《超声波探伤》PPT课件.ppt

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1、第四单元第四单元 超声波探伤超声波探伤综合知识模块一综合知识模块一超声波探伤的基本原理【重点】【重点】【重点】【重点】超声波的性质超声波的性质【难点】【难点】【难点】【难点】超声波的波型超声波的波型【授课方式】【授课方式】【授课方式】【授课方式】讲授讲授【教学内容】能力知识点【教学内容】能力知识点【教学内容】能力知识点【教学内容】能力知识点1 1 超声波基本原理超声波基本原理 能力知识点能力知识点能力知识点能力知识点2 2 超声波的性质超声波的性质超声波的性质超声波的性质 能力知识点能力知识点能力知识点能力知识点3 3 超声波的衰减超声波的衰减超声波的衰减超声波的衰减能力知识点1 超声波探伤基

2、本原理超超超超声声声声波波波波探探探探伤伤伤伤是是利利用用超超声声波波在在物物体体中中的的传传播播、反反射射和和衰衰减减等等物理特性来发现缺陷的一种无损检测方法。物理特性来发现缺陷的一种无损检测方法。主要用于检测主要用于检测主要用于检测主要用于检测:金属材料和部分非金属材料的内部缺陷。金属材料和部分非金属材料的内部缺陷。特特特特点点点点：1 1）超超声声波波探探伤伤具具有有成成本本低低、操操作作方方便便、检检测测厚厚度度大大、对人和环境无害等突出优点。对人和环境无害等突出优点。2 2）探探伤伤不不直直观观、难难以以确确定定缺缺陷陷的的性性质质、评评定定结结果果在在很很大大程程度度上上受受操操作

3、作者者技技术术水水平平和和经经验验的的影影响响及及不不能能给给出出永永久性记录等缺点。久性记录等缺点。1 1、超声波的波型、超声波的波型 （1 1）纵纵纵纵波波波波 质质点点振振动动方方向向与与波波传传播播方方向向一一致致的的波波称称为为纵纵波波或或压压波波，用用符符号号L L表表示示。纵纵波波可可在在固固体体、液液体体和和气气体体介介质质中传播。中传播。（2 2）横横横横波波波波 质质点点振振动动方方向向与与波波传传播播方方向向垂垂直直的的波波称称为为横横波波，用符号用符号S S表示。横波只在固体介质中传播。表示。横波只在固体介质中传播。（3 3）表表表表面面面面波波波波 仅仅在在固固体体表

4、表面面传传播播且且介介质质表表面面质质点点做做椭椭圆圆运运动的声波，称为表面波，用符号动的声波，称为表面波，用符号R R表示。表示。能力知识点能力知识点1 1 超声波探伤基本原理超声波探伤基本原理2 2超声波的声速与波长超声波的声速与波长 （1 1）超超声声波波的的声声速速 单单位位时时间间内内超超声声波波传传播播的的距距离离即即超超声声波的声速。用符号波的声速。用符号“c c”表示。表示。（2 2）超超声声波波波波长长 在在超超声声波波的的传传播播方方向向上上相相位位相相同同的的相相邻邻两质点间的距离称为超声波的波长，用符号两质点间的距离称为超声波的波长，用符号“”“”表示。表示。（3 3）

5、声速、波长和频率之间的关系）声速、波长和频率之间的关系 c c=能力知识点能力知识点1 1 超声波探伤基本原理超声波探伤基本原理3 3超声波的产生与接收超声波的产生与接收 （1 1）逆压电效应与超声波的产生）逆压电效应与超声波的产生 逆逆压压电电效效应应：压压电电晶晶片片两两面面施施加加高高频频的的交交变变电电场场，以以致致在在晶片的厚度方向上出现相应的压缩和伸长变形的现象。晶片的厚度方向上出现相应的压缩和伸长变形的现象。（2 2）压电效应与超声波的接收）压电效应与超声波的接收能力知识点能力知识点1 1 超声波探伤基本原理超声波探伤基本原理能力知识点能力知识点2 超声波的性质超声波的性质超声波

6、具有以下几方面的性质：超声波具有以下几方面的性质：一、有良好的指向性一、有良好的指向性 1 1、直线性、直线性 超超声声波波的的波波长长很很短短（毫毫米米数数量量级级），因因此此它它在在弹弹性性介介质中能象光波一样沿直线传播，并符合几何光学规律。质中能象光波一样沿直线传播，并符合几何光学规律。2 2、束射性、束射性 声声源源发发生生的的超超声声波波能能集集中中在在一一定定区区域域（称称为为超超声声场场）定向辐射。定向辐射。能力知识点能力知识点2 2 超声波的性质超声波的性质二、异质界面上的透射、反射、折射和波型转换二、异质界面上的透射、反射、折射和波型转换 1 1、垂直入射异质介面时的透射、反

