超声波检测-ppt课件.ppt

1、焊接检验焊接检验1PPT课件 超声波检测超声波检测 本章提要：本章提要： 超声检测（超声检测（UT）是利用其在物质中传播、界面）是利用其在物质中传播、界面反反射射、折射、折射(产生产生波型转换波型转换)和和衰减衰减等物理性质来发现等物理性质来发现缺陷的一种无损检测方法，应用较为广泛。缺陷的一种无损检测方法，应用较为广泛。 按其工作原理不同分为：共振法、穿透法、按其工作原理不同分为：共振法、穿透法、脉冲脉冲反射法反射法超声检测； 按显示缺陷方式不同分为：按显示缺陷方式不同分为： A型型、B型、型、C型、型、3D型型超声检测； 按选用超声波波型不同分为：按选用超声波波型不同分为：纵波法纵波法、横波

2、法横波法、表面波法表面波法超声检测；2PPT课件一、一、 超声波检测技术基础超声波检测技术基础1.超声波的物理本质超声波的物理本质 它是它是频率大于频率大于2万赫兹万赫兹的的机械振动机械振动在弹在弹性介质中的传播行为。性介质中的传播行为。 即超声频率的即超声频率的机械波机械波。 一般地说，超声波一般地说，超声波频率越高频率越高，其，其能量能量越大越大，探伤灵敏度也越高探伤灵敏度也越高。 超声检测超声检测常用频率常用频率在在 0.510 MHZ。3PPT课件超声波探头 直探头直探头 外壳外壳压电晶片压电晶片引线引线阻尼块阻尼块 4PPT课件 斜探头斜探头o有机玻璃楔块有机玻璃楔块阻尼材料阻尼材料

3、压电晶片压电晶片引线引线握柄握柄外壳外壳入射点入射点5PPT课件 按超声波振动持续时间分为：按超声波振动持续时间分为： (1)连续波连续波在有效作用时间内声波不间在有效作用时间内声波不间 断地发射；断地发射； (2)脉冲波脉冲波在有效作用时间内声波以脉在有效作用时间内声波以脉 冲方式间歇地发射。冲方式间歇地发射。 注意注意: 超声波检测过程常采用超声波检测过程常采用脉冲波脉冲波。6PPT课件超声波检测仪超声波检测仪是超声检测的主体设备， 是专门用于超声检测的一种电子仪器。 (1) 超声波检测仪的作用。它的作用是产生电振荡并加于换能器探头，激励探头发射超声波，同时将探头送回的电信号进行放大处理后

4、以一定方式显示出来，从而得到被探测工件内部有无缺陷及缺陷的位置和大小等信息。 7PPT课件二、按原理分类的超声检测方法 超声检测方法按原理分类，可分为脉冲反射法、衍射时差法、穿透法和共振法。 1.脉冲反射法脉冲反射法 超声波探头发射脉冲波到被检工件内，通过观察来自内部缺陷或工件底面反射波的情况来对试件进行检测的方法，称为脉冲反射法。 脉冲反射法包括缺陷回波法、底波高度法和多次底波法。 8PPT课件缺陷回波法 底波高度法 多次底波法9PPT课件2.衍射时差法衍射时差法 定义：Time Of Flight Diffraction 衍射时差法超声检测 TOFD 方法利用缺陷端点的衍射波信号探测和测量

5、缺陷的尺寸 TOFD基本结构：一发一收双探头 宽角度纵波斜探头（通常）10PPT课件TOFD 检测设备举例11PPT课件 TOFD 检测显示示例A扫描显示TOFD图像12PPT课件 物理基础衍射缺陷上的每一点形成新的子波源称为衍射入射波13PPT课件衍射（续）缺陷衍射波衍射波入射波反射波特点：特点：1、全方位、全方位2、低能量、低能量14PPT课件发射探头接收探头直通波直通波直通波直通波上端点上端点下端点下端点底面反射波底面反射波底面反射波底面反射波埋藏缺陷的检测原理15PPT课件扫查面开口缺陷的检测原理发射探头接收探头缺陷下尖端缺陷下尖端底面反射波底面反射波底面反射波底面反射波直通波中断直通

