测超声检测、声声发射检检测、声声-超超声检测测、声振振检测、声声成像与与声全息息检测和和声显微微镜检测测电学方法检检测涡流检测、电电位差和和交流场场检测、电电流微扰扰检测、带带电粒子子检测、电电晕放电电检测、外外激电子子发射检检测磁学方法检检测磁粉检测、漏漏磁场检检测、噪噪声检测测、磁声声发射检检测、核核磁共振振检测、磁磁吸收检检测光学方法检检测目视检测、光光全息术术检测、错错位散斑斑干涉检检测热学方法检检测光声光热检检测
29、、温温差电方方法检测测、液晶晶检测、热热敏材料料涂覆检检测渗透法检测测液体渗透检检测、滤滤出粒子子检测、挥挥发液检检测渗漏检测微波与介电电测量检检测微波检测、介介电测量量检测在上述众多多的检测测方法中中，X射射线与射线检检测技术术（简称称RT）、超超声波检检测技术术（简称称UT）、涡涡流检测测技术（简简称ETT）、（液液体）渗渗透检测测技术（简简称PTT）和磁磁粉检测测技术（简简称MTT）是五五种最常常用、最最成熟的的检测方方法，通通常称为为常规无无损检测测技术。1.6 无无损检测测方法的的选择无损检测的的方法有有很多种种，最常常用的是是射线检检测、超超声检测测、磁粉粉检测、渗渗透检测测和涡流
30、流检测五五种常规规检测方方法。在在其他无无损检测测方法中中，用得得比较多多的有有有声发射射检测、红红外线检检测和声声振检测测等。检检测方法法多种多多样，根根据不同同的检测测对象，选选择不同同的检测测方法，主主要基于于经济和和技术两两方面的的考虑。1.6.11 经济方方面的考考虑无损检测方方法的采采用，首首先要考考虑的是是进行必必要的的的资本投投入，并并应详细细评估资资金的回回收情况况。对于于一个好好的企业业，在检检测方法法和可靠靠性方面面的投资资，一般般情况下下会收到到相当的的经济效效应。应应用无损损检测技技术，必必须要有有全局观观念，局局部的有有限使用用，经济济效益未未必很明明显。在在资本投
31、投入方面面，往往往是企业业领导人人最关注注的。据据资料统统计，一一些大型型企业在在无损检测测方面的的投资高高达整个个企业投投资的110%。1.6.22 技术方方面的考考虑无损检测技技术涉及及到很多多知识领领域，众众多无损损检测的的检测原原理虽然然千差万万别，但但是其检检测目的的都是为为了检测测材料构构件中的的缺陷或或结构异异常。没没有缺陷陷的材料料是不存存在的，不不产生缺缺陷的加加工方法法也是没没有的，在在对材料料或构件件进行无无损检测测时，不不论在什什么情况况下，首首先检测测对象要要明确，为为此，必必须先分分析被检检工件的的材质、成成形方法法、加工工过程和和使用经经历等，对对缺陷的的可能类类
32、型、方方位、形形状和性性质必须须进行预预先分析析，以便便有针对对性地选选择恰当当的检测测方法。各各种加工工工艺和和材料中中常见的的缺陷见见表1-3。表1-3 各种加加工工艺艺和材料料中的常常见缺陷陷材料与工艺艺常 见 缺缺 陷加工工艺铸造气泡、疏松松、缩孔孔、裂纹纹、冷隔隔锻造偏析、疏松松、夹杂杂、缩孔孔、白点点、裂纹纹焊接气孔、夹渣渣、未焊焊透、未未熔合、裂裂纹热处理开裂、变形形、脱碳碳、过烧烧、过热热冷加工表面粗糙、深深度缺陷陷层、组组织转变变、晶格格扭曲金属型材板材夹层、裂纹纹等管材内裂、外裂裂、夹杂杂、翘皮皮、折叠叠等棒材夹杂、缩孔孔、裂纹纹等钢胶白核、黑核核、裂纹纹非金属材料料橡胶气
33、泡、裂纹纹、分层层塑料气孔、夹杂杂、分层层、粘合合不良等等陶瓷夹杂、气孔孔、裂纹纹混泥土空洞、裂纹纹等复合材料未粘合、粘粘合不良良、脱粘粘、树脂脂开裂、水水溶胀、柔柔化等就缺陷类型型来看，通通常可分分为体积积型和面面积型两两种。对对于不同同类型的的缺陷，必必须采用用相应的的无损检检测方法法才能有有效检测测出来。表表1-4为为不同的的体积型型缺陷及及其可采采用的无无损检测测方法，表表1-5为为不同面面积型缺缺陷及其其可采用用的无损损检测方方法。表表1-6为为表面缺缺陷和内内部缺陷陷可采用用的无损损检测方方法，表表1-7为为不同厚厚度工件件可采用用的无损损检测方方法，表表1-8为为不同材材质可采采