7、射和绕射、垂直入射异质介面时的透射、反射和绕射固固-气界面气界面K100%,K100%,因此探伤中良好的耦合是一个必要条件。因此探伤中良好的耦合是一个必要条件。2 2、倾斜入射异质界面时的反射、折射、波型转换、倾斜入射异质界面时的反射、折射、波型转换 第一临界角（第一临界角（1m1m）第二临界角第二临界角(2m2m)能力知识点能力知识点2 2 超声波的性质超声波的性质由第一、第二临界角的物理意义可知：由第一、第二临界角的物理意义可知：1 1）当当1m1m时时，第第种种介介质质中中同同时时存存在在着着折折射射纵纵波波和和折折射横波，这种情况在探伤中不采用。射横波，这种情况在探伤中不采用。2 2）

8、当当1m1m2m2m时时，第第种种介介质质中中只只存存在在折折射射横横波波,这这是是常常用用的的斜斜探探头头的的设设计计原原理理和和依依据据,也也是是横横波波探探伤伤的的基基本本条件。条件。3)3)当当2m2m时时，第第种种介介质质中中既既无无折折射射纵纵波波又又无无折折射射横横波波,但但这这时时在在第第种种介介质质表表面面形形成成表表面面波波,这这是是常常用用表表面面波探头的设计原理和依据。波探头的设计原理和依据。能力知识点3 超声波的衰减 超声波在介质传播过程中，其能量随着传播距离的增超声波在介质传播过程中，其能量随着传播距离的增加而逐渐减弱的现象称为超声波的衰减。加而逐渐减弱的现象称为超

9、声波的衰减。引起超声波衰减的原因主要有以下三个方面：引起超声波衰减的原因主要有以下三个方面：1 1散射引起的衰减散射引起的衰减 超超声声波波在在传传播播过过程程中中，在在介介质质内内部部如如遇遇到到阻阻抗抗不不同同的的界界面面，则则会会在在界界面面上上产产生生散散乱乱反反射射、折折射射和和波波形形转转换换，从从而声波的能量，此衰减成为散射衰减。而声波的能量，此衰减成为散射衰减。衰减程度取决与衰减程度取决与晶粒大小与超声波波长晶粒大小与超声波波长之比。之比。2 2介质吸收性引起的衰减介质吸收性引起的衰减 超声波的传播过程是以介质质点的机械振动二进行的，超声波的传播过程是以介质质点的机械振动二进行

10、的，由于质点的相对运动和相互摩擦，使部分的超声波能量转由于质点的相对运动和相互摩擦，使部分的超声波能量转变成热能，此种形式的超声波能量的衰减为介质吸收性引变成热能，此种形式的超声波能量的衰减为介质吸收性引起的衰减。起的衰减。3 3声束扩散引起的衰减声束扩散引起的衰减 超声波在传播过程中会扩散，随着传播距离的增加，扩超声波在传播过程中会扩散，随着传播距离的增加，扩散的程度也将增加。扩散导致波束截面增大，从而使单位散的程度也将增加。扩散导致波束截面增大，从而使单位面积上声能减小，这种形式引起的超声波能量衰减成为声面积上声能减小，这种形式引起的超声波能量衰减成为声束扩散引起的衰减。束扩散引起的衰减。

11、本课小结本课小结 1.1.超声波的波型超声波的波型 横波、纵波、表面波。横波、纵波、表面波。2.2.超声波的性质超声波的性质 第一临界角第一临界角 第二临界角第二临界角课后作业课后作业n n1 1何谓超声波？它有哪些重要特性？何谓超声波？它有哪些重要特性？n n2 2超声波是如何产生的？超声波是如何产生的？n n3 3超声波的波长、频率与声速的相互关系是怎样的？超声波的波长、频率与声速的相互关系是怎样的？n n4 4什么是波型转换？波型转换的发生与哪些因素有关？什么是波型转换？波型转换的发生与哪些因素有关？综合知识模块二综合知识模块二 超声波探伤设备简介【重点】【重点】【重点】【重点】超声波探

12、伤仪超声波探伤仪【难点】【难点】【难点】【难点】超声波探伤仪的性能超声波探伤仪的性能【授课方式】【授课方式】【授课方式】【授课方式】讲授讲授【教学内容】能力知识点【教学内容】能力知识点【教学内容】能力知识点【教学内容】能力知识点1 1 超声波探头超声波探头超声波探头超声波探头 能力知识点能力知识点能力知识点能力知识点2 2 超声波探伤仪超声波探伤仪超声波探伤仪超声波探伤仪 能力知识点能力知识点能力知识点能力知识点3 3 试试试试 块块块块能力知识点1 超声波探头 超声波探伤设备一般由超声波探伤设备一般由超声波探伤仪、探头和超声波探伤仪、探头和超声波探伤仪、探头和超声波探伤仪、探头和试块试块试块

