超声直声束纵波脉冲回波检测应用的典型频率范围.docx

超声直声束纵波脉冲回波检测应用的典型频率范围频率范围应用范围2.5~10MHz混凝土，木棒，岩石和粗晶非金属材料0.2~2.25MHz铸件（灰铸铁，球墨铸铁），相对地粗晶材料（铜，奥氏体不锈钢，镍基合金），塑料（固体火箭推进剂）以及火药柱0.4~5MHz铸件（钢、铝、黄铜）和晶粒细化材料1~2.25MHz焊缝（黑色和有色金属）1~5MHz锻造金属产品（薄板、棒、方坯）1~10MHz锻件（黑色和有色金属）2.25~10MHz拔和压的有色金属或黑色金属产品（棒、管、带）、玻璃和陶瓷????????????? 对晶粒细化的钢，当用接触法检测探测小尺寸的锻造开裂、表面剥落、重皮和不连续性时，通常检测频率选用2.25MHz或5MHz。通常选用10MHz的检测频率探测细微夹杂物和分层。大型的中碳钢锻件一般选用超声束穿透能力达3m或更大的1~5MHz检测频率。小锻件检测频率选用5~10MHz，而大锻件检测频率则选用2.25MHz~5MHz。透平转子这样的锻件虽在锻造时较大范围热加工使用近表面材料已接受很多晶粒细化，但在锻件中心部分可能有原始锻造状的大晶粒尺寸。??????? 高碳钢和高合金钢若超声穿透能力需要超过1m则应使用500kHz~1MHz的低检测频率。这也依赖于材料加工或热处理程度。较低的检测频率常用于铸铁，在这里类似片状石墨结构引起超声束的散射，并且即使用采用低频也降低了超声束的穿透能力。??????? 在大多数金属和合金中，较大的晶粒经过锻造、机加工或热处理等精加工工艺产生更均匀的金属组织结构以致能采用较高检测频率。由于控制了冷却或热处理工艺，许多铜合金铸件具有细化的晶粒组织，所以可以采用2.25MHz的检测频率。其它类似的合金铸件因有非常大的晶粒尺寸，即使采用500kHz的检测频率也是困难的。大多数锻造铝合金有相对细化的晶粒组织，所以超声波在该种材料中有良好的穿透能力。对这些材料，推荐采用对小的不连续性有高分辨力的5、7.5MHz或10MHz的检测频率。不定的晶粒尺寸是铸铝合金、镁、钛和其他合金的特征，对其可以使用2.25~5MHz的检测频率。??????? 奥氏体不锈钢和核电力系统中使用的高合金铸件(如锰钢)常常有2.5mm或更高数的量级的晶粒尺寸。这些材料要求结合使用低检测频率，高脉冲能量级或聚焦超声声束来补偿严重散射和衰减。正如大多数无损检测方法一样，当工作状况或灵敏度有怀疑时，应将结果与已知类似材料组织或类似直穿透能力的参考试块进行比较。双晶探头的正确使用及射频方式检测表面缺陷1、双晶探头的结构和工作原理一般来讲，一个探头壳体内装有两个晶片的探头我们称之为双晶探头，又称分割式探头。由两个纵波晶片组合成的双晶探头称为纵波双晶探头，又称双晶直探头；由两个横波晶片组成的双晶探头称为横波双晶探头，又称双晶斜探头。这两种双晶探头中，双晶直探头的应用较为广泛，以下以双晶直探头为例重点探讨双晶直探头的结构和工作原理：双晶直探头的两个纵波晶片一个用于发射超声，一个用于接收超声（图一）。发射压电晶片大都采用发射性能好的锆钛酸铅，接收压电晶片大都采用接收性能好的硫酸锂。区别于单晶探头而言，双晶探头的发射灵敏度和接收灵敏度都更高。双晶探头的两个晶片之间有一片吸声性强、绝缘性好的隔声层，它不仅用于克服发射声束与反射声束的相互干扰和阻塞，而且能使脉冲变窄、分辨率提高、消除发射晶片和延迟块之间的反射杂波进入接收晶片，有效减少杂波。（图一）由于双晶探头的发射部分和接收部分都带有延迟块，能使探伤盲区大幅减小，故双晶探头对表面缺陷的探伤十分有利。2、如何正确选择双晶探头a、探头频率的选择超声的发射频率在很大程度上决定了超声波探伤的检测能力。频率高时，波长短，声束指向性好，扩散角较小，能量集中，因而发现小缺陷的能力则比较强、分辨力好、缺陷定位准确。但高频率超声在材料中衰减较大，穿透能力较差，反之亦然。由于双晶探头适用于较薄工件的探伤，不需要较强的穿透力。因此可以采用较高频率的探头。对于锻件，板材，棒材等晶粒细小的工件，可以采用5MHz的双晶探头（若被检工件表面较粗糙，高频超声散射较大，不易射入，则容易出现林状回波）。对于晶粒粗大，超声散射严重的材料，如奥斯体不锈钢和铸造件等，频率高时，也会出现晶界引起的林状回波，致使无法探伤，对于这一类材料，建议选用1MHz~2.5MHz的低频率双晶探头。b、晶片尺寸的选择从以上介绍的双晶探头的工作原理来看，双晶探头探伤主要取决于双晶探头的声能集中区，跟晶片的大小没有直接的关系。双晶探头的晶片大小，只与工件探测面积的大小有关，当检测面积大时，为了提高探伤效率，宜采用晶片尺寸较大的探头，如?14mm,?20mm等。当检测面积较小，或者检测面带有一定曲率的情况下，为了减少耦合损失宜用晶片尺寸小的探头。c、焦距的选择双晶探头的