常州钛合金超声波探伤检测

第一篇：常州钛合金超声波探伤检测

常州钛合金超声波探伤检测 石敏1-7-7-1-5-8-2-8-7-0-7

超声检测是无损检测质量控制的一种重要手段。对于钛合金材料中可能存在的冶金缺陷（如夹杂）、工

艺缺陷（如过热、变形不足、裂纹等）和组织缺陷，生产厂和航空厂都用超声探伤检测进行质量控制，通过超声检测，可以及时淘汰不合格的原始坯料，防止不合格坯料进入加工工序，降低生产过程中的工

作量。同时，超声检测还可以对在役的钛合金工件进行检测，及时监控钛合金工件的状态，从而减少因

钛合金工件失效断裂导致的灾难性事故的发生。

JB/T4730-2005《承压设备无损检测》是由国家发展和改革委员会发布的行业推荐标准。用于指导承压设

备无损检测及验收方法。该标准分为6部分，其中第三部分超声检测规定了承压设备采用A型脉冲反射式

超声波探伤仪器检测工件缺陷的超声检测方法和质量分级要求。该部分适用于金属材料制承压设备用原

材料、零部件、和焊接接头的超声检测，也适用于金属材料制在用承压设备的超声检测。

第二篇：引用 铸钢件超声波探伤检测标准

引用 铸钢件超声波探伤检测标准

本文引用自一次记忆《铸钢件超声波探伤检测标准》

引用

一次记忆 的 铸钢件超声波探伤检测标准 中标与美标之差异

深圳市建设工程质量检测中心——弓明 学习运用两国标准让我们来共同分析一下，两种国情体系下的标准，在超声波探伤检测铸钢件时对铸钢件内部质量要求的差异吧。

铸钢件检测标准

1、《铸钢件超声探伤及质量评定方法》GB7233-87（中国标准文中简称中标）

2、《碳钢、低合金钢和马氏体不锈钢铸件超声波检验标准》ASTM-609/609M：1991（美国标准文中简称美标）

关于适用范围

中标规定：本标准规定了厚度等于或者大于30㎜的碳钢和低合金钢铸件的超声波探伤方法；以及根据超声探伤的结果对铸件进行质量评级的方法。所用的超声探伤方法仅限于A型显示脉冲反射法。

美标规定：1.1本方法包括了用脉冲反射纵波法，对经热处理的碳钢、低合金钢和马氏体不锈钢铸件进行超声波检验的标准和工艺。

4.2.2 双晶探头探测等于或小于1英寸（25mm）的截面，推荐使用5MHz，晶片尺寸为1/2英寸×1英寸（13mm×25mm）夹角为12°的探头。

中标当时制定的时候是把厚度小于30㎜铸钢件排除在本标准以外的。而美标则明确了等于或小于25㎜的铸钢件的具体检测方法。分析两国当时的铸造水平及探伤手段不难看出，中国当时的铸造件还停留在“傻大笨粗”，检测设备也是比较低端的，当时国内有能力生产双晶探头的厂家少，探伤人员可选择的探头有局限性，而且探伤人员很少接触到薄壁探伤，自然双晶探头很少使用甚至没用过。这和我国当时的国情密切相关，而现在我国铸造水平提高很快，此标准“本标准规定了厚度等于或者大于30㎜的碳钢和低合金钢铸件的超声波探伤方法”的开头对不少从事这个行业的工作人员造成不小的误导。很容易让人误认为厚度小于30㎜的铸钢件是不适合超声探伤检测的。其实不然，时代在变，不应用老方法去看待新事物。

关于定量和定性 美标在超声探伤检测上是只定量不定性的。全文只是要求探伤人员在“缺陷总数、位置、波幅和面积”上以数据的形式做出数据上的判断，可操作性强。

而中标则发扬了中国人求真的精神，把缺陷性质细分成为“裂纹、冷隔、未融合、气孔、缩松、缩孔、夹砂、夹渣等”。

要求探伤人员对缺陷的类型、尺寸、位置给出具体数据，尺寸、位置尚能准确给出，但说道类型，虽然中标只需要探伤人员将缺陷类型分为“平面型缺陷”和“非平面型缺陷”即可，但能准确不差的分辨，却非一日之功。定量又要定性使探伤标准因人而异，出现大同小异，尺度不一，造成了目前探伤人员许多的有争议的，不规范的错误操作。中标的可操作性欠佳。

关于缺陷类型的划分

中标规定：1.1平面型缺陷（Planar discontinuity）：用本标准规定的方法检测一个缺陷，如果只能测出它的两维尺寸，则称为平面型缺陷。属于这种类型的缺陷有裂纹、冷隔、未融合等。

1.2非平面型缺陷（Non-planar discontinuity）：用本标准规定的方法检测一个缺陷，如果能够测出它的三维尺寸，则称为非平面型缺陷。属于这种类型的缺陷有气孔、缩松、夹砂、夹渣等。

凡出现下列任何一种显示情况的位置，都要做上标记：

a.缺陷回波幅度等于或者大于距离波幅曲线的位置；

b．底面回波幅度降低12dB或者12dB以上的位置；

c．不论缺陷回波幅度的大小，凡出现线状和片状特征缺陷显示的位置。

4.4.1平面型缺陷尺寸的测定

对于具有线状和片状特征的缺陷显示，用6dB法画出缺陷的范围。按几何原理，确定缺陷的位置、大小和缺陷在铸钢件厚度方向的尺寸，按中标表2的规定，计算缺陷的面积。

中标表2

4.2.2非平面型缺陷尺寸的测定

4.2.2.1缺陷回波幅度等于或者大于距离波幅曲线者，用6dB法在探伤面上画出缺陷的范围。按中标表3的规定，计算缺陷的面积。

中标表3

当使用纵波检测时，缺陷近探伤面一侧的边界和深度，由缺陷回波脉冲前沿的波幅上升到比距离波幅曲线底6dB的位置来确定。当使用横波斜探头检测时，缺陷的边界，有缺陷回波脉冲前沿幅度上升到比同时显示的最大缺陷回波幅度低6dB的位置来确定。

缺陷在铸钢件厚度方向的尺寸，由不同方向检测所确定的缺陷上部和下部边界而得到。

由于铸钢件几何形状的限制，不能从不同方向检测的缺陷，必须在探伤报告中说明。

美标规定：10.2 验收的质量等级应由需方和供方根据下列准则的一条或几条加以确定：

10.2.1 不允许存在等于或大于DAC曲线且其面积超过美标表2中所用质量等级所规定面积的缺陷。

10.2.2 不允许存在由缺陷引起的底波降低量等于或大于75%，且其面积以超过表2中所

用质量等级所规定面积的缺陷。

10.2.3 产生波高等于或大于DAC曲线的连续缺陷回波，且其尺寸超过所用质量等级规定 的最大长度的缺陷，应予拒收。

10.2.4 买卖双方商定的其他验收准则。

10.3 可采用其他方法来确定根据超声波检验作出的拒收结论的正确性。

美标表2

18.2 线性缺陷——线性缺陷定义为长度等于或大于其宽度三倍的缺陷。象裂缝或条渣类的缺陷即使幅度为0.5英寸（13mm）的也应去除。

18.3 非线性缺陷：

18.3.1 单个缺陷——单个缺陷不得超过美标表3所列的需方订单规定的质量等级。单个缺陷定义为，一个缺陷与相邻缺陷之间的距离，大于相邻两缺陷中较大缺陷的最大尺寸的缺陷。

美标表3

18.3.2 密集缺陷——密集缺陷应定义为在边长为1英寸（25mm）立方体中有两个或两个以上的缺陷。密集缺陷不得超过美标表4中需方订单规定的质量等级。缺陷之间的距离小于密集缺陷中最大缺陷的最小尺寸时，则此密集区应予去除并焊补。