13、试块组成。组成。超声波探头又称超声波探头又称压电超声换能器压电超声换能器，是实现，是实现电电-声能量相互转换的能量转换器件声能量相互转换的能量转换器件。一、探头的种类一、探头的种类 由于工件形状和材质、探伤目的及探伤条件等不同由于工件形状和材质、探伤目的及探伤条件等不同,因而将使用各种不同形式的探头。因而将使用各种不同形式的探头。在焊缝探伤中在焊缝探伤中常用的探头常用的探头有以下几种：有以下几种：1 1直探头直探头直探头直探头 声束重直于被探工件表面入射的探头称为直探头。声束重直于被探工件表面入射的探头称为直探头。它可发射和接收纵波。它可发射和接收纵波。组成组成:压电元件、吸收块、保护膜和壳体

14、等。压电元件、吸收块、保护膜和壳体等。能力知识点能力知识点1 1 超声波探头超声波探头1 1）压电元件）压电元件由压电晶片经过极化和涂上电极制成。由压电晶片经过极化和涂上电极制成。在压电晶片上涂上电极的目的：使供给晶片的电压能够在压电晶片上涂上电极的目的：使供给晶片的电压能够均匀分布。均匀分布。2 2）吸收块）吸收块由环氧树脂和钨粉制成，浇注在晶片背面上。由环氧树脂和钨粉制成，浇注在晶片背面上。作作用用：吸吸收收杂杂波波，并并使使晶晶片片在在激激励励电电脉脉结结束束后后，将将声声能能很很快损耗掉而停止振动，以便接收反射回波。快损耗掉而停止振动，以便接收反射回波。3 3）保护膜）保护膜使压电元件

15、免于和工件直接接触受磨损、碰坏。使压电元件免于和工件直接接触受磨损、碰坏。分类：软膜、硬膜分类：软膜、硬膜4 4）壳体）壳体由金属或塑料制成由金属或塑料制成作用：压电元件的接收极作用：压电元件的接收极2 2斜探头斜探头斜探头斜探头 利利用用透透声声斜斜楔楔块块使使声声束束倾倾斜斜于于工工件件表表面面射射入入工工件件的的探探头称为斜探头。头称为斜探头。它可发射和接收横波。它可发射和接收横波。组成：探头芯、斜楔块和壳体等组成：探头芯、斜楔块和壳体等 斜楔块由有机玻璃制成，与工件组成固定倾斜的异质界斜楔块由有机玻璃制成，与工件组成固定倾斜的异质界面，使探头芯中压电元件发射的纵波通过波型转换，以折面，

16、使探头芯中压电元件发射的纵波通过波型转换，以折射波的形式在工件中传播。射波的形式在工件中传播。K K=tg=tg=1.0=1.0、1.51.5、2.02.0、2.52.5、3.03.0。能力知识点能力知识点1 1 超声波探头超声波探头3 3水浸聚焦探头水浸聚焦探头 它是一种由超声探头和声透镜组合而成的探头。它是一种由超声探头和声透镜组合而成的探头。4 4双晶探头双晶探头 双双晶晶探探头头又又称称分分割割式式TRTR探探头头，主主要要用用探探测测近近表表面面缺缺陷陷和薄工件的测厚。和薄工件的测厚。二、探头的主要参数二、探头的主要参数 焊缝超声波探伤常使用焊缝超声波探伤常使用斜探头斜探头。斜探头的

17、主要性能如下：。斜探头的主要性能如下：1 1折射角折射角(或探头或探头K K值值)或或K K值值大大小小决决定定了了声声束束入入射射工工作作的的方方向向和和声声波波传传播播途途径径，是为缺陷定位计算提供的一个有用数据。是为缺陷定位计算提供的一个有用数据。2 2前沿长度前沿长度 声声束束入入射射点点至至探探头头前前端端面面的的距距离离称称前前沿沿长长度度，又又称称接接近近长长度度。它反映了探头对有余高的焊缝可接近的程度。它反映了探头对有余高的焊缝可接近的程度。能力知识点能力知识点1 1 超声波探头超声波探头能力知识点能力知识点1 1 超声波探头超声波探头3 3声轴偏离角声轴偏离角 探探头头主主声

18、声速速轴轴线线与与晶晶片片中中心心法法线线之之间间的的夹夹角角称称为为声声速速轴轴线线偏偏向向角角。其其反反应应主主声声束束中中心心线线与与晶晶片片中中心心法法线线的的重重合合程程度。度。声声轴轴偏偏离离角角影影响响缺缺陷陷定定位位和和指指示示长长度度测测量量精精度度及及对对缺缺陷陷方方向向性误判，从而影响探伤结果。性误判，从而影响探伤结果。三、探头型号三、探头型号 探探头头型型号号由由五五部部分分组组成成，用用一一组组数数字字和和字字母母表表示示，其其排排列顺序如下：列顺序如下：（1 1）基本频率）基本频率 单位为单位为MHzMHz。（2 2）晶片材料）晶片材料 常用的晶片材料（压电材料）及