34、用的无无损检测测方法。表1-4 不同同体积型型缺陷及及其可采采用的无无损检测测方法缺陷类型可采用的检检测方法法夹杂、夹渣渣、夹钨钨、疏松松目视检测（表表面）、渗渗透检测测（表面面）、磁磁粉检测测（表面面及近表表面）、涡涡流检测测（表面面及近表表面）缩孔、气孔孔、腐蚀蚀坑超声检测、射射线检测测、红外外检测、微微波检测测、中子子照相、光光全息检检测 表1-5 不同同面积型型缺陷及及其可采采用的检检测方法法缺陷类型可采用的检检测方法法分层、粘接接不良、折折叠目视检测、超超声检测测、磁粉粉检测、涡涡流检测测冷隔、裂纹纹、未溶溶化微波检测、声声发射检检测、红红外检测测表1-6 表面面缺陷和和内部缺缺陷可
35、采采用的无无损检测测方法表面缺陷目视检测，渗渗透检测测，超声声检测，涡涡流检测测，磁粉粉检测，声声发射检检测，红红外检测测，光全全息检测测，声全全息检测测，声显显微镜内部缺陷磁粉检测（近近表面），涡涡流检测测（近表表面），微微波检测测，超声声检测，声声发射检检测，射射线检测测中子照照相，红红外检测测表1-7 不同同厚度工工件可采采用的无无损检测测方法工件类型工件厚度检测方法表面壁厚目视检测，渗渗透检测测最薄件壁厚涡流检测，磁磁粉检测测较薄件壁厚微波检测，光光全息检检测，声声全息检检测，声声显微镜镜较厚件壁厚射线检测厚件壁厚中子照相，射线照相最厚件壁厚超声检测表1-8 不同同材质可可采用的的无损
36、检检测方法法检测方法主要材料特特性渗透检测缺陷必须延延伸到表表面磁粉检测必须是磁性性材料涡流检测必须是导电电材料微波检测能透入微波波射线检测随工件厚度度、密度度及化学学成分变变化而变变化中子照相随工件厚度度、密度度及化学学成分变变化而变变化1.7 超超声波检检测技术术概述超声波是一一种机械械波，其其实质是是以波动动形式在在弹性介介质中传传播的机机械振动动。它通通过与工工件相互互作用，根根据超声声波的反反射、折折射、散散射、衰衰减、声声速、阻阻抗等特特性，对对工件进进行缺陷陷检测、几几何特征征测量、组组织结构构和力学学性能变变化的测测量。超声波检测测较其他他无损检检测方法法有自己己独特的的优势，
37、超超声波穿穿透能力力强，无无论金属属、非金金属、复复合材料料都可以以用超声声波进行行检测；超声波波灵敏度度高，对对内部缺缺陷大小小、位置置、取向向、性质质检测得得很准确确，对缺缺陷能够够精确定定位，而而且不会会对工件件造成任任何破坏坏；另外外，超声声波检测测适合复复杂工件件检测，设设备也轻轻便，对对人体及及环境都都没什么么伤害。故故超声波波检测成成为无损损检测中中应用最最为广泛泛的方法法之一。适适用于各各种尺寸寸的锻件件、轧制制件、焊焊缝、船船舶、锅锅炉和化化工压力力容器等等，无论论是有色色金属和和非金属属，都可可以利用用超声波波进行检检测。超声波检测测有很多多种方法法，各种种方法的的操作不不
38、尽相同同，但是是他们在在探测条条件、耦耦合与补补偿、仪仪器的调调节、缺缺陷的定定位、定定量、定定性等方方面却存存在一些些通用的的技术问问题。根根据不同同缺陷的的特点，合合理选择择各种不不同的检检测方法法。u 按照检测的的原理分分类，可可将超声声波检测测分为脉脉冲反射射法、穿穿透法、和和共振法法三种；u 根据检测所所采用的的波形，可可将超声声波检测测分为纵纵波法、横横波法、表表面波法法、板波波法、爬爬波法等等；u 按探头的数数目分类类，可分分为单探探头法、双双探头法法、多探探头法；u 根据检测时时探头与与工件的的接触方方式，可可将超声声波检测测分为接接触法、液液浸法、电电磁耦合合法；u 按人工干
39、预预的程度度分类，可可分为手手工检测测和自动动检测。超声波检测测目前的的应用情情况主要要是从定定性趋于于定量的的探测，其其中利用用超声波波探测焊焊缝，是是目前超超声探伤伤中研究究得最多多，应用用得最广广，也较较为成功功的项目目之一，在在对焊、角角焊、丁丁字焊、十十字焊的的焊缝方方面，都都做了各各种超声声探测实实验，并并取得了了实验结结果，通通过实践践证明，利利用超声声波检测测焊接缺缺陷比利利用射线线检测来来得更加加迅速和和经济。据据估计，利利用超声声波检测测焊缝缺缺陷要比比用X射射线检测测快2-4倍，比比射线法法快3-5倍。在在设备焊焊接过程程中，易易产生的的未焊透透、未熔熔合、夹夹渣、气气孔
