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超聲波探傷的原理及優缺點

2021-02-24 17:47:16 152

超聲波探傷是利用超聲波能透入金屬材料的深處,并由一截面進入另一截面時,在界面邊緣發

生反射的特點來檢查零件缺陷的一種方法,

當超聲波束自零件表面由探頭通至金屬內部,

遇到缺陷與零件底面時就分別發生反射波,

在熒光屏上形成脈沖波形,根據這些脈沖波形來判斷缺陷位置和大小。

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基本原理:

脈沖反射式超聲波探傷儀應用的最為廣泛。一般在均勻的材料中,缺陷的存在將造成材料的不連續,這種不連續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的交界面上將會發生反射,反射回來的能量的大小與交界面兩邊介質聲阻抗的差異和交界面的取向、大小有關。脈沖反射式超聲波探傷儀就是根據這個原理設計的。

超聲波在介質中傳播時有多種波型,檢驗中最常用的為縱波、橫波、表面波和板波。用縱波可探測金屬鑄錠、坯料、中厚板、大型鍛件和形狀比較簡單的制件中所存在的夾雜物、裂縫、縮管、白點、分層等缺陷;用橫波可探測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;用表面波可探測形狀簡單的鑄件上的表面缺陷;用板波可探測薄板中的缺陷。

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主要特性

超探儀是一種便攜式工業無損探傷儀器,它能夠快速便捷、無損傷、精確地進行工件內部多種缺陷(裂紋、夾雜、折疊、氣孔、砂眼等)的檢測、定位、評估和診斷。

既可以用于實驗室,也可以用于工程現場。本儀器能夠廣泛地應用在制造業、鋼鐵冶金業、金屬加工業、化工業等需要缺陷檢測和質量控制的領域,也廣泛應用于航空航天、鐵路交通、鍋爐壓力容器等領域的在役安全檢查與壽命評估。它是無損檢測行業的必備。

(1)超聲波在介質中傳播時,在不同質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時,則超聲波在缺陷上反射回來,探傷儀可將反射波顯示出來;如缺陷的尺寸甚至小于波長時,聲波將繞過缺陷而不能反射;

(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,相當于振幅相同        而頻率為1000HZ(赫茲)的聲波的100萬倍。


主要優點

①穿透能力強,探測深度可達數米;

②靈敏度高,可發現與直徑約十分之幾毫米的空氣隙反射能力相當的反射體;可檢測缺陷的大小通??梢哉J為是波長的1/2。

③在確定內部反射體的位向、大小、形狀等方面較為準確;

④僅須從一面接近被檢驗的物體;

⑤可立即提供缺陷檢驗結果;

⑥操作安全,設備輕便。

超聲波探傷比X射線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,對人體無害等優點;

主要缺點

②對粗糙、形狀不規則、小、薄或非均質材料難以檢查;

超聲波探傷比X射線探傷缺點是對工作表面要求平滑、要求富有經驗的檢驗人員才能非常準確的辨別缺陷種類、對缺陷沒有直觀性;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,所以在這個頻率范圍內的彈性波又叫聲波。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性能差異對超聲波傳播的影響來檢驗材料內部缺陷的無損檢驗方法。廣泛采用的是觀測聲脈沖在材料中反射情況的超聲脈沖反射法,此外還有觀測穿過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。

常用的檢驗儀器為 A型顯示脈沖反射式超聲波探傷儀。根據儀器示波屏上反射信號的有無、反射信號和入射信號的時間間、反射信號的高度,可確定反射面的有無、其所在位置及相對大小。

超聲檢測方法有哪些?

通常有穿透法、脈沖反射法、串列法,穿透法反射法等。

超聲檢測有哪些應用?

水浸(噴水)法檢測鋼管、鍛件;單(雙)探頭檢測焊縫;多探頭檢測大型管道;板材超聲波探傷;復合材料超聲探傷;非金屬材料檢測等應用。

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,主要檢測各種金屬內部缺陷。TOFD也屬于此類。

非金屬超聲波探傷儀的探頭頻率一般在 250KHz以下,主要用于檢測混凝土的強度、裂縫深度、混凝土勻質性、損傷層厚度、混凝土厚度、樁身完整性、結構內部缺陷、鋼管混凝土內部缺陷。

超聲波探傷儀根據顯示方式,又分為A掃描、B掃描、C掃描三種。

在每個類別里面,都有很多廠家生產的各種型號探傷儀。探傷儀質量的好壞主要從儀器的垂直線性度、水平線性度、靈敏度余量、分辨力、信噪比等。


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