19、其常用的晶片材料（压电材料）及其代号见表代号见表4-34-3所示。所示。（3 3）晶片尺寸）晶片尺寸 圆圆形形晶晶片片为为晶晶片片直直径径；方方形形晶晶片片为为晶晶片片长长度度宽宽度度；分分割探头晶片为分割前的尺寸割探头晶片为分割前的尺寸。能力知识点能力知识点1 1 超声波探头超声波探头（4 4）探头种类）探头种类 用用汉汉语语拼拼音音缩缩写写字字母母表表示示，直直探探头头也也可可以以不不标标出出，主主要要种类见表种类见表4-44-4所示。所示。（5 5）探头特征）探头特征 斜探头为其斜探头为其K K值或值或，单位为，单位为。能力知识点2 超声波探伤仪 超声波探伤仪是探伤的主体设备。超声波探伤

20、仪是探伤的主体设备。主主主主要要要要功功功功能能能能：产产生生超超声声频频率率电电振振荡荡，并并以以此此来来激激励励探探头头发发射射超超声声波波。同同时时，它它又又将将探探头头接接收收到到的的回回波波电电信信号号予予以以放放大大、处理，并通过一定方式显示出来。处理，并通过一定方式显示出来。一、超声波探伤仪的分类一、超声波探伤仪的分类1 1按超声波的连续性分类：按超声波的连续性分类：脉冲波脉冲波、连续波、调频波探伤仪、连续波、调频波探伤仪 2 2 按缺陷显示方式分：按缺陷显示方式分：A A型显示型显示（缺陷波幅显示）（缺陷波幅显示）B B型显示（缺陷俯视图像显示）型显示（缺陷俯视图像显示）C C

21、型显示（缺陷侧视图像显示）型显示（缺陷侧视图像显示）D D型显示（缺陷三维图像显示）超声波探伤仪型显示（缺陷三维图像显示）超声波探伤仪 3 3按超声波的通道数目分：按超声波的通道数目分：单通道、多通道超声波探伤仪两种。单通道、多通道超声波探伤仪两种。前前者者是是由由一一个个或或一一对对探探头头单单独独工工作作；后后者者是是由由多多个个或或多多对对探探头头交交替替工工作作，而而每每一一通通道道相相当当于于一一台台单单通通道道探探伤伤仪仪，适用于自动化探伤。适用于自动化探伤。能力知识点能力知识点2 2 超声波探伤仪超声波探伤仪二、二、A A型脉冲反射式超声波探伤仪型脉冲反射式超声波探伤仪1 1工作

22、原理工作原理 接接通通电电源源后后，同同同同步步步步电电电电路路路路产产生生的的触触触触发发发发脉脉脉脉冲冲冲冲同同时时加加至至扫扫扫扫描描描描电路和发射电路电路和发射电路电路和发射电路电路和发射电路。1 1）扫扫扫扫描描描描电电电电路路路路受受触触发发后后开开始始工工作作，产产生生的的锯锯齿齿波波电电压压加加至至示示波波管管水水平平（x x轴轴）偏偏转转板板上上，使使电电子子束束发发生生水水平平偏偏转转，从而在示波屏上产生一条水平扫描线（又称从而在示波屏上产生一条水平扫描线（又称时间基线时间基线）。）。能力知识点能力知识点2 2 超声波探伤仪超声波探伤仪2 2）发发发发射射射射电电电电路路路

23、路受受触触发发产产生生高高频频窄窄脉脉冲冲加加至至探探头头，激激励励压压电电晶晶片片振振动动而而产产生生超超声声波波，再再通通过过探探测测表表面面的的耦耦合合剂剂将将超超声声波波导导入入工工件件。超超声声波波在在工工件件中中传传播播遇遇到到缺缺陷陷或或底底面面时时会会发发生生反反射射，回回波波被被同同一一探探头头或或接接收收探探头头所所接接收收并并被被转转变变为为电电信信号号，经经接接收收电电路路放放大大和和检检波波后后加加至至示示波波管管垂垂直直（y y轴轴）偏偏转转板板上上，使使电电子子束束发发生生垂垂直直偏偏转转，在在水水平平扫扫描描线线的的相相应应位位置置上上产产生生始始波波（表表面面

24、反反射射波波）、缺缺陷陷波波F F、底底波波B B。能力知识点能力知识点2 2 超声波探伤仪超声波探伤仪能力知识点能力知识点2 2 超声波探伤仪超声波探伤仪2 2探伤仪主要性能探伤仪主要性能 仪仪器器性性能能将将直直接接影影响响探探伤伤结结果果的的正正确确，为为此此规规定定了了探探伤仪的各项性能。伤仪的各项性能。（1 1）水水平平线线性性 指指扫扫描描线线上上显显示示的的反反射射波波距距离离与与反反射射体体距离成正比关系的程度，关系到缺陷定量的准确性。距离成正比关系的程度，关系到缺陷定量的准确性。（2 2）垂垂直直线线性性 指指示示波波屏屏反反射射波波幅幅与与接接收收信信号号电电压压成成正正比

