超声检测按波型分类

作者: 采声
发布于: 2023-05-06 11:13

       根据检测采用的波型,可分为纵波法、横波法、表面波法、板波法、爬坡法等。

       纵波法

       纵波检测法,就是使用超声纵波进行检测的方法,包括垂直入射法、倾斜入射法等。

       1)垂直人射法
       简称垂直法,使用纵波直探头进行检测的方法,如图4-8所示。直探头发射的超声波垂直检测面射入被检工件,对与波束相垂直的缺陷检测效果好,同时缺陷定位也很方便,主要用于铸、锻、压、轧材料和工件的检测。但受育区和分辨力的限制,只能检查较厚材料或工件。 

图4-8 纵波法检测

       2)斜人射法
       将纵波倾斜人射至工件检测面,利用折射纵波进行检测的方法,称为纵波斜入射法。此时,人射角小于第一临界角a1,工件中既有纵波也有横波,由于纵波传播速度快,几乎是横波的两倍,因此可利用纵波来识别缺陷和定量,但注意不要与横波信号混淆。
       一般检测奥氏体不锈钢焊接接头,以及检测其他粗晶材料,经常采用纵波斜人射法检测。如果工件检测面的探头移动范围较小时,可采用小角度纵波斜探头进行检测,如从螺栓端部检测螺栓等。
       横波法
       当纵波的人射角大于等于第一临界角而小于第二临界角时,则在第二种介质内只有折射横波。实际检测中,将纵波通过楔块、水等介质倾斜入射至工件检测面,利用波型转换得到横波进行检测的方法,称为横波法,如图4-9所示。由于透人工件的横波束与探测面成锐角,所以又称斜入射法。
       此方法主要用于管材、焊接接头的检测。其他工件检测时,则作为一种有效的辅助手段,用以发现垂直检测法不易发现的缺陷。


图4-9 横波法示意图

       表面波法

       当纵波倾斜人射至工件表面时,如果人射角大于第二临界角,则会在工件表面合成表面波。使用表面波进行检测的方法,称为表面波法。这种方法主要应用于检测表面光滑厚工件的近表面缺陷、如图 4-10所示。

图4-10 表面波法示意图


       板波法

       超声波以一定的人射角倾斜人射到薄板中,在板厚与波长相当的薄板中传播的波称为板波。利用板波进行检测的方法,就叫板波检测法。要产生较强的板波,就要使探头楔块中的振动与薄板中的振动产生共振,当楔块中的纵波波长A0与薄板中的板波波长A相对应时,楔块中的振动就会与薄板中的振动产生共振,从而产生较强的板波,如图4-11所示。

图4-11 板波的产生

 
       板波主要用于薄板、薄壁管等形状简单的工件检测,板波贯穿于整个工件,可以发现内部和表面的缺陷。但是检出灵敏度除取决于仪器工作条件外,还取决于波的形式。
       爬波法
       爬波探头的波型是入射角接近第一临界角时折射纵波与横波合成的特殊波型,它的传播速度变化范围为0.8c~0.9c(c为纵波声速)。对于爬波探头,声束进入工件后可产生多种波型,包括纵向表面爬波、体积内纵波和两种类型的横波,如图 4-12 所示。工件内部的30°~35°横波在工件的底部发生波型转换产生纵波和爬波。由于一次爬波的角度在75°~83°之间,几乎垂直于被检工件的厚度方向,与工件中垂直板面方向的裂纹接近成90°,因此对于垂直于板面的裂纹有较高的检测灵敏度。同时,爬波检测对于工件表面的粗糙度要求不高,所以爬波检测技术被主要应用于内外表面、近表面的裂纹检测。

图4-12爬波的产生

 

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