美标表4

18.3.3 两个密集缺陷区之间的距离，必须大于其中任一个密集缺陷区最大缺陷的最小尺寸。否则，含有最大单个缺陷的密集缺陷区应予去除。

18.3.4 所有缺陷，既不管探头在铸件表面上移动所画出的面积，也不管所要求的质量等级，均不得贯穿铸件壁厚的1/3T，T为缺陷处的铸件壁厚。

比较两个标准，貌似中标比美标高了一个级别，当美国人还在盯着铸钢件中的缺陷分析他们是线和面的关系时，我们已经开始分析铸钢件中缺陷的面和体的关系啦！要不说中国人聪明，空间思维好，而且还不厌其烦的用各种探头从各个方向打缺陷的边缘，分析其深度。可见一点中国的标准是不注重效率的：假设一个面积=200×120；深度=25～30；板厚=60～65的缺陷，用美标双晶探头做单面探伤即可确定缺陷数据，假设5分钟能结束检测。而按照中标的方法则需要用双晶探头做三面探伤确定面积、分析深度，加上构件翻转。估计需要30分钟方能确定缺陷数据。所以说中标的超声波检测方法并不先进，到像是在做学术研究，不适于生产，当中国人的铸钢件探伤还停留在分析发现铸造缺陷性质时，美国已经进入标准件生产啦，他们把缺陷量化，而不再考虑协助铸造提高工艺。可见中标是落后的，工业大生产，需要的是标准和量化。当前我国的铸造技术又上了台阶，而检测方法似乎还很落后。

关于探伤方法的划分

中标对探头的选择：

2.2探头

2.2.1纵波直探头的晶片直径在10～30㎜的范围，当被检测的铸钢件的探伤面较粗糙时，建议使用有软保护膜的纵波直探头。

2.2.2应使用在钢中的折射角为45°、60°、70°的横波斜探头，或者用K值为1，1.5，2，2.5，3的横波斜探头。

2.2.3纵波双晶探头两晶片之间的声绝缘必须良好。美标对探头的选择：

4.2 探头

4.2.1 纵波探头

纵波探头应是直径为 1/2～3/2英寸(13～28mm)的圆晶片，或边长为1英寸(25mm)的方晶片。应根据铸件探伤的信噪比状况，在1～5MHz频率范围内选用。本底噪声不得超过距离幅度校正曲线（DAC）的25%。探头应在其额定频率下工作。

4.2.2 双晶探头

探测等于或小于1英寸（25mm）的截面，推荐使用5MHz，晶片尺寸为1/2英寸×1英寸（13mm×25mm）夹角为12°的探头。

4.2.3 为了评价和确认缺陷，也可使用其他频率和尺寸的探头。

S1.1.2 探头——斜探头应能在钢中产生30°～75°范围的斜射声束，此角度是以垂直于受检铸件入射表面的方向量度的。最好应使用频率为0.4~5MHz的探头。

斜探头探伤作为补充要求被列入标准。仅当供需双方一致同意时才使用，其目的是为了有效检出那些由于设计或可能存在的缺陷取向，用纵波不能进行有效检验的铸件关键区。

中标的超声探伤检测方法：4.1.2.1纵波直探头探伤灵敏度的调整a.用AVG曲线板调整；b.用对比试块调整。

4.1.2.2纵波双晶探头探伤灵敏度的调整。

4.1.2.3横波斜探头探伤灵敏的调整。

美标的超声探伤检测方法：方法A——平底孔校准法（图1、2）；方法B——底波校正法（图3）；方法C——斜探头横孔校正法（图4）。

由此可见中标虽然照猫画虎的列举了各种探头，可具体到探伤时依然是忽视试块的存在，各种土办法都用上了，没有规范各种探头选用的范围、方法和探伤目的不明确。以至于多方探伤尚存在各种争议，严重影响了探伤质量，当读过美标之后才知道这种探头原来是取长补短，对探伤质量各有要求，各有侧重。随着中国铸造业的不断发展，探伤手段方法应该与时俱进。

关于对底波降低存在疑问的处理

中标规定：4.4.2.2对于底面回波降低12dB或者12dB以上的位置，应核查底面是否倾斜或者不平整、耦合接触是否良好。

凡是因存在缺陷而使底面回波降低12dB或12dB以上者，以底面回波降低12dB为条件，在探伤面上画出缺陷的范围，按中标表3注②计算缺陷的面积。

缺陷的深度，由一处连续缺陷回波最左边的波峰的位置来确定。缺陷在铸钢件厚度方向的尺寸，由一处连续缺陷回波中最左边的与最右边的两个波峰之间的宽度来确定。

既无底面回波，又无缺陷回波的位置，应提高探伤灵敏度检测，观察是否存在反射面与入射声束倾斜的缺陷。4.4.4存在疑问的缺陷

对于存在疑问的缺陷显示，允许采用经过验证而行之有效的其他无损检测方法进行检验。如仍不能得出结论，则由供需双方协商处理办法。

美标规定：8.5 检验铸件两壁平行区域时，底波损失75%以上的区域要进行复查，以便判定底波损失是由于接触不良，耦合剂不足，还是缺陷取向倾斜等所致。如果底波损失的原因不明，则认为该区域有疑问，需进一步查明。

10.2.2 不允许存在由缺陷引起的底波降低量等于或大于75%，且其面积以超过美标表2中所用质量等级所规定面积的缺陷。

10.2.4 买卖双方商定的其他验收准则。

10.3 可采用其他方法来确定根据超声波检验作出的拒收结论的正确性。

18.3.7 任何区域，底波损失等于或大于75%，并超过了所用质量等级规定的面积，而不管信号幅度是否超过0.5英寸（13mm）拒收线，均应拒收，除非能确定底波损失不是由于缺陷所造成的。如果提高增益，底波满足要求，按信号幅度百分比又不超过0.5英寸（13mm）拒收线的缺陷，则该区应为合格。

对于底波降低的疑问，相关的超声探伤资料指出超声波探伤中若出现无低波或者低波衰减严重不能忽视一种可能性就是铸钢件材料组织晶粒粗大，铸钢件晶粒粗大是指经过机械加工或进行断口检验时，显示出晶粒组织过分粗大而不适合应用的缺陷，这种晶粒粗大的组织，可能是遍布于铸钢件整体，也可能发生于铸钢件的局部。从本质上讲，晶粒粗大缺陷是一种冶金缺陷。当底波降低的疑义被确定为晶粒粗大时，允许重新热处理，重新热处理后超声探伤检测情况依然则判为不合格。

美标中是明确“任何区域，底波损失等于或大于75%，并超过了所用质量等级规定的面积，而不管信号幅度是否超过0.5英寸（13mm）拒收线，均应拒收”，而中标则是认为“凡是因存在缺陷而使底面回波降低12dB或12dB以上者”底波的降低是因为缺陷的存在而造成的，事实上标准中并没有把晶粒粗大定义为缺陷。这样出现了存在疑问的缺陷的说法，最终变成“由供需双方协商处理办法”。使之不了了之，这样的标准在执行起来困难重重。

我国的铸造水平不断发展，而比较欧美一些发达国家尚有不足，但我国大型国企做为国家的钢铁龙头，每年仍能生产大量高附加值的符合国外标准的铸钢件。国内对铸钢件的质量要求正不断提高，做为我国的铸钢件无损探伤标准是否也应该与时俱进，跟上潮流，期待新的国家标准早日修编。

第三篇：超声波探伤作业指导书

超声波探伤作业指导书 适用范围

本作业指导书适用于母材厚度不小于8mm的铁素体类钢全焊透熔化焊对接焊缝脉冲反射法手工超声波检验。不适用于铸钢及奥氏体不锈钢焊接，外径小于159mm钢管对接焊缝，内径小于等于200mm的管座角焊缝及外径小于250mm和内径小于80％的纵向焊缝。2 引用标准

JB4730-94《压力容器无损检测》

GBll345-89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法》 GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》 3 试验项目及质量要求

3.1 试验项目：内部缺陷超声波探伤。3.2 质量要求 3.2.1 检验等级的分级

根据质量要求检验等级分A、B、C三级，检验的完善程度A级最低，B级一般，C级最高。检验工作的难度系数按A、B、C顺序逐级增高，应按照工种2的材质、结构、焊接方法，使用条件及承受荷载的不同，合理的选用检验级别。检验等级应按产品的技术条件和有关规定选择或经合同双方协商选定。3.2.2 焊缝质量等级及缺陷分级 表3.2.2 焊缝质量等级

一级

评定等级 检验等级 探伤比例

II B级 100%

二级 III B级 20% 内部缺陷 超声波探伤

3.2.3 探伤比例的计数方法

探伤比例的计数方法应按以下原则确定：①对工厂制作焊缝，应按每条焊缝计算百分比，且探伤长度不应小于200mm，当焊缝长度不足200mm时，应对整条焊缝进行探伤；②对现场安装焊缝，应按同一类型，同一施焊条件的焊缝条数计算百分比，探伤长度应不小于200mm，并应不少于l条焊缝。3.2.4 检验区域的选择