25、的程度，关系到缺陷定量的准确性。比的程度，关系到缺陷定量的准确性。（3 3）动动态态范范围围 示示波波屏屏上上回回波波高高度度从从满满幅幅降降至至消消失失时时仪仪器衰减的变化范围，其值越大，可检出缺陷越小。器衰减的变化范围，其值越大，可检出缺陷越小。探伤仪和探头组合后的超声系统的性能：探伤仪和探头组合后的超声系统的性能：1 1）灵敏度余量灵敏度余量 组合灵敏度组合灵敏度2 2）分分辨辨力力 超超声声波波探探伤伤系系统统能能够够区区分分两两个个相相邻邻而而不不连连续续的缺陷的能力。的缺陷的能力。能力知识点3 试块 试试块块是是按按一一定定用用途途设设计计制制作作的的具具有有简简单单几几何何形形状

26、状人人工工反射体的试件。反射体的试件。1 1、试块的分类、试块的分类 根根据据使使用用目目的的和和要要求求的的不不同同，通通常常将将试试块块分分成成以以下下两两大类：大类：标准试块和对比试块标准试块和对比试块。本课小结本课小结 1.超声波探伤设备 探头、超声波探伤仪、试块。2.超声波探伤仪 工作原理 探伤仪主要性能综合知识模块三超声波探伤方法及其原理【重点】直接接触法【重点】直接接触法【重点】直接接触法【重点】直接接触法超声波探伤超声波探伤【难点】【难点】【难点】【难点】斜角探伤法缺陷位置的确定斜角探伤法缺陷位置的确定【授课方式】【授课方式】【授课方式】【授课方式】讲授讲授【教学内容】能力知识

27、点【教学内容】能力知识点【教学内容】能力知识点【教学内容】能力知识点1 1 直接接触法直接接触法 能力知识点能力知识点2 2 液浸法液浸法综合知识模块三超声波探伤方法及其原理 按探头与工件接触方式分类，可将超声波探按探头与工件接触方式分类，可将超声波探伤分为伤分为直接接触法直接接触法和和液浸法液浸法两种。两种。直接接触法直接接触法:使探头直接接触工件进行探伤的方法使探头直接接触工件进行探伤的方法 使使用用直直接接接接触触法法应应在在探探头头和和被被探探工工件件表表面面涂涂有有一一层层耦耦合合剂剂作为传声介质。作为传声介质。常常用用的的耦耦合合剂剂有有机机油油、甘甘油油、化化学学浆浆糊糊、水水及

28、及水水玻玻璃璃等等。焊缝探伤多采用化学浆糊和甘油。焊缝探伤多采用化学浆糊和甘油。特特点点：操操作作方方便便，探探伤伤图图形形简简单单，判判断断容容易易，探探伤伤灵灵敏敏度高。但对工件探测面的表面粗糙度要求较高。度高。但对工件探测面的表面粗糙度要求较高。能力知识点1 直接接触法 垂垂垂垂直直直直入入入入射射射射法法法法和和斜斜斜斜角角角角探探探探伤伤伤伤法法法法是是直直接接接接触触法法超超声声波波探探伤伤的的两种基本方法。两种基本方法。1 1、垂直入射法、垂直入射法 垂垂直直入入射射法法（简简称称垂垂直直法法）是是采采用用直直探探头头将将声声束束垂垂直直入入射射工工件件探探伤伤面面进进行行探探伤

29、伤。由由于于该该法法是是利利用用纵纵波波进进行行探探伤，故又称伤，故又称纵波法。纵波法。纵波法。纵波法。（图（图（图（图4-144-144-144-14）垂垂直直法法探探伤伤能能发发现现与与探探伤伤面面平平行行或或近近于于平平行行的的缺缺陷陷，适用于厚钢板、轴类、轮等几何形状简单的工件。适用于厚钢板、轴类、轮等几何形状简单的工件。能力知识点能力知识点1 1 直接接触法直接接触法2 2、斜角探伤法、斜角探伤法 斜角探伤法（斜射法）：采用斜探头将声束倾斜入射工斜角探伤法（斜射法）：采用斜探头将声束倾斜入射工件探伤面进行探伤。由于它是利用横波进行探伤，故又件探伤面进行探伤。由于它是利用横波进行探伤，