6、波中断无直通波无直通波16PPT课件底面开口缺陷的检测原理发射探头接收探头直通波直通波直通波直通波缺陷上尖端缺陷上尖端底面反射波中断底面反射波中断无底面反无底面反射波射波17PPT课件层间缺陷的检测原理发射探头接收探头直通波直通波直通波直通波底面反射波底面反射波底面反射波底面反射波反射波反射波反射信号18PPT课件TOFD扫查方式 平行扫查 非平行扫查 偏置平行扫查发射探头接收探头探头架移动方向XY+Y焊缝发射探头接收探头探头架移动方向XY+Y焊缝发射探头接收探头探头架移动方向XY+Y焊缝19PPT课件1、表面开口裂纹211220PPT课件2、X形坡口根部未焊透211234123421PPT课

7、件3、V形坡口根部未焊透根部未焊透12312322PPT课件4、密集气孔1231223PPT课件5、横向裂纹123412312324PPT课件6、根部未焊满12312325PPT课件7、层间未熔合12326PPT课件8、根部未熔合TOFD techniqueLack of root fusion defect27PPT课件9、根部凹陷TOFD techniqueRoot Concavity defect28PPT课件10、根部过厚TOFD techniqueOver penetration defect29PPT课件 穿透法通常采用两个探头，分别放置在试件两侧，一个将脉冲波发射到试件中，另一个

8、接收穿透试件后的脉冲信号， 依据脉冲波穿透试件后幅值的变化来判断内部缺陷的情况。 3.穿透法穿透法直射声束穿透法 (a) 无缺陷； (b) 有缺陷 30PPT课件 A A型显示和超声成像型显示和超声成像 按超声信号的显示方式，可将超声按超声信号的显示方式，可将超声检测方法分为检测方法分为A型显示和超声成像型显示和超声成像方法，其中超声成像显示按成像方方法，其中超声成像显示按成像方式的不同又可再分为式的不同又可再分为B、C、D型型显示等显示等。31PPT课件图6-17 A型显示原理图 A A型显示是一种波形显型显示是一种波形显示，屏幕的横坐标代示，屏幕的横坐标代表 声 波 的 传 播 时 间表

9、声 波 的 传 播 时 间（或距离），纵坐标（或距离），纵坐标代表反射波的声压幅代表反射波的声压幅度。度。 可以认为该方式可以认为该方式显示的是沿探头发射显示的是沿探头发射声束方向上一条线上声束方向上一条线上的不同点的回波信息。的不同点的回波信息。图图6-176-17为为A A型显示原理型显示原理图。图中，图。图中，T T表示发射表示发射脉冲，脉冲，F F表示来自缺陷表示来自缺陷的回波，的回波，B B表示底面回表示底面回波。波。32PPT课件B型型显示显示原理原理B型显示显示的是试件的一个二维截面图，屏幕纵坐标代表探头在探测面上沿一直线移动扫查的位置坐标，横坐标是声传播的时间（或距离）。该方式

10、可以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等信息。33PPT课件C型型显示显示原理原理 C型显示显示的是试件的一个平面投影图，探头在试件表面做二维扫查，屏幕的二维坐标对应探头的扫查位置。探头在每一位置接收的信号幅度以光点辉度表示。该方式可形象地显示工件内部缺陷的平面投影图像，但不能显示缺陷的深度。图6-19为C型显示原理图。34PPT课件各种探头 (a) 纵波直探头； (b) 横波斜探头； (c) 双晶探头 三、超声检测35PPT课件1.1.耦合剂的选择耦合剂的选择选择耦合剂主要考虑以下几方面的要求：（1） 透声性能好。 声阻抗尽量和被探测材料的声阻抗相近。 （2） 有足够的润

11、湿性、 适当的附着力和粘度。 （3） 对试件无腐蚀，对人体无损害，对环境无污染。 （4） 容易清除，不易变质， 价格便宜，来源方便。 36PPT课件2.焊接接头检测许多金属结构件都采用焊接的方法制造。超声检测是对焊接接头质量进行评价的重要检测手段之一。焊缝形式有对接、搭接、T型接、角接等，如图3-32所示。焊缝超声检测的常见缺陷有气孔、夹渣、未熔合、未焊透和焊接裂纹等。焊缝探伤一般采用斜射横波接触法，在焊缝两侧进行扫查。探头频率通常为2.55.0 MHz。发现缺陷后，即可采用三角法对其进行定位计算。仪器灵敏度的调整和探头性能测试应在相应的标准试块或自制试块上进行。 37PPT课件图3-32 焊

