《超声波探伤》课件

超声波探伤无损检测技术的重要分支广泛应用于工业质量控制课程目标1掌握超声波探伤基本原理理解超声波在材料中的传播规律2熟悉探伤设备操作技能能够独立进行基本探伤作业3了解缺陷识别与评估方法正确解读探伤结果认识新技术发展趋势超声波的基本概念定义产生方式探伤频率频率高于20kHz的机械波通过压电效应转换电能为机械能通常在

0.5MHz至25MHz之间超声波的物理特性波长与频率成反比，影响分辨率速度与材料弹性和密度有关衰减传播过程中能量逐渐减弱阻抗决定界面反射和透射比例超声波在材料中的传播纵波横波振动方向与传播方向平行振动方向与传播方向垂直1243板波表面波在薄板结构中传播沿材料表面传播超声波的产生与接收电脉冲激励1高频电信号输入探头压电晶片振动2将电能转化为机械能超声波在介质中传播3通过耦合剂进入被检材料反射波接收4探头接收并转换为电信号压电效应原理正压电效应逆压电效应常用压电材料机械压力产生电荷电场作用下产生形变压电陶瓷PZT用于接收超声波用于发射超声波石英晶体聚合物PVDF常见超声波探头类型直探头斜探头双晶探头表面波探头垂直入射，适合测厚倾斜入射，适合焊缝分离发射和接收，减产生表面波，检测表和平行缺陷检测和不规则缺陷检测少死区影响面近区缺陷超声波探伤的基本原理信号评估1分析回波特征判断缺陷回波接收2探头接收反射或透射波波与缺陷相互作用3界面反射、散射、衍射超声波传播4在被检材料中按声学规律传播脉冲反射法发射超声脉冲1探头向材料发射短脉冲波在材料中传播2遇界面或缺陷产生反射接收反射回波3同一探头接收回波信号透射法发射探头产生超声波被检材料有缺陷则信号衰减接收探头检测穿过材料的声能共振法调谐频率使超声波频率可变寻找共振条件当厚度为半波长整数倍时产生共振测量共振频率根据共振频率计算厚度或检测分层超声波探伤仪的组成脉冲发生器产生高压电脉冲激励探头接收放大器放大微弱回波信号显示系统显示波形和缺陷信息信号处理单元滤波、整形和数字化处理超声波探伤仪的工作原理脉冲激励声波发射1发射器产生高压窄脉冲探头将电能转换为超声波2信号处理声波接收43放大、滤波后显示波形回波被探头接收并转换为电信号扫描显示方式A基本原理特点应用横轴表示时间/距离，纵轴表示波幅一维显示，实时性好最常用的显示方式，适合点对点检测扫描显示方式B基本原理特点应用横轴表示探头位置，纵轴表示声程二维截面图像适合线扫描检测回波强度用亮度或颜色表示直观显示缺陷位置和尺寸缺陷形态分析扫描显示方式C超声波探伤的优势与局限性优势局限性•探测深度大•需要耦合剂•灵敏度高•对材料声学性能依赖大•定位精确•表面粗糙度影响大•无辐射危害•操作技术要求高超声波探伤的应用领域超声波探伤标准概述国际标准国家标准行业标准企业标准ISO

16810、ISO GB/T

3559、GB/T JB

4730、SY/T4109根据特定需求制定22825等11259等等探头的选择原则频率选择1高频高分辨率，低频穿透力强尺寸确定2大探头灵敏度高，小探头适应性好类型选择3根据缺陷特征和检测要求选择焦点设计4焦点探头提高特定深度灵敏度直探头与斜探头的特点直探头斜探头•垂直入射•倾斜入射•以纵波为主•以横波为主•适合平行缺陷•适合垂直缺陷•测厚和背反射法•焊缝检测首选耦合剂的作用与选择作用原理常用种类填充探头与工件间空隙，消除水、机油、甘油、专用耦合剂声阻抗差异选择因素表面状态、温度、材料兼容性探伤灵敏度调节参考试块选择选择合适标准试块回波高度设定调整增益使人工缺陷回波达到标准高度评定灵敏度引入评定增益或扫查增益校验验证确认设备稳定性距离波幅曲线（）-DAC100%80%近场基准反射中场衰减最近处人工缺陷回波高度中等距离处的相对波幅50%远场衰减最远处的相对波幅时间相关增益（）-TCG原理根据声程自动补偿增益设置方法记录不同深度相同反射体回波优点使不同深度缺陷回波保持一致缺陷定位方法声程法三角测量法通过声波传播时间计算距离利用几何关系计算横向位置扫查成像法系统扫查构建缺陷分布图缺陷尺寸测量方法缺陷类型判别气孔夹杂裂纹点状回波，波幅小平面回波，方向线性缺陷，角度敏低，衰减快性强感未焊透连续线性回波，位置固定焊缝超声波探伤焊缝准备1表面清理，坡口检查扫查方式确定2根据焊缝类型选择扫查角度和方法系统缺陷检出3全覆盖检测，确保无遗漏铸件超声波探伤特点技巧常见缺陷组织粗大，散射强选择低频探头，提高增益缩孔、气孔、夹渣锻件超声波探伤预处理1表面加工，去除氧化皮灵敏度设置2根据标准选择参考当量尺寸全面扫查3多角度、多方向确保检测充分缺陷评定4按相关标准进行合格判定管道超声波探伤实时监测1在线检测，无需停产腐蚀检测2测量壁厚变化焊缝检查3环焊缝、纵焊缝探伤材质检验4基体材料完整性评估复合材料超声波探伤特点难点多层结构，各向异性强衰减大，背景噪声高检测方法以C扫描为主，透射法辅助超声波厚度测量