30、故又称称横波横波横波横波法。法。（图（图（图（图4-154-154-154-15）斜角探伤法能发现与探测表面成角度的缺陷，常用于焊斜角探伤法能发现与探测表面成角度的缺陷，常用于焊缝、环状锻件、管材的检查。缝、环状锻件、管材的检查。直射法直射法：在：在0.50.5跨距的声程以内，超声波不经底面反射而直跨距的声程以内，超声波不经底面反射而直接对准缺陷的探伤方法，又称一次波法。接对准缺陷的探伤方法，又称一次波法。一次反射法一次反射法：超声波只在底面反射一次而对准缺陷的探伤：超声波只在底面反射一次而对准缺陷的探伤方法，又称二次波法。方法，又称二次波法。能力知识点能力知识点1 1 直接接触法直接接触法能

31、力知识点2 液浸法 液液液液浸浸浸浸法法法法：将将工工件件和和探探头头头头部部浸浸在在耦耦合合液液体体中中,探探头头不不接接触触工件的探伤方法。工件的探伤方法。根根据据工工件件和和探探头头浸浸没没方方式式,分分有有全全没没液液浸浸法法、局局部部液液浸浸法法和和喷流式局部液浸法喷流式局部液浸法等。等。液浸法当用水作耦合介质时液浸法当用水作耦合介质时,称作称作水浸法水浸法水浸法水浸法。水水浸浸法法探探伤伤时时,探探头头常常采采用用聚聚焦焦探探头头,是是最最常常用用的的水水浸浸聚聚焦超声波探伤。焦超声波探伤。（图（图（图（图4-184-184-184-18）能力知识点能力知识点2 2 液浸法液浸法特

32、特点点：液液浸浸法法探探伤伤由由于于探探头头与与工工件件不不直直接接接接触触，因因此此它它具具有有探探头头不不易易磨磨损损，且且声声波波的的发发射射和和接接收收比比较较稳稳定定等等优优点点。其其主主要要缺缺点点是是，它它需需要要一一些些辅辅助助设设备备，如如液液槽槽、探探头头桥桥架、探头操纵器等。架、探头操纵器等。本课小结本课小结 1.直接接触法超声波探伤 垂直入射法、斜角探伤法，缺陷的定位 2.液浸法 工作原理 主要优缺点综合知识模块四直接接触法超声波探伤技术【重点】【重点】【重点】【重点】实时探伤操作、缺陷的评定实时探伤操作、缺陷的评定 【难点】【难点】【难点】【难点】实时探伤操作实时探伤

33、操作【授课方式】【授课方式】【授课方式】【授课方式】讲授讲授+实验实验【教学内容】【教学内容】【教学内容】【教学内容】能力知识点能力知识点能力知识点能力知识点1 1 1 1 探伤前的准备探伤前的准备 能力知识点能力知识点2 2 实时探伤操作实时探伤操作 能力知识点能力知识点3 3 缺陷的评定缺陷的评定 能力知识点能力知识点4 4 检验结果的分级检验结果的分级 能力知识点能力知识点5 5 记录与报告记录与报告 超声波探伤一般包括超声波探伤一般包括探伤前的准备、实时探伤探伤前的准备、实时探伤操作、缺陷的评定、检验结果的分级、记录与报告操作、缺陷的评定、检验结果的分级、记录与报告等过程。等过程。综合

34、知识模块四直接接触法超声波探伤技术 一、检验等级的确定一、检验等级的确定 一一般般根根据据对对焊焊缝缝探探测测方方向向的的多多少少，把把超超声声波波探探伤伤划划分分为为A A、B B、C C三个级别：三个级别：A A级级检检验验的的完完整整程程度度最最低低，难难度度系系数数最最小小。适适用用于于普通钢结构检验。普通钢结构检验。B B级级检检验验完完整整程程度度一一般般，难难度度系系数数较较大大。适适用用于于压压力容器检验。力容器检验。C C级级检检验验完完整整程程度度最最高高，难难度度系系数数最最大大。适适用用于于核核容器及管道的检验。容器及管道的检验。能力知识点1 探伤前的准备二、探伤面及探

35、伤方法的选择二、探伤面及探伤方法的选择1 1探伤面的选择与准备探伤面的选择与准备 根据不同的的检验等级和板厚选择。（表根据不同的的检验等级和板厚选择。（表4-54-5，表，表4-64-6）2 2探伤方法的选择探伤方法的选择 考考虑虑工工件件的的结结构构特特征征，并并以以所所采采用用的的焊焊接接方方式式容容易易生生成成的缺陷为主要探测目标。（表的缺陷为主要探测目标。（表4-64-6）能力知识点能力知识点1 1 探伤前的准备探伤前的准备三、耦合剂的选用三、耦合剂的选用1 1）透声性好）透声性好2 2）有足够的润湿性、适当的附着力和粘度）有足够的润湿性、适当的附着力和粘度3 3）对试件无腐蚀、对人体

