第13章超声波检测技术分解.docVIP

第十三章 超声波检测技术 3 第一节 超声检测技术概述 3 一、 发展历程 3 二、 超声波检测方法的分类 3 三、 应用情况 4 （一）超声检测的适用范围 4 （二）超声检测的优点和局限性 4 1.优点 4 2.局限性 4 第二节 超声检测技术基本原理 5 一、超声波的基本知识 5 二、超声波检测基本原理及检测系统 5 （一）基本原理 5 （二）系统组成 6 第三节 超声检测及诊断方法 7 一、 检测方法 7 （一）A型脉冲反射超声检测法 7 1.纵波法 7 2.横波法 7 （二）超声衍射时差法（TOFD） 7 （三）相控阵超声检测（PAUT） 8 （四）导波法 9 二、 GIS罐体A型脉冲反射超声波检测技术 9 （一）概述 9 （二）GIS焊缝常见缺陷 9 1.气孔 10 2.未焊透 10 3.未熔合 10 4.裂纹 11 （三）铝制GIS罐体A型脉冲反射超声检测技术 11 1.铝制GIS罐体超声检测特点 11 2.检测标准 11 3.检测条件的选择 11 4.工程应用实例 13 三、 GIS罐体超声导波成像检测技术 15 （一）GIS罐体中超声导波传播特性理论分析 15 （二）GIS罐体导波成像系统 16 （三）扫查灵敏度 16 （四）扫查方式 16 （五）图像分析及缺陷的评定 17 （六）工程应用案例 17 四、 GIS罐体超声衍射时差（TOFD）技术 19 （一）检测标准 19 （二）检测系统 19 （三）参数调节 19 1.探头设置 19 2.探头中心间距的调整 19 3.A扫描时间窗口设置 19 4.深度校准 20 5.灵敏度调整 20 6.仪器的其它设置 20 7.检测 20 8.缺陷的评定和质量分级 20 （四）工程应用案例 20 1.案例1 20 2.案例2 21 （五） 结论 22 五、 GIS罐体角焊缝超声相控阵检测技术 23 （一）概述 23 （二）GIS罐体角焊缝相控阵超声检测工艺仿真 23 （三） GIS角焊缝超声相控阵检测系统 23 （四）相控阵检测系统校准 23 （五）应用案例 24 （六）结论 25  第十三章 超声波检测技术 第一节 超声检测技术概述 一、 发展历程 人们日常所听到的各种声音，是由于各种声源的振动通过空气传播到耳膜引起的耳膜振动，产生听觉频率在20～20000广泛应用无损检测方法在弹性介质中，如果波源所激发的频率在20～20000之间，能引起人耳的听觉，在这个频率范围内的振动叫做声振动，此时产生的波动声波。当频率低于20，或高于20000时，人的耳朵无法感觉到，为与可听的声波加以区别，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、声波与超声波，都是振动在介质中的传播过程，实质是弹性介质的机械振动。 图13-1 超声波检测原理图 （二）系统组成 超声波检测系统主要包括超声波仪、探头试块 1.超声波检测仪 超声波仪是超声波的主体设备，它的作用是产生电振荡并加于换能器探头上，激励探头发射超声波，同时将探头送回的电信号进行放大，通过一定方式显示出来，从而得到被工件内部有无缺陷及缺陷位置和大小等信息。试块的用途主要包括三个方面校验仪器和测试探头性能确定灵敏度和评价缺陷大小调整扫描速度和探测距离 图13-2 纵波直探头法 图13-3 横波法 2.横波法 将纵波通过倾斜入射至工件检测面，利用波型转换在工件内产生折射横波进行检测的方法称为横波法，由于横波声束与检测面成一定角度，所以又称为斜射法，如图13-3所示。 横波法主要用于管材、焊接接头的检测，对于其他工件，则作为一种有效的辅助手段，用于发现与检测面成一定角度的缺陷。 （二）超声衍射时差法（TOFD） 超声衍射时差法（Time of flight diffraction technology 简称TOFD），利用在固体中声速最快的纵波在缺陷端部产生的衍射信号来进行检测，一次扫描就能识别出缺陷的顶部、底部和末端。在焊缝两侧，将一对频率、尺寸和角度相同的纵波斜探头（发射探头和接收探头）相向对称放置，发射探头发射的纵波从侧面射入被检焊缝断面。得到4种A扫描射频信号（如图13-4所示）：工件表面传播的侧向波(lateral wave，简写LW)，工件底面的反射波(backwall echo，简写BW)，缺陷上端的散射波(tip diffraction from top of crack)，缺陷下端的衍射波(diffraction from bottom of crack)。在无缺陷部位，接收探头会只接收到沿试件表面传播的直通波和底面反射波。而有缺陷存在时，在上述两波之间，接收探头会接收到缺陷上端部和下端部的衍射波信号（