强力的

测量及分析

超声波探伤中探头的选用原则

超声波探头的类型很多性能各异因此根据超声波探伤对象的形状、对超声波的衰减和技术要求合理选用探头是保证探伤结果正确可靠的基础。对超声波探头的选择主要体现在:探头型式、探头频率、探头晶片尺寸和探头角度等。


1探头型式

一般根据工件的形状和可能出现缺陷的部位、方向等条件来选择探头的形式尽量使超声波声束轴线与缺陷垂直。具体可参考上述常见典型探头作用部分。


2探头频率

超声波探伤频率在0.5一15MHz之间选择范围较大。一般选择频率时应考虑以下几个因素。

1)由于超声波的绕射使超声波探伤灵敏度约为二分之一波长。在同一材料内超声波波速是一定的因此提高频率超声波波长变短探伤灵敏度提高有利于发现更小的缺陷。

2)频率高脉冲宽度小分辨率高有利于区分相邻缺陷分辨力提高。

3)由扩散公式可知频率高超声波长短则半扩散角小声束指向性好超声波能量集中有利于发现缺陷并对缺陷定位定量精度高。

4)由近场区长度公式可知频率高超声波长短近场区长度大对探伤不利。

5)由衰减、吸收公式可知超声波的衰减随超声波频率、介质晶粒度增加而急剧增加。


通过上面分析可知超声波探伤时频率的影响较大频率高探伤灵敏度和分辨率高波束指向性好对探伤有利。但是频率高近场区长介质衰减大对探伤不利所以在选择探头频率时应综合考虑全面分析各方面因素合理选取。一般说来在满足探伤灵敏度要求的前提下尽可能选取频率较低的探头;对于晶粒较细的锻件、轧制件和焊接件等一般选用较高频率的探头常用2。5—5。0MHz。对于晶粒较粗大的铸件、奥氏体钢等工件宜选用软低频率的探头常用0。5~2。5MHz否则若选用频率过高就会引起超声波能量严重衰减。


3探头晶片尺寸

探头晶片的形状一般为圆形和方形。探头的晶片尺寸对超声波探伤结果有一定影响选择时主要考虑以下因素

1)半扩散角。由扩散角公式可知晶片尺寸增加半扩散角减小波束指向性好超声波能量集中对探伤有利。

2)探伤近场区。由近场区长度公式可知晶片尺寸增加近场区长度增大对探伤不利。

3)晶片尺寸大辐射的超声波能量强探头未扩散区扫查范围大发现远距离缺陷能力增强。

在探伤面积范围大的工件时为提高探伤效率,宜选用大晶片探头;探伤厚度大的工件时为了有效地发现远距离的缺陷宜选用大晶片探头;对小型工件为了提高缺陷的定位定量精度,宜选用小晶片探头;对表面不太平整、曲率较大的工工件为了减少耦合损失宜选用小晶片探头。


4角度

在检测中应尽量使超声波声束轴线与缺陷垂直因此角度的选择根据检测对象中可能存在的缺陷类型、位置和工件允许的探伤条件利用反射、折射定律以及相关几何知识选择合适角度的探头。以在横波检测中探头的K值为例折射角对检测灵敏度、声束轴线的方向一次波的声程(入射点至底面反射点的距离)有较大影响。对于用有机玻璃斜探头检测钢制工件β=40°(K=0.84)左右时声压往复透射率最高,即检测灵敏度最高。由此可知K值大β值大一次波的声程大。因此在实际检测中当工件厚度较小时应选用较大的K值以便增加一次波的声程避免近场区检测。当工件厚度较大时应选用较小的K值以减少声程过大引起的衰减便于发现深度较大处的缺陷。在焊缝检测中还要保证主声束能扫查整个焊缝截面。对于单面焊根部未焊透还要考虑端角反射问题应使K=0.7~1.5因为K<0.7或K>1.5端角反射率很低容易引起漏检。

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