超声波探伤

　超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波来，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。

　　利用材料及其缺陷的声学性能差异对超声波传播的影响来检验材料内部缺陷的无损检验方法。现在广泛采用的是观测声脉冲在材料中反射情况的超声脉冲反射法，此外还有观测穿过材料后的入射声波振幅变化的穿透法等。常用的频率在0.5～5MHz之间。

　　常用的检验仪器为 A型显示脉冲反射式超声波探伤仪。根据仪器示波屏上反射信号的有无、反射信号和入射信号的时间间隔、反射信号的高度，可确定反射面的有无、其所在位置及相对大小。

　　超声波在介质中传播时有多种波型，检验中最常用的为纵波、横波、表面波和板波。用纵波可探测金属铸锭、坯料、中厚板、大型锻件和形状比较简单的制件中所存在的夹杂物、裂缝、缩管、白点、分层等缺陷；用横波可探测管材中的周向和轴向裂缝、划伤、焊缝中的气孔、夹渣、裂缝、未焊透等缺陷；用表面波可探测形状简单的制件上的表面缺陷；用板波可探测薄板中的缺陷。

　　在A型探伤仪的基础上发展而成的 B型、C型探伤仪，可得到不同方向反射面的信号，也可将B型、C型显示组合以得到材料的内部反射面的三维显示图。

　　上述各种探伤仪均利用脉冲电信号激励压电换能器发射超声波，但也可用涡流声换能器来检验导电材料。这种换能器的换能过程在被探伤件表面进行，无须与材料接触，也不需要耦合剂，就可检验表面粗糙和温度高至500℃以上的金属材料，在冶金工业中应用较多。

　　超声波在材料中传播，由于吸收和散射等，强度会衰减，因此测量在诸如真空自耗炉中熔炼的合金材料中的衰减，有可能无损地了解材料组织均匀性的情况。

　　脉冲反射式超声波法同其他无损检验方法相比
　　主要优点是：
　　①穿透能力强，探测深度可达数米；
　　②灵敏度高，可发现与直径约十分之几毫米的空气隙反射能力相当的反射体；
　　③在确定内部反射体的位向、大小、形状及性质等方面较为准确；
　　④仅须从一面接近被检验的物体；
　　⑤可立即提供缺陷检验结果;
　　⑥操作安全,设备轻便。

　　主要缺点是：
　　①要由有经验的人员谨慎操作；
　　②对粗糙、形状不规则、小、薄或非均质材料难以检查；
　　③对所发现缺陷作十分准确的定性、定量表征仍有困难。
　　机械振动在介质中的传播过程叫做波。通常，人耳能够感受到频率高于16次/秒（赫兹），低于20000赫兹的弹性波，所以在这个频率范围内的弹性波又称为声波。频率小于10赫兹的弹性波叫做次声波，频率高于20000赫兹的弹性波叫做超声波。次声波和超声波人耳都不能感受，即人耳听不到。

　　超声波与声波具有下列不同的特点：（1）超声波的声束能集中在特定的方向上，在介质中沿直线传播，具有良好的指向性；（2）超声波在介质中的传播过程中，会发生衰减和散射；（3）超声波在异种介质的界面上将产生反射、折射和波型转换。利用这些特性，可以获得从缺陷界面反射回来的反射波，从而达到探测缺陷的目的；（4）超声波的能量比声波大得多；（5）超声波在固体中的传输损失小，探测深度大。由于超声波在异质界面上会发生反射、折射等现象，尤其不能通过气体与固体的界面。如果金属中有气孔、裂纹、分层之类的缺陷（缺陷中有气体）或夹渣之类的缺陷（缺陷中有异种介质），超声波传播到金属与缺陷的界面处，就会全部或部分被反射。反射回来的超声波被探头接收，通过仪器内部的电路处理，在仪器的荧光屏上就显示出不同高度和有一定间距的波形。探伤人员则根据波形的变化特征，判断缺陷在工件中的深度、大小和类型。超声波探伤的优点是检测厚度大、灵敏度高、速度快、成本低、对人体无害，能对缺陷进行定位和定量。然而，超声波探伤对缺陷的显示不直观，探伤技术难度大，容易受到主、客观因素的影响，以及探伤结果不便保存等，使超声波探伤也有其局限性。

　　超声检测方法有哪些？
　　通常有穿透法、脉冲反射法、串列法等。
　　超声检测有哪些应用？
　　水浸（喷水）法检测钢管、锻件；单（双）探头检测焊缝；多探头检测大型管。