0.05mm

0.8mm最高精度最小测量高端测厚仪可达到的精度常规设备可测量的最小厚度300mm最大测量低频探头可测量的最大厚度相控阵超声波技术简介多阵元控制电子扫查1独立控制多个压电元件通过延时控制形成声束2实时成像动态聚焦43快速生成缺陷图像实现不同深度的最佳聚焦相控阵超声波探伤的优势相控阵探头的工作原理延时控制精确控制各元件发射时序波前合成多个元素波形叠加形成主波束动态接收接收时采用匹配的延时策略相控阵扫描方式扇形扫描线性扫描不同角度的声束覆盖扇形区域固定角度，线性移动声束复合扫描扇形扫描与线性扫描结合全聚焦技术（）TFM基本原理特点应用利用全矩阵捕获数据重构图像分辨率高复杂结构检测每个像素点都处于焦点状态信噪比优高精度缺陷评估定位精确超声波导波技术长距离传播全截面检测沿管道或板材传播数十米一次检测覆盖整个截面1243多模态低频特性存在多种波模，需合理选择典型频率为20-100kHz导波在管道检测中的应用环形换能器信号分析现场应用围绕管道产生圆周对称激励通过波形判断缺陷位置和严重程度检测保温层下、埋地及穿墙管道超声波探伤系统校准时基校准1确保水平刻度准确灵敏度校准2设置正确检测灵敏度角度校准3验证斜探头折射角分辨率校准4确认系统分辨能力常用校准试块介绍CSK-IA试块CSK-IIA试块CSK-IIIA试块时基和灵敏度校准角度和灵敏度校准距离-波幅曲线校准阶梯试块直探头校准探伤灵敏度校准方法记录校准数据调整增益详细记录校准参数参考反射体定位使回波高度达到标准要求选择参考试块找到人工缺陷的反射信号与被检材料声学性能相近探伤系统的日常维护1仪器保养防尘、防水、防震、避免极端温度2探头维护防止磨损，定期检查声束特性3连接线检查确保无断线、短路现象4性能验证定期校准，确保测量稳定性超声波探伤报告的编写探伤结果的分析与评价结论判定1综合评定缺陷危害性缺陷分类2按类型和严重程度分级数据分析3对探伤数据进行系统分析信号识别4区分缺陷信号与干扰信号超声波探伤质量控制标准制定操作培训1建立规范的检测规程确保人员技能符合要求2结果审核设备管理43多级检查保证结果可靠定期校准与维护探伤人员资质要求I级人员1按程序操作，记录结果II级人员2设置检测参数，评定缺陷III级人员3制定检测方案，培训指导超声波探伤安全注意事项电气安全化学防护确保设备接地良好，防止触电正确使用耦合剂，避免皮肤刺激人体工程学现场安全注意作业姿势，避免重复性损伤注意高空作业和特殊环境防护新型超声波探伤技术发展相控阵技术多元件电子扫查导波技术长距离快速检测TOFD技术精确测量缺陷高度无耦合技术激光超声和电磁超声超声波探伤与其他无损检测方法的比较检测方法检测深度缺陷灵敏便携性成本度超声波很好高好中等射线很好高差高涡流浅表面高好低磁粉表面中好低超声波探伤在航空航天领域的应用结构检测复合材料发动机部件机身骨架、蒙皮连接处检测碳纤维构件层间剥离检测涡轮叶片、盘类零件裂纹检测超声波探伤在核电领域的应用应用场景技术要求特殊挑战•压力容器检测•高可靠性•辐射环境•管道系统检查•良好记录性•高温条件•关键阀门探伤•远程操作能力•特殊材料超声波探伤在石油化工领域的应用85%90%70%设备腐蚀检测焊缝质量控制在线监测应用储罐、管道、换热器腐蚀减薄监测管道、压力容器焊缝探伤不停产条件下设备状态评估超声波探伤在轨道交通领域的应用超声波探伤技术的未来展望自动化与机器人减少人为因素影响人工智能辅助解释提高缺陷识别准确率三维成像与可视化直观展示内部结构远程监测与云平台实现数据共享和远程诊断课程总结技术应用1掌握实际工程应用技能操作技能2熟练仪器操作和检测方法基本理论3理解超声波物理基础问答环节提问方式内容范围口头提问或书面提交理论知识、操作技巧、应用难点资料获取课程PPT和补充资料将发送至邮箱。