3.2.4.1 超声波检测应在焊缝及探伤表面经外观检查合格后方可进行，应划好检验区域，标出检验区段编号。

3.2.4.2 检验区域的宽度应是焊缝本身再加上焊缝两侧各相当于母材厚度30％的一般区哉，这区域最小10mm，最大20m。3.2.4.3 接头移动区应清除焊接飞溅、铁屑、油垢及其它外部杂质。探伤区域表面应平整光滑，便于探头的自由扫查，其表面粗糙度不应超过6.3um，必要时进行打磨。a、采用一次反射法或串列式扫查探伤时，探头移动区应大于2.5δk，(其中，δ为板厚，k为探头值)；b、采用直射法探伤时，探头移动区域应大于1.5δk。

3.2.4.4 去除余高的焊接，应将余高打磨到与临邻近母材平齐。保留余高焊缝，如焊缝表面有咬边，较大的隆起和凹陷等也应进行适当修磨，并做圆滑过渡以免影响检验结果的评定。3.2.5 检验频率

检验频率f一般在2-5MHZ的范围内选择，推荐选用2—2.5MHZ区称频率检验，特殊情况下，可选用低于2MHZ区或高于2.5MHZ的检验频率，但必须保证系统灵敏度的要求。3.2.6 检验等级，探伤面及使用k值(折射角)见表3.2.6 表3.2.6

板厚mm 探伤面 A 单面单 侧

B

C

探伤法

使用折射角或k值

直射法及一 次性反射法 直射法

70°(k2.5、k2.o)70°或60°(k2.5、k2.o、k1.5)45°或60°;45°和60°，≤25 >25—50

单面双侧或 双面单侧

45°和70°并用(k1.o或k1.5，>50—100 >100 ／

(k1.o和k1..5，k1．0和k2．O并用)

／

双面双侧

45°和60°并用(k1．0和k1．5或k2．O)仪器、试块、耦合剂、探头

4.1 仪器CTS-2000笔记本式数据超声波探伤仪 4.2 试块 CSK-IA 试块 CSK-ⅡA 试块 4.3 耦合剂

应选用适当的液体或模糊状物作耦合剂。耦合剂应具备有良好透声性和适宜流动性，不应对材料和人体有损伤作用。同时应便于检验后清理。典型耦合剂为水、机油、甘油和浆糊。在试块上调节仪器和产品检验应采用相同的耦合剂。4.4 探头：斜探头、直探头 5 仪器的调整的校验 5.1 基线扫描的调节

荧光屏时基线刻度可按比例调节为代表缺陷的水平距离ι，深度h或声程S。

5.1.1 探伤面为平面时，可在对比试块上进行时基线扫描调节，扫描比例依据工作厚度和选用的探头角度来确定，最大检验范围应调到时基线满刻度的2／3以上。

5.1.2 探伤面曲率半径R大于W2／4时，可在平面对比试块上或探伤面曲率相近的曲面对比试块上，进行时基线扫描调节。5.1.3 探伤面曲面半径R小于等于W2／4时，探头楔块应磨成与工件曲面相吻合，按GBll345-89第6.2.3条在对比试块上作时基线扫描调节。

5.2 距离一波幅(DAC)曲线的绘制

5.2.1 距离一波幅曲线由选用的仪器、探头系统在对比试块上实测数据绘制，曲线由判废线、定量线、评定线组成，不同验收级别各线灵敏度见表5.2.1 表中DAC是以上φ2mm标准反射体绘制的距离一波副曲线，即DAC基准线。评定线以上定量线以下为I区，定量线至判废线以下的Ⅱ区，判废线及以上区域为Ⅲ区(判废区)距离——波幅曲线的灵敏度 表5.2.1

级别 板厚mm DAC 判废线 定量线 评定线

DAC-4dB DAC-12dB DAC-18dB

DAC+2dB DAC-8dB DAC-14dB

DAC DAC-6dB DAC-12dB

A

B

C

8—46 >46-120 >46-120

5.2.2 探测横向缺陷时，应将各线灵敏度均提高6dB。

5.2.3 探伤面曲率半径R小于等于W2／4时，距离一波幅曲线的绘制应在曲线面对比试块上进行。

5.2.4 受检工件的表面耦合损失及材质衰减应与试块相同，否则应进行传输损失修整，在1跨距声程内最大传输损差在2dB以内可不进行修整。

5.2.5 距离一波幅曲线可绘制在坐标纸上，也可直接绘制在荧光屏刻板上。5.3 仪器调整的校验

5.3.1 每次检验前应在对比试块上，对时基线扫描比例和距离一波幅曲线<灵敏度>进行调整或校验。校验点不少于两点。5.3.2 在检验过程中每4h之内检验工作结束后应对时基线扫描和灵敏度进行校验，校验可在对比试块或其他等效试块上进行。

5.3.3 扫描调节校验时，如发现校验点反射波在扫描线上偏移超过原校验点刻度读数的10％或满刻度5％(两者取较小值)，则扫描比例应重新调整，前次校验后已经记录的缺点，位置参数应重新测定，并予以更正。

5.3.4 灵敏度校验时，如校验点的反射波幅比距离一波幅曲线降低20％或2dB以上，则仪器灵敏度应重新调整，而前次校验后，已经记录的缺陷，应对缺陷尺寸参数重新测定并予以评定。6 初始检验 6.1 一般要求

6.1.1 超声检验应在焊缝及探伤表面经外观检查合格并满足GBll345-89第8.1.3条的要求后方可进行。

6.1.2 检验前，探伤人员应了解受检工件的材质、结构、曲率、厚度、焊接方法、焊缝种类、坡口形式、焊缝余高及背面衬垫、沟槽等情况。

6.1.3 探伤灵敏度应不低于评定线灵敏度。

6.1.4 扫查速度不应大于150mm／S，相邻两次探头移动间隔保证至少有探头宽度10％的重叠。

6.1.5 对波幅超过评定线的反射波，应根据探头位置、方向、反射波的位置及6.1.2条了解焊缝情况，判断其是否为缺陷。判断缺陷的部位在焊缝表面作出标记。6.2平板对接焊缝的检验

6.2.1 为探测纵向缺陷，斜探头垂直于焊缝中心线放置在探伤面上，作锯齿型扫查。探头前后移动的范围应保证扫查到全部焊缝截面及热影响区。在保持垂直焊缝作前后移动的同时，还应作10°～15°左右移动。

6.2.2 为探测焊缝及热影响区的横向缺陷应进行平行和斜平行扫查。B级检验时，可在焊缝两侧边缘使探头与焊缝中心线成10°～20°斜平行扫查。C级检验时，可将探头放在焊缝及热影响区上作两方向的平行扫查，焊缝母材厚度超过lOOmm时，应在焊缝的两面作平行扫查或者采用两种角度探头(45°和60°或45°和70°并用)作单位两个方向平行扫查，亦可用两个45°探头作串列式平行扫查。对电渣焊缝还应增加与焊缝中心线45°的斜想向扫查。

6.2.3 为确定缺陷的位置、方向、形状、观察缺陷动态波形或区分缺陷讯号与伪讯号，可采用前后、左右、转角、环绕等四种探头基本扫查方式。6.3 曲面工作对接焊缝的检验

6.3.1 探伤面为曲面时，按规定选用对比试块，并采用6.2条的方法进行检验。C级检验时，受工件几何形状限制，横向缺陷探测无法实施时，应在检验记录中予以注明。

6.3.2 环缝检验时，对比试块的曲率半径为探伤面曲率0.9-1.5倍的对比试块，均可采用，对比试块的采用。探测横向缺陷时按6.3.3条的方法进行。

6.3.3 纵缝检验时，对比试块的曲率半径与探伤面曲率半径之差应小于10％。

6.3.3.1 根据工件的曲率和材料厚度选择探头角度，并考虑几何临界角的限制，确保声束能扫查到整个焊缝厚度；条件允许时，声束在曲底面的入射角度不应超过70°。

6.3.3.2 探头接触面修磨后，应注意探头入射点和折射点角或K值的变化，并用曲面试块作实际测定。

6.3.3.3 当R大于W2／4采用平面对比试块调节仪器，检验中应注意到荧光屏指示的缺陷深度或水平距离与缺陷实际的径向埋藏深度或水平距离弧长的差异，必要时应进行修正。6.4 其它结构焊缝的检验

尽可能采用平板焊缝检验中已经行之有效的各种方法。在选择探伤面和探头时应考虑到检测各种类型缺陷的可能性，并使声束尽可能垂直于该结构焊缝中的主要缺陷。7 规定检验 7.1 一般要求