36、无损害、对环境无污染）对试件无腐蚀、对人体无损害、对环境无污染4)4)易清除，不易变质，价格便宜，来源方便易清除，不易变质，价格便宜，来源方便 接接触触法法探探伤伤常常选选用用甘甘油油、机机油油、化化学学浆浆糊糊等等有有一一定定粘粘度度的耦合剂，有时也采用水作耦合剂。的耦合剂，有时也采用水作耦合剂。对于钢材等易锈的材料，常采用机油、变压器油等。对于钢材等易锈的材料，常采用机油、变压器油等。对对试试件件表表面面为为竖竖直直状状态态等等耦耦合合剂剂易易流流失失的的情情况况下下，选选择择粘度较高的耦合剂。粘度较高的耦合剂。四、探头的选择四、探头的选择1 1探头形式的选择探头形式的选择 应尽量使声束轴

37、线与缺陷反射面相垂直。应尽量使声束轴线与缺陷反射面相垂直。2 2晶片尺寸的选择晶片尺寸的选择 一般大厚度工件的探伤采用大直径探头较有利；一般大厚度工件的探伤采用大直径探头较有利；小厚度工件的探伤采用小直径探头较有利。小厚度工件的探伤采用小直径探头较有利。3 3频率的选择频率的选择 根根据据工工件件的的技技术术要要求求、材材料料状状态态及及表表面面粗粗糙糙度度等等因因素素综综合合考虑。考虑。对粗糙表面、粗晶材料及厚大工件，选择较低频率；对粗糙表面、粗晶材料及厚大工件，选择较低频率；对表面粗糙度较高、晶粒细小及薄壁工件，选择较高频率。对表面粗糙度较高、晶粒细小及薄壁工件，选择较高频率。4.4.探头

38、角度或探头角度或K K值的选择值的选择 焊缝探伤中，薄工件宜采用大探头焊缝探伤中，薄工件宜采用大探头K K值，以拉开跨距，值，以拉开跨距，提高分辨力和定位精度。提高分辨力和定位精度。大厚度工件宜采用小大厚度工件宜采用小K K值探头，以减小整修面的宽度，有值探头，以减小整修面的宽度，有利于缩短声程，减小衰减损失，提高探伤灵敏度。利于缩短声程，减小衰减损失，提高探伤灵敏度。五、探伤仪的调节五、探伤仪的调节 仪器调节有两项主要内容，一是探伤范围和扫描速度调仪器调节有两项主要内容，一是探伤范围和扫描速度调节；二是灵敏度调整。节；二是灵敏度调整。能力知识点能力知识点1 1 探伤前的准备探伤前的准备能力知

39、识点能力知识点1 1 探伤前的准备探伤前的准备（一）探伤范围和扫描速度调节（一）探伤范围和扫描速度调节 1 1探伤范围的调节探伤范围的调节 2 2扫描速度的调节扫描速度的调节 （1 1）深度）深度1:11:1调节法调节法 （2 2）水平）水平1:11:1调节法调节法（二）探伤灵敏度的选择及其调整（二）探伤灵敏度的选择及其调整 1 1探伤灵敏度的选定探伤灵敏度的选定 2 2距离距离-波幅曲线的制作波幅曲线的制作 3 3探伤灵敏度的调整探伤灵敏度的调整 能力知识点2 实时探伤操作 1 1探伤条件的选择探伤条件的选择 2 2检验区域宽度的确定检验区域宽度的确定 焊缝本身加焊缝两侧各相当于母材厚度焊缝

40、本身加焊缝两侧各相当于母材厚度30%30%的区域，宽度为的区域，宽度为1020mm1020mm。3 3探头移动区的确定探头移动区的确定 探探头头在在探探伤伤面面上上前前后后左左右右移移动动扫扫查查，应应有有足足够够的的移移动动区区宽宽度度，以以保保证声束能扫查到整个焊缝截面。证声束能扫查到整个焊缝截面。4 4单探头的扫查方式单探头的扫查方式 （1 1）锯齿形扫查）锯齿形扫查 （2 2）基本扫查）基本扫查 （3 3）平行扫查）平行扫查 （4 4）斜平行扫查）斜平行扫查 能力知识点能力知识点2 2 实时探伤操作实时探伤操作5.5.双探头扫查方式双探头扫查方式（1 1）串列扫查）串列扫查（2 2）交

41、叉扫查）交叉扫查（3 3）V V形扫查形扫查 能力知识点3 缺陷的评定一、缺陷位置的测定一、缺陷位置的测定 测测定定缺缺陷陷在在工工件件或或焊焊接接接接头头中中的的位位置置称称之之为为缺缺陷陷定定位位。缺缺陷陷定定位位必必须须解解决决缺缺陷陷在在探探伤伤面面上上的的投投影影位位置置（X X、Y Y方方向数值）。向数值）。1 1垂直入射法时缺陷定位垂直入射法时缺陷定位 缺缺陷陷定定位位只只需需测测定定沿沿工工件件Z Z轴轴的的坐坐标标，即即缺缺陷陷在在工工件件中中的深度即可。的深度即可。Z Zf f=n=nf f 2 2斜角探伤时的缺陷定位斜角探伤时的缺陷定位（1 1）水平调节法定位）水平调节法