12、接接头形式(a) 对接接头； (b) 搭接接头； (c) T型接头； (d) 角接接头 38PPT课件四、四、 超声波检测原理超声波检测原理 重点讲解重点讲解: A型脉冲反射法型脉冲反射法超声波检测原理。超声波检测原理。 1. A型脉冲反射法超声波检测原理型脉冲反射法超声波检测原理 (1)原理：原理： 就是利用超声波在传播过程中，遇到就是利用超声波在传播过程中，遇到声声阻抗差较大阻抗差较大的的异质界面异质界面时，将时，将产生反射产生反射的的原理来实现对内部缺陷检测的。原理来实现对内部缺陷检测的。39PPT课件 (2)实现方法实现方法： 该法采用该法采用单一探头单一探头既作发射器件，既作发射器件

13、，又作接收元件，以脉冲方式间歇地向工件又作接收元件，以脉冲方式间歇地向工件发射超声波；发射超声波；接受到的回波信号经功能电接受到的回波信号经功能电路放大、检波后，路放大、检波后，在探伤仪的在探伤仪的示波屏示波屏上上，以以脉冲信号脉冲信号显示出来显示出来。 (3)信号的解读信号的解读： 根据探伤仪示波屏上根据探伤仪示波屏上始波始波T、伤波伤波F、底底波波B的的有无有无、大小大小及其在及其在时基轴时基轴上的上的位置位置可判断工件可判断工件内部缺陷内部缺陷的的有无、大小和位置有无、大小和位置。见下图：见下图：40PPT课件示例直探头缺陷显示直探头缺陷显示 a.无缺陷无缺陷 b.小缺陷小缺陷 c. 大

14、缺陷大缺陷TBTTBFF41PPT课件示波屏特征小结示波屏特征小结 （a）无缺陷无缺陷 示波屏上示波屏上只有始波只有始波T和底和底 波波B，而且底波较高；，而且底波较高； （b）有小缺陷）有小缺陷示波屏上不仅有始波示波屏上不仅有始波T 和底波和底波B；而其间；而其间还有伤波还有伤波F; 相对（相对（a）无缺陷的情况，）无缺陷的情况， 底波变矮底波变矮； （c）有大缺陷）有大缺陷示波屏上示波屏上只有始波只有始波T和伤波和伤波F, 没有底波没有底波B。 相对（相对（b）而言，）而言，伤波变高伤波变高。42PPT课件CSK-1A标准试块标准试块 图例图例R50R10030091L50L1001002

15、0043PPT课件CTS-22型超声波探伤仪面板图衰减器衰减器增益增益脉冲移位脉冲移位深度微调深度微调深度粗调深度粗调电源指示电源指示电源开关电源开关44PPT课件五、 超声波探伤系统1. 1.超声波检测系统组成超声波检测系统组成 (1) (1) 超声波超声波探头；探头； (2) (2) 超声波超声波探伤仪；探伤仪； （3 3）测试线；测试线； （4 4）试块试块/ /工件；工件； （5 5）耦合剂。耦合剂。45PPT课件1.探头探头: 直探头直探头 外壳外壳压电晶片压电晶片引线引线阻尼块阻尼块 46PPT课件 斜探头斜探头o有机玻璃楔块有机玻璃楔块阻尼材料阻尼材料压电晶片压电晶片引线引线握柄

16、握柄外壳外壳入射点入射点47PPT课件2. 实际接头的超声波检测示例实际接头的超声波检测示例 (1)T形接头的检测形接头的检测示例1:针对不同缺陷的组合探测检测母材检测母材层状撕裂层状撕裂 及及坡口未熔合坡口未熔合直探头直探头 利用利用一次反射法一次反射法检测检测焊缝内部缺陷焊缝内部缺陷斜探头斜探头48PPT课件(2)对接焊缝的超声波检测对接焊缝的超声波检测 利用利用斜探头斜探头检测检测坡口未熔合坡口未熔合! !工件工件直射法一次反射法一次反射法49PPT课件3. 斜角探伤法（斜探头，横波法）斜角探伤法（斜探头，横波法）(1)定义定义：采用斜探头将：采用斜探头将声束倾斜入射声束倾斜入射工件工件探探伤面伤面进行检测的方法，简称斜射法。进行检测的方法，简称斜射法。 在具体检测中，采用在具体检测中，采用横波探伤横波探伤，因此，因此，又称又称横波法横波法。(2)斜探头的主要参数斜探头的主要参数: 横波折射角横波折射角 ；简称折射角折射角； 探头探头K值值: K = tg. 超声波频率超声波频率:f.50PPT课件(3)示波屏上的缺陷显示情况：示波屏上的缺陷显示情况： TTTFB a. 无缺陷无缺陷 b.有缺陷有缺陷 c.端角波端角波51PPT课件