7.1.1 规定检验只对初始检验中被标记的部位进行检验。

7.1.2 对所有反射波幅超过定量线的缺陷，均应确定其位置，最大反射波幅所在区域和缺陷指示长度。表7.1.2mm

检验等级

A

灵敏度 评定灵敏度 定量灵敏度 判废灵敏度

7.2 最大反射波幅的测定

7.2.1 对判定的缺陷的部位，采取6.2.3条的探头扫查方式，增加探伤面、改变探头折射角度进行探测，测出最大反射波幅并与距离一波幅曲线作比较，确定波幅所在区域，波幅测定的允许误差为2dB。

Φ3 Φ4 Φ6

Φ2 Φ3 Φ6

Φ2 Φ3 Φ4

B

C

7.1.3 探伤灵敏度应调节到评定灵敏度，见表7.1.2直探头检验等级评定。7.2.2 最大反射波幅A与定量线SL的dB差值记为SL±——dB 7.3 位置参数的测定

7.3.1 缺陷位置以获得缺陷最大反射波的位置来表示，根据相应的探头位置和反射波在荧光屏上的位置来确定如下全部或部分参数。

a、纵坐标L代表缺陷沿焊缝方向的位置。以检验区段编号为标证基准点(即原点)建立坐标。坐标正方向距离上表示缺陷到原点的距离。

b、深度坐标h代表缺陷位置到探伤面的垂直距离(mm)，以缺陷最大反射波位置的深度值表示。

c、横坐标q代表缺陷位置离开焊缝中心线的垂直距离，可由缺陷最大反射波位置的水平距离或简化水平距离求得。7.3.2 缺陷的深度和水平距离(或简化水平距离)两数值中的一个可由缺陷最大反射波在荧光屏上的位置直接读出，另一个数值可采用计算法、曲线法、作图法或缺陷定位尺求出。

第四篇：超声波探伤技术工作总结

小径管超声波探伤技术

开封空分集团有限公司--姜海

小径管指管径较小（DN100以内），管壁较薄（一般为3.5mm～8mm）的小径管。过去对这些小径管焊缝多采用射线检测，但射线探伤方法有其自身的局限性；如裂纹、未熔合等,特别是当其与射线束方向夹角较大时，不易发现，容易漏检。而超声波探伤由于不受场地、环境限制，并且对那些面状缺陷检出率高、且价格低廉并可与其他工种进行交叉作业，可以大大提高效率而在管道探伤中得到了较好的应用，下面我结合自己的工作实践，主要对小径管探伤存在问题、探伤方法、要点及缺陷波识别等，谈谈自己的一些认识：

一 小径管对接焊缝超声波探伤存在以下问题： 1）小径管壁薄，壁厚较薄时超声波声束在管壁中产生的声程较短，易受声压不规则的近场区干扰，给缺陷定性，定量带来困难。2）管壁曲率较大，管内外表面声能损失较大，声束传输路径更复杂，经过多次发散，聚集声压反射异于常规，使声能有一定量损失，降低了探伤灵敏度。3）焊缝焊波高度、焊瘤尺寸与管壁厚度为同一数量级，在较高灵敏度探伤时杂波多，这给缺陷的识别增加了难度。4）同一截面管子在壁厚上有时存在较大的公差，因而给缺陷定位带来了一定的困难。

二

小径管对接焊缝超声波探伤方法及要点： 小径管对接焊缝进行超声波探伤时，探头应使用高阻尼、短前沿、大K值的单晶横波探头；晶片尺寸一般不大于6mm×6mm，前沿距离≤5mm，偏差＜0.5mm，工作频率为5 MHZ。探伤中要注意如下几点：（1）探头耦合问题：

为保证探头与工件表面充分耦合，探头耦合面应修磨成圆弧，使其曲率半径与小径管外表面尽量一致，不同管径的小径管焊缝探伤，应配备专用的探头，避免混用。如果探伤前不认真修磨探头耦合面，而是不同外径的管子混用一个探头，其结果不但使探伤工作受到油面波、变形表面波的干扰，更重要的是随着探头的磨损，使超声场特性发生较大变化，使探伤结果变的不可信；另外，打磨准备工作也是保证探伤顺利进行的重要环节，如飞溅物消除不彻底，会使探头与管壁耦合不好，在检查过程中出现“不起波”或“起杂波‘，必须认真去打磨探头移动区，消除飞溅物、锈斑、油垢等，以便于探头扫查。（2）关于探头参数的测定及复核

准确测定探头的重要参数，是超声波探伤的重要基础，如果探头参数测量不准，就会造成缺陷定位、定性的困难，甚至造成误判或漏判，在小径管探伤检验中，由于工件尺寸小，对缺陷定位更要求准确，对探头主要参数的 测定，准确性尤为重要，在探伤前，探伤人员必须认真测定探头参数，在探伤过程中，对探头主要参数和探伤灵敏度必须复核。（3）关于探伤灵敏度

在超声波探伤中，确定探伤灵敏度是一个关键的步骤，它将直接影响到探伤结果，在小径管焊缝探伤中同样显的极为重要。小径管探头由于晶 片尺寸较小，发射功率较低加上探头前沿尺寸小，加工困难相应增大，因而，探头在探伤灵敏度下杂波很多，但有时在探伤时为了便于观察，往往不适当地降低了探伤灵敏度其结果必然造成漏检，因此，做对比试块时，须选用外径、壁厚以及内外粗糙度与被探管子相同或基本相近的材料。（4）小径管焊缝探伤由于探头晶片尺寸较小，容易产生漏检，所以一定要在焊缝两侧探伤。三

缺陷波的识别与判定： 1 缺陷反射波的识别

当采用一次波探伤时主要观察仪器荧光屏上一次波标记点前面出现的反射波，因为波束扫过焊缝下半部，如果有反射波一般为缺陷反射（除盲区杂波外）。其次是位于一次波最大深度标记点上（焊缝根部）的反射波，当焊缝不存在错口时，要确定反射波对应的反射点的位置，如果反射点位于焊缝中心点或探头侧则判为缺陷。当发现焊缝根部出现一定高度的反射波时、应对该处焊缝两侧的壁厚进行准确测定，仪器的扫描速度要准确调整，以准确定位，并根据探头所在的位置对反射波进行认真分析，缺陷位置出现在一次波最大深度标记点处或以前，对应的反射体位于焊缝中心或探头侧。

当采用二次波探伤时，在一次波标记点和二次波标记点之间出现的反射波，可能为缺陷波，也可能是杂波，在这个区域之前或之后出现的反射波则为非缺陷波。缺陷波可用下述方法来判断：

（1）如果二次波声束在内壁上的转折点位于焊缝区外，反射点位于焊缝中，则该反射波可判为缺陷波。（2）二次波声束在内壁上的转折点在焊缝区内则该反射波不能作为判伤的依据应根据位置、波形等其它情况综合判断。

当从焊缝两侧探伤发现反射波，若反射波出现在焊缝的同一位置，反射波高相同或不同则反射波判为缺陷波。2． 杂波的识别

小径管对接焊缝超声波探伤时，除了缺陷反射波外，还会有一些杂波信号，这些信号干扰了缺陷的判定，易产生误判，因此要认真分析。（1）缝根部成形影响：

当焊缝根部成形较好时，一般在在一次波标记点附近无反射波或反射波强度很弱，当焊缝根部成形不良如存在焊瘤、表面不规则时，从焊缝两侧探伤一般均有反射信号，其位置与根部缺陷很相似，其强度随根部成形所构成的反射条件而异，稍不注意易判为缺陷，可 用下述方法区分： a.准确地调整扫描速度以便从声程差上比较，焊瘤反射波深度略大于一次波标记点，有必要再次强调精确测量管子壁厚。

b.用水平定位法识别:如焊瘤反射波在偏离焊缝中心线远离探头的一侧，而根部缺陷水平位置则应在焊缝中心线上或偏离焊缝中心线靠近探头一侧。

c.通过转动探头观察波形变化也可鉴别，移动探头找到最大反射波后慢慢左右转动探头，观察波形变化，缺陷波涨落大，瞬间消失，焊瘤波升降较缓慢、平稳，同时焊瘤处除产生反射波外，多数还会产生变形纵波或变形横波，并传到焊缝加强面产生回波信号，水平位置在一，二次波标记点中间或二次波标记点附近，可用沾油的手指拍打加强面来识别。(1)焊缝错边反射波：

