多次反射在超声波定性分析上的应用.PDFVIP

牛 俊 民 论 文 集 共4 页 第 1 页 多次反射在超声波定性分析上的应用 西安冶金机械厂 牛俊民 超声波探伤中的多次反射法又称多次脉冲反射法，是纵波探伤法的一种。它以多次底 波为依据进行探伤和判伤。其原理是当探头发射的超声波由底部反射回至探头时，一部分声 波被探头所接收，另一部分声波又折回底部，这样往复反射，直至声能全部衰减完为止。若 工件是板状且内部又无缺陷时，则萤光屏上出现呈指数曲线递减的多次反射底波。本文想通 过我厂的实践阐明，各种不同性质的缺陷对多次反射的影响，以及如何应用多次反射帮助我 们超声波定性。 多次反射在不同形状的工件上有着不同的反射情况。上面讲到在探测板状工件或者工 件中相当于板状（或块状）的部位时，多次反射呈均匀的按指数曲线递减的多次反射波（图 1）。在对轴类工件作圆周探伤时，若工件内部致密无缺陷呈现图2 波形。由图2 可以看出， 在一次底波以后，每两次底波之间总有两个幅度较低的波，这两个波中前面一个波总是较后 面一个波为低。有人曾把前面的一个波称作A 波，后面一个波称作B 波。据分析A 波的行 程是一个等边三角形。大家知道，平探头与轴的接触不是面，而是一条线，所以扩散角较平 面为大，当半扩散角为 30 ”时，回路行程为一等边三角形，全部行程是第一次底波行程的 1.3 倍，即A 波位于一次与二次底波间距离的3 ／10 处。B 波是一个变型波，它的行程是两 个等腰三角形。由于在传播中波型由纵波转变为横波，横波在钢中的速度比纵波慢，据计算， B 波大约位于一次与二次底波间距离的7 ／10 处。 图1 图2 不同性质的缺陷，对超声波的吸收不同，漫反射情况不同，对超声波多次反射的影响 也不一样。我们在生产中体会到，在工件内部致密无缺陷，表面耦合良好的情况下，碳素钢 与合金结构钢，厚度或直径为 300mm～500mm 时，锻后退火状态，2.5MC 探测，多次反射 应有 6~8 次以上，且无缺陷波反射即为正常。对轴类锻件退火状态而言，中小锻件直径 Ø300mm 左右，多次反射应有 10 次以上，大锻件直径Ø500～800mm，多次反射应有5～6 次以上。应当指出，调质处理以后，多次反射会有相应增加，这是由于热处理后内部组织变 细的结果。下面仅就不同性质的缺陷对多次反射的影响分述如下（未注明探测频率者均为 2.5MC ）。 一、蜂窝状缺陷 铸件中的蜂窝状缺陷多存在于冒口部位或者工件中铸造截面突变处，多系由于气体聚 集难于外逸而致。这种缺陷一般内壁较光滑且密集一起，对超声波漫反射厉害，缺陷反射波 峰有高有低，对底波反射次数影响很大。图 3 是铸钢45# 耳轴中蜂窝状缺陷的照片。图 4 是它的多次反射情况。这种耳轴无缺陷部位多次反射良好（见图 2 ）。因此，对铸件而言， 多次反射情况的好坏是衡量内部质量的重要标志。 多 次 反 射 在 超 声 波 定 性 分 析 上 的 应 用 共 4 页 第 2 页 图3 图4 二、白点 白点是存在于大锻件内部的裂纹群。它在纵向断口上表现为表面粗糙的椭圆形的白色 斑点。这种缺陷对超声波的吸收与漫反射都很厉害，对底波与多次反射影响很大。当白点裂 纹较大时可使底波消失，这时只有杂乱分布的缺陷波（图 5 ）。我厂曾碰到一批车轴产生了 白点，材质是车轴钢，毛坯直径Ø250mm 。图6 系白点轴的低倍照片。这种轴无缺陷时多次 反射良好（图 7a ）。图7b 是白点轴的多次反射。由于白点呈无位向分布，多次反射次数受 到严重影响。应当指出，轴类工件中呈放射型分布的白点纵波圆周探伤时，对底波反射次数 的影响有时也不一定明显，这是值得特别注意的一点。 图7a 图5 图6