40、、咬咬边、焊焊瘤、未未填满、焊焊接裂纹纹等金属属不连续续、不致致密或连连接不良良的现象象，即焊焊接缺陷陷，这些些缺陷会会对设备备或构件件存在严严重的安安全隐患患。在工程实践践中，常常常利用用超声波波探伤仪仪（A型型脉冲反反射式超超声波探探伤仪）产生超超声波，投投射被检检物并接接收反射射回来的的信号，在在显示屏屏上得到到相应的的波形图图，分析析声波的的波幅和和位置等等信息。首先，根据相关数据绘制DAC曲线（距离-波幅曲线），对缺陷进行定位与定量分析。然后，再判断缺陷类型，即缺陷是体积型缺陷还是面积型缺陷。最后根据距离-波幅曲线（DAC）对缺陷进行评定，评定的一些方法如下：1）当检测测时反射射波高
41、度度超过评评定线的的信号，应应注意其其是否具具有裂纹纹等危害害性缺陷陷特征，如如果不确确定，就就再改变变探头角角度，增增加探伤伤面、观观察动态态波型，结结合结构构工艺特特征进行行判定，如如果对波波型判断断不准确确时，应应辅以其其他检验验方法作作综合判判定；2）最大反反射波幅幅位于DDAC 区的缺缺陷，其其指示长长度小于于10mmm则按按5mmm计；3）相邻两两缺陷各各向间距距小于88mm时时，两缺缺陷的指指示长度度之和作作为单个个缺陷的的指示长长度。4）最后对对缺陷进进行分级级，根据据反射波波幅判断断出缺陷陷是级缺陷陷、级缺陷陷、级缺陷陷还是级缺陷陷。对于于不合格格的缺陷陷，应于于进行及及时补
42、修修。随着工业生生产对检检测效率率和可靠靠性要求求的不断断提高，以以及电子子技术和和计算机机技术的的进步，超超声检测测设备不不断向小小型化，智智能化方方向发展展，形成成了适合合不同用用途的超超声波检检测仪，同同时也使使超声波波检测变变得更为为快速，缺缺陷显示示更为直直观，缺缺陷的描描述更加加准确。14第二章 超声波波检测的的物理基基础2.1 超超声波检检测概述述超声波检测测技术是是一门以以物理、电电子、机机械以及及材料力力学为基基础的通通用无损损检测技技术，广广泛应用用于工业业（探伤伤、厚度度和距离离测量、流流量和密密度测量量、清洗洗、超声声焊接）、医医疗器械械、海洋洋探测及及制造业业的质量量
43、控制、验验收试验验和定期期维修检检查中，并并且适用用于各种种材料的的缺陷定定位和确确认，比比如金属属、复合合材料、陶陶瓷和聚聚合物等等。超声声波探测测也常常常用于材材料厚度度、材料料结构质质量、材材料的机机械模量量、材料料晶粒大大小和排排列方向向的材料料特性等等检测。超超声波探探伤在石石油和航航空航天天工业中中应用非非常广，也也常常应应用在核核电站和和结构混混凝土基基本设施施上。超声波是超超声振动动在介质质中的传传播，其其实质是是以波动动形式在在弹性介介质中传传播的机机械振动动。超声声检测是是使超声声波与被被检工件件相互使使用，根根据超声声波的反反射、投投射和散散射的行行为，对对被检工工件进行
44、行缺陷检检测、几几何特征征测量、组组织结构构和力学学性能变变化的检检测和表表征，并并进而对对其应用用性进行行评价的的一种无无损检测测技术。超声波检测测主要有有以下一一些优点点：无论是金金属、非非金属，还还是复合合材料都都可以应应用超声声波进行行无损检检测；施加给工工件的超超声强度度低，最最大作用用力远低低于弹性性极限，不不会对工工件使用用造成任任何影响响；对确定内内部缺陷陷大小、位位置、取取向、埋埋深、性性质等参参量较之之其他无无损检测测方法有有综合优优势；仅需从一一侧接近近被检工工件，便便于复杂杂形状工工件的检检测；对人体及及环境无无害；设备轻便便，可作作现场检检测；所用参数数设置及及有关波
45、波形均可可进行存存储，供供以后分分析调用用。超声波检测测的局限限性主要要有：人工操作作需要工工作人员员具备专专业技术术并且小小心仔细细进行检检测；为制定出出恰当的的检测步步骤需要要多方面面的技术术知识；不能检测测表面粗粗糙、形形状不规规则，体体积太小小或材质质不均匀匀的工件件；不能检测测恰巧发发生在紧紧邻工件件表面下下的薄层层的缺陷陷；为使超声声波以常常用的电电压换能能器为声声源进入入试件，一一般需要要耦合剂剂；耦合介质质通常需需要在转转换器和和工件之之间传输输超声波波能量；需要校准准设备和和标识缺缺陷的实实际参考考标准；对缺陷进进行精确确的定性性、定量量表征仍仍须做深深入研究究；今年来的研研究表面面，超声声波的声声速、衰衰减、阻阻抗和散散射等特特性，为为超声波波的应用用提供了了丰富的的信息，并并且成为为超声波波广泛应应用的条条件。随着微电子子技术的的发展和和计算机机的普遍遍应用，超超声检测测仪器和和检测方方法得到到了迅速速的发展展，使超超声检测测的应用用更为普普及。超超声波检