当焊缝有错边出现时，声束和错边方位将产生反射波，其水平定位在焊缝中心，但从另一侧探伤时因无反射条件则无反射信号。(2)扩散声束引起的加强面反射波的识别：

由于小径管壁薄，当一次波主声束后面的扩散声束经底面反射到焊缝加强面时，在加强面处产生反射波，正好出现在一，二次波标记点之间，有时易误判为焊缝中上部缺陷，可根据探头位置和水平定位或用沾油的手指拍打加强面识别，必要时，用其它检测手段做辅助检查，(1)变形波：

当声束扫查到焊缝根部时，在一定条件下将产生变形波，可根据探头位置和水平定位进行区别，一般情况下变形波水平定位点在焊缝之外。四． 试验验证及结论

通过对不同管径，不同壁厚管子经超声波探伤和射线探伤比较，二者结果是基本吻合的，现场实际应用也证明，小径管对接超声波探伤不仅切实可行，而且也具有较强的可靠性。小径管对接超声波探伤可以克服射线探伤的缺点，但在探伤过程中一定要从焊缝两侧探伤，认真分析波形，对探头参数、仪器一定要调准。

第五篇：超声波探伤培训教程

培训教材之理论基础------

渗透检测适用于金属制品及其零部件表面开口缺陷的检测，包括荧光和着色渗透检测。

涡流检测适用于管材检测，如圆形无缝钢管及焊接钢管、铝及铝合金拉薄壁管等。

磁粉、渗透和涡流统称为表面检测。

波长：同一波线上相邻两振动相位相同的质点间的距离称为波长，波源或介质中任意一质点完成一次全振动，波正好前进一个波长的距离，常用单位为米(m)；频率f：波动过程中，任一给定点在1秒钟内所通过的完整波的个数称为频率，常用单位为赫兹(Hz)；波速C：波动中，波在单位时间内所传播的距离称为波速，常用单位为米/秒（m/s）。

由上述定义可得：C= f，即波长与波速成正比，与频率成反比；当频率一定时，波速愈大，波长就愈长；当波速一定时，频率愈低，波长就愈长。

次声波、声波和超声波都是在弹性介质中传播的机械波，在同一介质中的传播速度相同。它们的区别在主要在于频率不同。频率在20~20000Hz之间的能引起人们听觉的机械波称为声波，频率低于20Hz的机械波称为次声波，频率高于20000Hz的机械波称为超声波。次声波、超声波不可闻。

超声探伤所用的频率一般在0.5~10MHz之间，对钢等金属材料的检验，常用的频率为1~5MHz。超声波波长很短，由此决定了超声波具有一些重要特性，使其能广泛用于无损探伤。

1.方向性好：超声波是频率很高、波长很短的机械波，在无损探伤中使用的波长为毫米级；超声波象光波一样具有良好的方向性，可以定向发射，易于在被检材料中发现缺陷。

2.能量高：由于能量（声强）与频率平方成正比，因此超声波的能量远大于一般声波的能量。

3.能在界面上产生反射、折射和波型转换：超声波具有几何声学的上一些特点，如在介质中直线传播，遇界面产生反射、折射和波型转换等。

4.穿透能力强：超声波在大多数介质中传播时，传播能量损失小，传播距离大，穿透能力强，在一些金属材料中其穿透能力可达数米。

互相垂直的波，称为横波，用S或T表示。

当介质质点受到交变的剪切应力作用时，产生剪切形变，从而形成横波；只有固体介质才能承受剪切应力，液体和气体介质不能承受剪切应力，因此横波只能在固体介质中传播，不能在液体和气体介质中传播。钢中横波声速一般为3230m/s。横波一般应用于焊缝、钢管探伤。3.表面波R 当介质表面受到交变应力作用时，产生沿介质表面传播的波，称为表面波，常用R表示。又称瑞利波。

表面波在介质表面传播时，介质表面质点作椭圆运动，椭圆长轴垂直于波的传播方向，短轴平行于波的传播方向；椭圆运动可视为纵向振动与横向振动的合成，即纵波与横波的合成，因此表面波只能在固体介质中传播，不能在液体和气体介质中传播。

表面波的能量随深度增加而迅速减弱，当传播深度超过两倍波长时，质点的振幅就已经很小了，因此，一般认为表面波探伤只能发现距工件表面两倍波长深度内的缺陷。表面波一般应用于钢管探伤。4.板波

在板厚与波长相当的薄板中传播的波，称为板波。根据质点的振动方向不同可将板波分为SH波和兰姆波。板波一般应用于薄板、薄壁钢管探伤。

二．超声波声速测量

对探伤人员来说，用探伤仪测量声速是最简便的，用这种方法测声速，可用单探头反射法或双探头穿透法；可用于测纵波声速和横波声速。

1.反射法测纵波声速 声速按下式计算：

声速 C=2d/(T1-t)； t = 2T1 – T2 式中 d------工件厚度；

t------由探头晶片至工件表面传输时间；

T1------由探头晶片至工件底一次波传输时间；

T2------由探头晶片至工件底二次波传输时间；

2.穿透法测纵波声速 声速按下式计算：

声速 C=d/(T1-t)； t = 2T1 – T2 式中 d------工件厚度；

t------由探头晶片至工件表面传输时间；

T1------由探头晶片至工件底一次波传输时间；

T2------由探头晶片至工件底二次波传输时间；

3.反射法测横波声速

用半圆弧测横波声速，按下式计算： 声速 C=2d/(T1-t)； t = 2T1 – T2 式中 d------半圆半径长度；

t------由探头晶片至半圆弧探测面传输时间；

T1------由探头晶片至圆弧面一次波传输时间；

T2------由探头晶片至圆弧面二

次波传输时间；

动中任何质点都可以看作是新的波源。据此惠更斯提出了著名的惠更斯原理：介质中波动传播到的各点都可以看作是发射子波的波源，在其后任意时刻这些子波的包迹就决定新的波阵面。2.波的衍射（绕射）

波在传播过程中遇到与波长相当的障碍物时，能绕过障碍物边缘改变方向继续前进的现象，称为波的衍射或波的绕射。如右图，超声波（波长为）在介质中传播时，AB（其尺寸为D）遇到缺陷，据惠更斯原理，缺陷边缘可以看作是发射子波的波源，使波的传播改变，从 而使缺陷背后的声影缩小，反射波降低。

当D<<时，波的绕射强，反射弱，缺陷回波很低，容易漏检；当D>>时，反射强，绕射弱，声波几乎全反射。

波的绕射对探伤即有利又不利。由于波的绕射，使超声波产生晶料绕射顺利地在介质中传播，这对探伤有利；但同时由于波的绕射，使一些小缺陷回波显著下降，以致造成漏检，这对探伤不利。一般超声波探伤灵敏度约为/2。

三． 超声场的特征值

充满超声波的空间或超声振动所波及的部分介质，叫超声场；超声场具有一定的空间大小和形状，只有当缺陷位于超声场内时，才有可能被发现。描述超声场的特征植（即物理量）主要有声压、声强和声

阻抗。1.声压P 超声场中某一点在某一时刻所具有的压强P1与没有超声波存在时的静态压强P0之差，称为该点的声压，用P表示（P = P1-P0）。

声压幅值 p = cu = c(2fA)其中 ----介质的密度;c----波速;u----质点的振动速度； A----声压最大幅值； f----频率。

超声场中某一点的声压的幅值与介质的密度、波速和频率成正比。在超声波探伤仪上，屏幕上显示的波高与声压成正比。2.声阻抗Z 超声场中任一点的声压p与该处质点振动速度u之比称为声阻抗，常用Z表示。

Z = p / u = cu / u = c 由上式可知，声阻抗的大小等于介质的密度与波速的乘积。由u = P/Z可知，在

同一声压下，Z增加，质点的振动速度下降。因此声阻抗Z可理解为介质对质点振动的阻碍作用。超声波在两种介质组成的界面上的反射和透射情况与两种介质的声阻抗密切相关。3.声强I 单位时间内垂直通过单位面积的声能称为声强，常用I表示。

22I = Z u/2 = P/(2Z)当超声波传播到介质中某处时，该处原来静止不动的质点开始振动，因而具有动能；同时该处介质产生弹性变形，因而也具有弹性位能；声能为两者之和。

声波的声强与频率平方成正比，而超声波的频率远大于可闻声波。因此超声波的声强也远大于可闻声波的声强。这是超声波能用于探伤的重要原因。

在同一介质中，超声波的声强与声压的平方成正比。

四． 分贝的概念与应用

1.概念

由于在生产和科学实验中，所遇到的声强数量级往往相差悬殊，如引起听觉的声-16 2– 4 强范围为10~ 10瓦/厘米，最大值与最小值相差12个数量级。显然采用绝对量来度量是不方便的，但如果对其比值（相对量）取对数来比较计算则可大简化运算。分贝就是两个同量纲的量之比取对数后的单位。

