超聲波探傷的原理及優(yōu)缺點(diǎn)
超聲波探傷是利用超聲波能透入金屬材料的深處,并由一截面進(jìn)入另一截面時(shí),在界面邊緣發(fā)
生反射的特點(diǎn)來(lái)檢查零件缺陷的一種方法,
當(dāng)超聲波束自零件表面由探頭通至金屬內(nèi)部,
遇到缺陷與零件底面時(shí)就分別發(fā)生反射波,
在熒光屏上形成脈沖波形,根據(jù)這些脈沖波形來(lái)判斷缺陷位置和大小。
基本原理:
脈沖反射式超聲波探傷儀應(yīng)用的最為廣泛。一般在均勻的材料中,缺陷的存在將造成材料的不連續(xù),這種不連續(xù)往往又造成聲阻抗的不一致,由反射定理我們知道,超聲波在兩種不同聲阻抗的介質(zhì)的交界面上將會(huì)發(fā)生反射,反射回來(lái)的能量的大小與交界面兩邊介質(zhì)聲阻抗的差異和交界面的取向、大小有關(guān)。脈沖反射式超聲波探傷儀就是根據(jù)這個(gè)原理設(shè)計(jì)的。
超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)有多種波型,檢驗(yàn)中最常用的為縱波、橫波、表面波和板波。用縱波可探測(cè)金屬鑄錠、坯料、中厚板、大型鍛件和形狀比較簡(jiǎn)單的制件中所存在的夾雜物、裂縫、縮管、白點(diǎn)、分層等缺陷;用橫波可探測(cè)管材中的周向和軸向裂縫、劃傷、焊縫中的氣孔、夾渣、裂縫、未焊透等缺陷;用表面波可探測(cè)形狀簡(jiǎn)單的鑄件上的表面缺陷;用板波可探測(cè)薄板中的缺陷。
主要特性
超探儀是一種便攜式工業(yè)無(wú)損探傷儀器,它能夠快速便捷、無(wú)損傷、精確地進(jìn)行工件內(nèi)部多種缺陷(裂紋、夾雜、折疊、氣孔、砂眼等)的檢測(cè)、定位、評(píng)估和診斷。
既可以用于實(shí)驗(yàn)室,也可以用于工程現(xiàn)場(chǎng)。本儀器能夠廣泛地應(yīng)用在制造業(yè)、鋼鐵冶金業(yè)、金屬加工業(yè)、化工業(yè)等需要缺陷檢測(cè)和質(zhì)量控制的領(lǐng)域,也廣泛應(yīng)用于航空航天、鐵路交通、鍋爐壓力容器等領(lǐng)域的在役安全檢查與壽命評(píng)估。它是無(wú)損檢測(cè)行業(yè)的必備。
(1)超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí),在不同質(zhì)界面上具有反射的特性,如遇到缺陷,缺陷的尺寸等于或大于超聲波波長(zhǎng)時(shí),則超聲波在缺陷上反射回來(lái),探傷儀可將反射波顯示出來(lái);如缺陷的尺寸甚至小于波長(zhǎng)時(shí),聲波將繞過(guò)缺陷而不能反射;
(2)波聲的指向性好,頻率越高,指向性越好,以很窄的波束向介質(zhì)中輻射,
易于確定缺陷的位置.
(3)超聲波的傳播能量大,如頻率為1MHZ(1兆赫茲)的超聲波所傳播的能量,相當(dāng)于振幅相同 而頻率為1000HZ(赫茲)的聲波的100萬(wàn)倍。
主要優(yōu)點(diǎn)
①穿透能力強(qiáng),探測(cè)深度可達(dá)數(shù)米;
②靈敏度高,可發(fā)現(xiàn)與直徑約十分之幾毫米的空氣隙反射能力相當(dāng)?shù)姆瓷潴w;可檢測(cè)缺陷的大小通常可以認(rèn)為是波長(zhǎng)的1/2。
③在確定內(nèi)部反射體的位向、大小、形狀等方面較為準(zhǔn)確;
④僅須從一面接近被檢驗(yàn)的物體;
⑤可立即提供缺陷檢驗(yàn)結(jié)果;
⑥操作安全,設(shè)備輕便。
超聲波探傷比X射線(xiàn)探傷具有較高的探傷靈敏度、周期短、成本低、靈活方便、效率高,對(duì)人體無(wú)害等優(yōu)點(diǎn);
主要缺點(diǎn)
②對(duì)粗糙、形狀不規(guī)則、小、薄或非均質(zhì)材料難以檢查;
超聲波探傷比X射線(xiàn)探傷缺點(diǎn)是對(duì)工作表面要求平滑、要求富有經(jīng)驗(yàn)的檢驗(yàn)人員才能非常準(zhǔn)確的辨別缺陷種類(lèi)、對(duì)缺陷沒(méi)有直觀(guān)性;超聲波探傷適合于6mm以上厚度的工件
波段介紹
人耳能夠感受到頻率高于20赫茲,低于20000赫茲的彈性波,所以在這個(gè)頻率范圍內(nèi)的彈性波又叫聲波。頻率小于20赫茲的彈性波又叫次聲波,頻率高于20000赫茲的彈性波叫做超聲波。次聲波和超聲波人耳都不能感受。
利用材料及其缺陷的聲學(xué)性能差異對(duì)超聲波傳播的影響來(lái)檢驗(yàn)材料內(nèi)部缺陷的無(wú)損檢驗(yàn)方法。廣泛采用的是觀(guān)測(cè)聲脈沖在材料中反射情況的超聲脈沖反射法,此外還有觀(guān)測(cè)穿過(guò)材料后的入射聲波振幅變化的穿透法等。常用的頻率在0.5~5MHz之間。
常用的檢驗(yàn)儀器為 A型顯示脈沖反射式超聲波探傷儀。根據(jù)儀器示波屏上反射信號(hào)的有無(wú)、反射信號(hào)和入射信號(hào)的時(shí)間間、反射信號(hào)的高度,可確定反射面的有無(wú)、其所在位置及相對(duì)大小。
超聲檢測(cè)方法有哪些?
通常有穿透法、脈沖反射法、串列法,穿透法反射法等。
超聲檢測(cè)有哪些應(yīng)用?
水浸(噴水)法檢測(cè)鋼管、鍛件;單(雙)探頭檢測(cè)焊縫;多探頭檢測(cè)大型管道;板材超聲波探傷;復(fù)合材料超聲探傷;非金屬材料檢測(cè)等應(yīng)用。
超聲波探傷儀一般分 金屬超聲波探傷儀和非金屬超聲波探傷儀兩種。
金屬超聲波探傷儀的探頭頻率一般在0.2M-15MHz,主要檢測(cè)各種金屬內(nèi)部缺陷。TOFD也屬于此類(lèi)。
非金屬超聲波探傷儀的探頭頻率一般在 250KHz以下,主要用于檢測(cè)混凝土的強(qiáng)度、裂縫深度、混凝土勻質(zhì)性、損傷層厚度、混凝土厚度、樁身完整性、結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷、鋼管混凝土內(nèi)部缺陷。
超聲波探傷儀根據(jù)顯示方式,又分為A掃描、B掃描、C掃描三種。
在每個(gè)類(lèi)別里面,都有很多廠(chǎng)家生產(chǎn)的各種型號(hào)探傷儀。探傷儀質(zhì)量的好壞主要從儀器的垂直線(xiàn)性度、水平線(xiàn)性度、靈敏度余量、分辨力、信噪比等。