42、定位 直射法探伤：直射法探伤：Z Zf f=n=nf f/K/K 一次反射法探伤：一次反射法探伤：Z Zf f=2=2-n-nf f/K/K（2 2）深度调节法定位）深度调节法定位 直射法探伤：直射法探伤：Z Zf f=n=nf f 一次反射法探伤：一次反射法探伤：Z Zf f=2=2-n-nf f能力知识点能力知识点3 3 缺陷的评定缺陷的评定二、缺陷大小的测定二、缺陷大小的测定 测测定定工工件件或或焊焊接接接接头头中中缺缺陷陷的的大大小小和和数数量量称称为为缺陷定量缺陷定量。按缺陷大小分类：按缺陷大小分类：小于声束截面积小于声束截面积 当量法当量法 大于声束截面积大于声束截面积 探头移动法

43、探头移动法1.1.当量法当量法 把把缺缺陷陷波波和和同同声声程程的的已已知知形形状状和和尺尺寸寸的的人人工工缺缺陷陷回回波波相相比比较较，与与缺缺陷陷反反射射波波高高相相同同的的人人工工缺缺陷陷尺尺寸寸即即认认为为是是该该缺陷的当量。缺陷的当量。2.2.探头移动法探头移动法 对对尺尺寸寸或或面面积积大大于于声声束束直直径径或或断断面面的的缺缺陷陷，一一般般采采用用探探头移动法测定其指示长度或范围。头移动法测定其指示长度或范围。三、缺陷性质的估判三、缺陷性质的估判 判定工件或焊接接头中缺陷的性质称之为判定工件或焊接接头中缺陷的性质称之为缺陷定性。缺陷定性。焊缝中常见缺陷的波形特征：焊缝中常见缺陷

44、的波形特征：1 1气孔气孔 2 2裂纹裂纹 3 3夹渣夹渣 4 4未焊透未焊透 5 5未熔合未熔合能力知识点4 缺陷评定与检验结果的分级 距离距离-波幅曲线是缺陷评定与检验结果分级的依据。波幅曲线是缺陷评定与检验结果分级的依据。一、缺陷评定一、缺陷评定 二、检验结果的等级分类二、检验结果的等级分类 焊缝超声检验结果分为四级：焊缝超声检验结果分为四级：1 1）最大反射波幅不超过评定线的缺陷，均评为）最大反射波幅不超过评定线的缺陷，均评为级。级。2 2）最最大大反反射射波波幅幅超超过过评评定定线线的的缺缺陷陷，检检验验者者判判定定为为裂裂纹纹等等危危害害性性缺缺陷陷时时，无无论论其其波波幅幅和和尺

45、尺寸寸如如何何，均均评评为为级。级。3 3）反射波幅位于）反射波幅位于区的非裂纹性缺陷，均评为区的非裂纹性缺陷，均评为级。级。能力知识点能力知识点4 4 缺陷评定与检验结果的分级缺陷评定与检验结果的分级 4 4）最最大大反反射射波波幅幅位位于于区区的的缺缺陷陷，根根据据缺缺陷陷的的指指示示长长度按表度按表4-94-9的规定予经评级。的规定予经评级。5 5）反反射射波波幅幅超超过过判判废废线线进进入入区区时时缺缺陷陷，无无论论其其指指示示长度如何，均评定为长度如何，均评定为级。级。能力知识点5 记录与报告 焊焊缝缝超超声声波波探探伤伤后后，应应将将探探伤伤数数据据、工工件件及及工工艺艺概概况况归

46、归纳纳在在探探伤伤的的原原始始记记录录中中，并并签签发发检检验验报报告告检检验验报报告告是是焊焊缝缝超超声声波波检检验验的的存存档档文文件件，经经质质量量管管理理人人员员审审核核后后，正正本本发发送送委委托托部部门门，其其副副本本由由探探伤伤部部门门归归档档。探探伤伤记记录录与报告应具有追踪性，并至少保存与报告应具有追踪性，并至少保存7 7年以上以备随时查核。年以上以备随时查核。探伤记录与报告的格式。探伤记录与报告的格式。本课小结本课小结 1.1.直接接触法超声波探伤的步骤和内容直接接触法超声波探伤的步骤和内容 探探伤伤前前的的准准备备、实实时时探探伤伤操操作作、缺缺陷陷的的评评定定、检检验验结结果的分级、记录与报告等过程。果的分级、记录与报告等过程。2.2.缺陷位置的测定缺陷位置的测定 缺陷大小的测定缺陷大小的测定 课后作业课后作业1 1耦合剂的选择需要考虑哪些问题？耦合剂的选择需要考虑哪些问题？2 2什什么么是是距距离离-波波幅幅曲曲线线？简简述述 “距距离离-波波幅幅”曲曲线线的的组成及作用？组成及作用？