通常规定引起听觉的最弱声强为I1 = 10 2–16 瓦/厘米 作为声强的标准，另一声强I2与标准声强I1 之比的常用对数称为声强级，单位是贝尔(BeL)。实际应用时贝尔太大，故常取1/10贝尔即分贝（dB）来作单位。（如取自然对数，则单位为奈培NP）

 = lg(I2/I1)(Bel)=10 lg(I2/I1)= 20 lg(P2/P1)(dB)在超声波探伤中，当超声波探伤仪的垂直线性较好时，仪器屏幕上的波高与声压

成正比。这时有

 = 20 lg(P2/P1)= 20 lg(H2/H1)(dB)这时声压基准P1或波高基准H1可以任意选取。2.应用

分贝用于表示两个相差很大的量之比显得很方便，在声学和电学中都得到广泛的应用，特别是在超声波探伤中应用更为广泛。例如屏上两波高的比较就常常用dB表示。

例如，屏上一波高为80％，另一波高为20％，则前者比后者高

 = 20 lg(H2/H1)= 20 lg(80/20)= 12（dB）

用分贝值表示回波幅度的相互关系，不仅可以简化运算，而且在确定基准波高以后，可直接用仪器的增益值（数字机）或衰减值（模拟机）来表示缺陷波相对波高。

超声波从一种介质传播到另一种介质时，在两种介质的分界面上，一部分能量反射回原介质内，称为反射波；另一部分能量透过界面在另一种介质内传播，称为透射波。在界面上声能（声压、声强）的分配和传播方向的变化都将遵循一定的规律。

一． 单一界面的反射和透射

声能的变化与两种介质的声阻抗密切相关，设波从介质1（声阻抗Z1）入射到介质2（声阻抗Z2），有以下几种情况： 1.Z2 > Z1

声压反射率小于透射率。如水/钢界面。2.Z1> Z2

声压反射率大于透射率。如钢/水界面。声强反射率及透射率只与Z1、Z2的数值有关，与从哪种介质入射无关。3.Z1>> Z2

声压（声强）几乎全反射，透射率趋于0。如钢/空气界面。

4.Z1 Z2

此时几乎全透射，无反射。因此在焊缝探伤中，若母材与填充金属结合面没有任何缺陷，是不会产生界面回波的。

二． 薄层界面的反射和透射

此情况主要对探头保护膜设计具有指导意义。

当超声波依次从三种介质Z1、Z2、Z3(如晶片—保护膜—工件)中穿过，则当薄层厚度等于半波长的整数倍时，通过薄层的声强透射与薄层的性质无关，即好象不存在薄层一样；当薄层厚度等于四分之一波长的奇数倍且薄层声阻抗为其两侧介质

1/2 声阻抗几何平均值（Z2 =（Z2 Z3））时，超声波全透射

三． 波型转换和反射、折射定律 当超声波倾斜入射到界面时，除产生同种类型的反射和折射波外，还会产生不同类型的反射和折射波，这种现象称为波型

转换。

1.纵波斜入射

2.横波入射

四． 超声波的衰减 超声波在介质中传播时，随着距离增加，超声波能量逐渐减弱的现象叫做超声波衰减。引起超声波衰减的主要原因是波束扩散、晶粒散射和介质吸收 1.扩散衰减

超声波在传播过程中，由于波束的扩散，使超声波的能量随距离增加面逐渐减弱的现象叫做扩散衰减。超声波的扩散衰减仅取决于波阵面的形状，与介质的性质无关。

2.散射衰减

超声波在介质中传播时，遇到声阻抗不

同的界面产生散乱反射引起衰减的现象，称为散射衰减。散射衰减与材质的晶粒密切相关，当材质晶粒粗大时，散射衰减严重，被散射的超声波沿着复杂的路径传播到探头，在屏上引起林状回波（又叫草波），使信噪比下降，严重时噪声会湮没缺陷波。

3.吸收衰减

超声波在介质中传播时，由于介质中质点间内磨擦（即粘滞性）和热传导引起超声波的衰减，称为吸收衰减或粘滞衰减 通常所说的介质衰减是指吸收衰减与散射衰减，不包括扩散衰减。

较远处轴线上的声压与距离成反比，与波源面积成正比。1.近场区

波源附件由于波的干涉而出现一系列声压极大极小值的区域，称为超声场的近场区。近场区声压分布不均，是由于波源各点至轴线上某点的距离不同，存在波程差，互相迭加时存在位相差而互相干涉，使某些地方声压互相加强，另一些地方互相减弱，于是就出现声压极大极小值的点。

波源轴线上最后一个声压极大值至波源的距离称为近场区长度，用N表示。22 N =（Ds-）/(4) Ds/(4)2.远场区

波源轴线上至波源的距离x >N的区域称为远场区。远场区轴线上的声压随距离增加单调减少。当 x >3N时，声压与距离成反比，近似球面波的规律。因为距离x足够大时，波源各点至轴线上某一点的波程差很小，引起的相位差也很小，这样干涉

现象可以略去不计，所以远场区不会出现声压极大极小值。

3.近场区在两种介质中分布

实际探伤时，有时近场区分布在两种不同的介质中，如水浸探伤，超声波先进入水，然后再进入钢中，当水层厚度较小时，近场区就会分布在水、钢两种介质中。设水层厚度为L，则钢中剩余近场区长度N为 N = Ds/(4)– Lc1/c2 式中 c1----介质1水中波速；

c2----介质2钢中波速；

----介质2钢中波长。

在近场区内，实际声场与理想声场存在明显区别，实际声场轴线上声压虽也存在极大极小值，但波动幅度小，极值点的数量也明显减少。

二． 横波声场

目前常用的横波探头，是使纵波斜入射到界面上，通过波形转换来实现横波探伤

的，当入射角在

超声波探伤中常用的规则反射体有平底孔、长横孔、短横孔、球孔和大平底面等。回波声压公式（考虑介质衰减因素）：

四． AVG曲线

AVG曲线是描述规则反射体的距离、回波高及当量大小之间关系的曲线；A、V、G是德文距离、增益和大小的字头缩写，英文缩写为DGS。AVG曲线可用于对缺陷定量和灵敏度调整。

以横坐标表示实际声程，纵坐标表示规则反射体相对波高，用来描述距离、波幅、当量大小之间的关系曲线，称为实用AVG曲线。实用AVG曲线可由以下公式得到： 不同距离的大平底回波dB差

Δ=20lgPB1/PB2=20lgX2/X1 不同距离的不同大小平底孔回波dB差

Δ=20lgPf1/Pf2=40lgDf1X2/Df2X1 同距离的大平底与平底孔回波dB差

Δ=20lgPB/Pf=20lg2λX/πDfDf 用以上公式计算绘制实用AVG曲线时，要统一灵敏度基准。

坐标代表反射波的幅度。由反射波的位置可以确定缺陷位置，由反射波的幅度可以估算缺陷大小。B型：B型显示是一种图象显示，屏幕的横坐标代表探头的扫查轨迹，纵坐标代表声波的传播距离，因而可直观地显示出被探工件任一纵截面上缺陷的分布及缺陷的深度。C型：C型显示也是一种图象显示，屏幕的横坐标和纵坐标都代表探头在工件表面的位置，探头接收信号幅度以光点辉度表示，因而当探头在工件表面移动时，屏上显示出被探工件内部缺陷的平面图象，但不能显示缺陷的深度。

目前，探伤中广泛使用的超声波探伤仪都是A型显示脉冲反射式探伤仪。

3.A型脉冲反射式模拟超声波探伤仪的一般原理

二． 探头

超声波的发射和接收是通过探头来实现的。下面介绍探头的工作原理、主要性能及其及结构。1.压电效应

某些晶体材料在交变拉压应作用下，产生交变电场的效应称为正压电效应。反之当晶体材料在交变电场作用下，产生伸缩变形的效应称为逆压电效应。正、逆压电效应统称为压电效应。

超声波探头中的压电晶片具有压电效应，当高频电脉冲激励压电晶片时，发生逆压电效应，将电能转换为声能(机械能)，探头发射超声波。当探头接收超声波时，发生正压电效应，将声能转换为电能。不难看出超声波探头在工作时实现了电能和声能的相互转换，因此常把探头叫做换能器。

2.探头的种类和结构

直探头用于发射和接收纵波，主要用于探测与探测面平行的缺陷，如板材、锻件探伤等。

斜探头可分为纵波斜探头、横波斜探头和表面波斜探头，常用的是横波斜探头。横波斜探头主要用于探测与探测面垂直或成一定角度的缺陷，如焊缝、汽轮机叶轮等。

当斜探头的入射角大于或等于

基本频率-晶片材料-晶片尺寸-探头种类-特征

三． 试块

按一定用途设计制作的具有简单几何形状人工反射体的试样，通常称为试块。试块和仪器、探头一样，是超声波探伤中的重要工具。

1． 试块的作用（1）确定探伤灵敏度

超声波探伤灵敏度太高或太低都不好，太高杂波多，判伤困难，太低会引起漏检。因此在超声波探伤前，常用试块上某一特定的人工反射体来调整探伤灵敏度。（2）测试探头的性能

超声波探伤仪和探头的一些重要性能，如放大线性、水平线性、动态范围、灵敏度余量、分辨力、盲区、探头的入射点、K值等都是利用试块来测试的。（3）调整扫描速度

利用试块可以调整仪器屏幕上水平刻度

值与实际声程之间的比例关系，即扫描速度，以便对缺陷进行定位。（4）评判缺陷的大小

利用某些试块绘出的距离-波幅-当量曲线（即实用AVG）来对缺陷定量是目前常用的定量方法之一。特别是3N以内的缺陷，采用试块比较法仍然是最有效的定量方法。此外还可利用试块来测量材料的声速、衰减性能等。2.试块的分类（1）按试块来历分为：标准试块和参考试块。（2）按试块上人工反射体分：平底孔试块、横孔试块和槽形试块 3.试块的要求和维护

4.常用试块简介（仪器使用时重点讲解）

IIW(CSK-IA)CS-1 CSK-IIIA

3.动态范围

动态范围是指仪器屏幕容纳信号大小的能力。

二． 探头的性能及其测试 1.斜探头入射点

斜探头的入射点是指其主声束轴线与探测面的交点。入射点至探头前沿的距离称为探头的前沿长度。测定探头的入射点和前沿长度是为了便于对缺陷定位和测定探头的K值。

注意试块上R应大于钢中近场区长度N，因为近场区同轴线上的声压不一定最高，测试误差大。

2.斜探头K值和折射角

斜探头K值是指被探工件中横波折射角的正切值。

注意测定斜探头的K值或折射角也应在近场区以外进行。

3.探头主声束偏离和双峰

探头实际主声束与其理论几何中心轴线

的偏离程度称为主声束的偏离。

平行移动探头，同一反射体产生两个波峰的现象称为双峰。

探头主声束偏离和双峰，将会影响对缺陷的定位和判别。4.探头声束特性

探头声束特性是指探头发射声束的扩散情况，常用轴线上声压下降6dB时探头移动距离（即某处的声束宽度）来表示。

三． 仪器和探头的综合性能及其测试 1.灵敏度

超声波探伤中灵敏度一般是指整个探伤系统（仪器和探头）发现最小缺陷的能力。发现缺陷愈小，灵敏度就愈高。

仪器的探头的灵敏度常用灵敏度余量来衡量。灵敏度余量是指仪器最大输出时（增益、发射强度最大，衰减和抑制为0），使规定反射体回波达基准高所需衰减的衰减总量。灵敏度余量大，说明仪器与探头的灵敏度高。灵敏度余量与仪器和探头

的综合性能有关，因此又叫仪器与探头的综合灵敏度。

2.盲区与始脉冲宽度

盲区是指从探测面到能够发现缺陷的最小距离。盲区内的缺陷一概不能发现。始脉冲宽度是指在一定的灵敏度下，屏幕上高度超过垂直幅度20％时的始脉冲延续长度。始脉冲宽度与灵敏度有关，灵敏度高，始脉冲宽度大。3.分辨力

仪器与探头的分辨力是指在屏幕上区分相邻两缺陷的能力。能区分的相邻两缺陷的距离愈小，分辨力就愈高。4.信噪比

信噪比是指屏幕上有用的最小缺陷信号幅度与无用的噪声杂波幅度之比。信噪比高，杂波少，对探伤有利。信噪比太低，容易引起漏检或误判，严重时甚至无法进行探伤。

发生变化时，将改变试件的共振频率，依据试件的共振频率特性，来判断缺陷情况和工件厚度变化情况的方法称为共振法。共振法常用于试件测厚。

二． 按波形分类

根据探伤采用的波形，可分为纵波法、横波法、表面波法、板波法、爬波法等。1.纵波法

使用直探头发射纵波进行探伤的方法，称为纵波法。此时波束垂直入射至试件探测面，以不变的波型和方向透入试件，所以又称为垂直入射法，简称垂直法。垂直法分为单晶探头反射法、双晶探头反射法和穿透法。常用单晶探头反射法。垂直法主要用于铸造、锻压、轧材及其制品的探伤，该法对与探测面平行的缺陷检出效果最佳。由于盲区和分辨力的限制，其中反射法只能发现试件内部离探测面一定距离以外的缺陷。

在同一介质中传播时，纵波速度大于其

它波型的速度，穿透能力强，晶界反射或散射的敏感性较差，所以可探测工件的厚度是所有波型中最大的，而且可用于粗晶材料的探伤。2.横波法

将纵波通过楔块、水等介质倾斜入射至试件探测面，利用波型转换得到横波进行探伤的方法，称为横波法。由于透入试件的横波束与探测面成锐角，所以又称斜射法。

此方法主要用于管材、焊缝的探伤；其它试件探伤时，则作为一种有效的辅助手段，用以发现垂直法不易发现的缺陷。3.表面波法

使用表面波进行探伤的方法，称为表面波法。这种方法主要用于表面光滑的试件。表面波波长很短，衰减很大。同时，它仅沿表面传播，对于表面上的复层、油污、不光洁等，反应敏感，并被大量地衰减。利用此特点可通过手沾油在声束传播方向上进行触摸并观察缺陷回波高度的

变化，对缺陷定位。4.板波法

使用板波进行探伤的方法，称为板波法。主要用于薄板、薄壁管等形状简单的试件探伤。探伤时板波充塞于整个试件，可以发现内部和表面的缺陷。5.爬波法

三． 按探头数目分类 1.单探头法

使用一个探头兼作发射和接收超声波的探伤方法称为单探头法，单探头法最常用。

2.双探头法

使用两个探头（一个发射，一个接收）进行探伤的方法称为双探头法，主要用于发现单探头难以检出的缺陷 3.多探头法

使用两个以上的探头成对地组合在一起进行探伤的方法，称为多探头法。

四． 按探头接触方式分类 1.直接接触法

探头与试件探测面之间，涂有很薄的耦合剂层，因此可以看作为两者直接接触，此法称为直接接触法。

此法操作方便，探伤图形较简单，判断容易，检出缺陷灵敏度高，是实际探伤中用得最多的方法。但对被测试件探测面的粗糙度要求较高。2.液浸法

将探头和工件浸于液体中以液体作耦合剂进行探伤的方法，称为液浸法。耦合剂可以是油，也可以是水。

液浸法适用于表面粗糙的试件，探头也不易磨损，耦合稳定，探测结果重复性好，便于实现自动化探伤。

液浸法分为全浸没式和局部浸没式。

超声波探伤中，超声波的发射和接收都是通过探头来实现的。探头的种类很多，结构型式也不一样。探伤前应根据被检对象的形状、衰减和技术要求来选择探头，探头的选择包括探头型式、频率、晶片尺寸和斜探头K值的选择等。1.探头型式的选择

常用的探头型式有纵波直探头、横波斜探头、表面波探头、双晶探头，聚焦探头等。一般根据工件的形状和可能出现缺陷的部位、方向等条件来选择探头的型式，使声束轴线尽量与缺陷垂直。

纵波直探头波束轴线垂直于探测面，主要用于探测与探测面平行的缺陷，如锻件、钢板中的夹层、折叠等缺陷。

横波斜探头主要用于探测与探测面垂直可成一定角度的缺陷，如焊缝中未焊透、夹渣、未溶合等缺陷。

表面波探头用于探测工件表面缺陷，双晶探头用于探测工件近表面缺陷，聚焦探头用于水浸探测管材或板材。

2.探头频率的选择。

超声波探伤频率0.5~10MHz之间，选择范围大。一般选择频率时应考虑以下因素:(1)由于波的绕射，使超声波探伤灵敏度约为波长的一半，因此提高频率，有利于发现更小的缺陷。

(2)频率高，脉冲宽度小，分辨力高，有利于区分相邻缺陷。

(3)频率高，波长短，则半扩散角小，声束指向性好，能量集中，有利于发现缺陷并对缺陷定位。

(4)频率高，波长短，近场区长度大，对探伤不利。

(5)频率增加，衰减急剧增加。

由以上分析可知，频率的高低对探伤有较大的影响，频率高，灵敏度和分辨力高，指向性好，对探伤有利；但近场区长度大，衰减大，又对探伤不利。实际探伤中要全面分析考虑各方面的因素，合理选择频率。一般在保证探伤灵敏度的前提下尽可

能选用较低的频率。

对于晶粒较细的锻件、轧制件和焊接件等，一般选用较高的频率，常用2.5~5MHz；对晶粒较粗大的铸件、奥氏体钢等宜选用较低的频率，常用0.5~2.5MHz。如果频率过高，就会引起严重衰减，屏幕上出现林状回波，信噪比下降，甚至无法探伤。3.探头晶片尺寸的选择

晶片尺寸对探伤也有一定的影响，选择晶片尺寸进要考虑以下因素：（1）晶片尺寸增加，半扩散角减少，波束指向性变好，超声波能量集中，对探伤有利。（2）晶片尺寸增加，近场区长度迅速增加，对探伤不利。（3）晶片尺寸大，辐射的超声波能量大，探头未扩散区扫查范围大，远距离扫查范围相对变小，发现远距离缺陷能力增强。

以上分析说明晶片大小对声束指向性、近场区长度、近距离扫查范围和远距离缺

陷检出能力有较大的影响。实际探伤中，探伤面积范围大的工件时，为了提高探伤效率宜选用大晶片探头；探伤厚度大的工件时，为了有效地发现远距离的缺陷宜选用大晶片探头；探伤小型工件时，为了提高缺陷定位定量精度宜选用小晶片探头；探伤表面不太平整，曲率较低较大的工件时，为了减少耦合损失宜选用小晶片探头。

4.横波斜头K值的选择

在横波探伤中，探头的K值对探伤灵敏度、声束轴线的方向，一次波的声程（入射点至底面反射点的距离）有较大的影响。K值大，一次波的声程大。因此在实际探伤中，当工件厚度较小时，应选用较大的K值，以便增加一次波的声程，避免近场区探伤；当工件厚度较大时，应选用较小的K值，以减少声程过大引起的衰减，便于发现深度较大处的缺陷。在焊缝探伤中，不要保证主声束能扫查整个焊缝截面；对于单面焊根未焊透，还要考虑端角

反射问题，应使K=0.7~1.5,因为K<0.7或K>1.5，端角反射很低，容易引起漏检。

三． 耦合

超声耦合是指超声波在探测面上的声强透射率。声强透射率高，超声耦合好。为提高耦合效果，在探头与工件表面之间施加的一层透声介质称为而耦合剂。耦合剂的作用在于排除探头与工件表面之间的空气，使超声波能有效地传入工件，达到探伤的目的；耦合剂还有减少磨擦的作用。

影响声耦合的主要因素有：耦合层的厚度，耦合剂的声阻抗，工件表面粗糙度和工件表面形状。

四． 表面耦合损耗的补偿

在实际探伤中，当调节探伤灵敏度用的试块与工件表面粗糙度、曲率半径不同时，往往由于工件耦合损耗大而使探伤灵敏度降低，为了弥补耦合损耗，必须增大仪器的输出来进行补偿。

块来调节，如用CSK-IA试块50或1.5的孔。

三． 定量调节

定量调节一般采用AVG（直探头）或DAC（斜探头）。

四． 缺陷定位

超声波探伤中测定缺陷位置简称缺陷定位。

1.纵波（直探头）定位

纵波定位较简单，如探头波束轴线不偏离，缺陷波在屏幕上位置即是缺陷至探头在垂直方向的距离。2.表面波定位

表面波探伤定位与纵波定位基本类似，只是缺陷位于工件表面，缺陷波在屏幕上位置是缺陷至探头在水平方向的距离（此时要考虑探头前沿）。3.横波定位

横波斜探头探伤定位由缺陷的声程和探

头的折射角或缺陷的水平和垂直方向的投影来确定。

4.横波周向探测圆柱面时缺陷定位 周向探伤时，缺陷定位与平面探伤不同。（1）外圆探伤周向探测（2）内壁周向探测

当量试块比较法是将工件中的自然缺陷回波与试块上的人工缺陷回波进行比较来对缺陷定量的方法。此法的优点是直观易懂，当量概念明确，定量比较稳妥可靠。但成本高，操作也较烦琐，很不方便。所以此法应用不多，仅在x<3N的情况下或特别重要零件的精确定量时应用。2.当量计算法 当x>3N时，规则反射体的回波声压变化规律基本符合理论回波声压公式，当量计算法就是根据探伤中测得的缺陷波高的dB值，利用各种规则反射体的理论回波声压公式进行计算来确定缺陷当量尺寸的定量方法。

3.当量AVG曲线法

当量AVG曲线法是利用AVG曲线来确定工件中缺陷的当量尺寸。

二． 测长法测缺陷大小

当工件中缺陷尺寸大于声束截面时，一

般采用测长法来确定缺陷的长度。

测长法是根据缺陷波高与探头移动距离来确定缺陷的尺寸，按规定的方法测定的缺陷长度称为缺陷的指示长度。由于实际工件中缺陷的取向、性质、表面状态等都会影响缺陷回波高度，因此缺陷的指示长度总是小于或等于缺陷的实际长度。根据测定缺陷长度时的基准不同将测长法分为相对灵敏度法、绝对灵敏度法和端点峰值法。

三． 底波高度法测缺陷大小

底波高度法是利用缺陷波与底波的相对波高来衡量缺陷的相对大小。当工件中存在缺陷时，由于缺陷的反射，使工件底波下降。缺陷愈大，缺陷波愈高，底波就愈低，缺陷波高与底波高之比就愈大。四． 缺陷测高

及其它

目前A型脉冲反射式超声波探伤仪是根据屏幕上缺陷波的位置和高度来评价被检工件中缺陷的位置和大小，了解影响因素，对于提高定位、定量精度是十分有益的。

一．影响缺陷定位的主要因素 1.仪器的影响

仪器的水平线性的好坏对缺陷定位有一定的影响。2.探头的影响

探头的声束偏离、双峰、斜楔磨损、指向性等影响缺陷定位。3.工件的影响

工件的表面粗糙度、材质、表面形状、边界影响、温度及缺陷情况等影响缺陷定位。

4.操作人员的影响

仪器调试时零点、K值等参数存在误差或定位方法不当影响缺陷定位

二．影响缺陷定量的主要因素 1.仪器及探头性能的影响

仪器的垂直线性、精度及探头频率、型式、晶片尺寸、折射角大小等都直接影响缺陷回波高度。

2.耦合与衰减的影响

耦合剂的声阻抗和耦合层厚度对回波高有较大的影响；当探头与调灵敏度用的试块和被探工件表面耦合状态不同时，而又没有进行恰当的补偿，也会使定量误差增加，精度下降。

由于超声波在工件中存在衰减，当衰减系数较大或距离较大时，由此引起的衰减也较大，如不考虑介质衰减补偿，定量精度势必受到影响。因此在探伤晶粒较粗大和大型工件时，应测定材质的衰减系数，并在定量计算时考虑介质衰减的影响，以便减少定量误差。

3.工件几何形状和尺寸的影响

工件底面形状不同，回波高度不一样，凸曲面使反射波发散，回波降低，凹曲面

使反射波聚焦，回波升高；工件底面与探测面的平行度以及底面的光洁度、干净程度也对缺陷定量有较大的影响；由于侧壁干涉的原因，当探测工件侧壁附近的缺陷时，会产生定量不准，误差增加；工件尺寸的大小对定量也有一定的影响。

为减少侧壁的影响，宜选用频率高、晶片尺寸大且指向性好的探头探测或横波探测；必要时不可采用试块比较法来定量。

4.缺陷的影响

不同的缺陷形状对其回波高度有很大的影响，缺陷方位也会影响到回波高度，另外缺陷波的指向性与缺陷大小有关，而且差别较大；另外缺陷回波高度还与缺陷表面粗糙度、缺陷性质、缺陷位置等有影响。

三．缺陷性质分析

超声波探伤还应尽可能判定缺陷的性质，不同性质的缺陷危害程度不同，例如裂纹就比气孔、夹渣大得多。但缺陷定性