超聲波探傷中影響缺陷定量的因素

 

　　在超聲波探傷中，能夠快速、準確的找到缺陷的位置，并且判斷其形狀、大小、類型等特征是非常必要的，定位精度的高低，誤差的大小對整個超聲波探傷結果的可信度及準確性起著決定性作用，在此簡單的對影響缺陷定量的因素進行一下概括。

 

　　01  儀器影響因素

 

　　

 

　　（1）水平線性

 

　　水平線性也稱時基線性或掃描線性,是指探傷儀掃描線上顯示的反射波距離與反射體距離成正比的程度。儀器水平線性的好壞直接影響測距精度，進而影響缺陷定位。

 

　　（2）垂直線性

 

　　垂直線性也稱放大線性或幅度線性,是指探傷儀屏幕上反射波高度與接收信號電壓成正比的程度。儀器垂直線性的好壞直接影響缺陷定量精度。

 

　　02  探頭的影響

 

　　

　　（1）聲束偏離

 

　　探頭實際主聲束與其理論幾何中心軸線的偏離程度稱為主聲束的偏離。探傷時無論是垂直入射還是傾斜入射，理論上來說波束中心和探頭晶片幾何中心應當重合，而在實際應用中，波束軸線與晶片幾何中心線都會有一定的偏差，所以在探傷前應對波束的偏離情況進行測量，以便對測量結果進行修正，以提高定位精度。

 

　　（2）探頭雙峰

 

　　平行移動探頭，同一反射體產生兩個波峰的現象稱為雙峰。一般探頭發射的聲場只有一個主聲束，遠場區軸線上聲壓最高，但有些探頭性能不佳，存在兩個主聲束，發現缺陷時，不能判定是哪個主聲束發現的，因此也就難以確定缺陷的實際位置，這樣的探頭應在采購時加以挑選。

 

　　（3）楔塊磨損

 

　　橫波探頭在探傷過程中，楔塊將會磨損，而當操作者用力不均時，會造成探頭楔塊前后磨損程度不同。楔塊前面磨損較大時，折射角減小，探頭K值減小。楔塊后面磨損較大時，折射角增大，K值也增大。此外，探頭磨損還會使探頭入射點發生變化，進而影響缺陷定位。因此在探傷過程中如發現探頭有磨損時，應及時對探頭參數進行校準。

 

　　（4）探頭指向性

 

　　探頭半擴散角小，指向性好，缺陷定位誤差小，反之定位誤差大。

 

　　（5）探頭形式和晶片尺寸

 

　　不同位置不同方向上的缺陷，應該使用不同形式的探頭，從而使定量誤差變小。例如鍛件，鋼板等，其缺陷多與探測面平行，適合使用縱波直探頭；焊縫上危險性較大的缺陷多數與探測面垂直，宜用橫波探頭；對工件表面缺陷，宜用表面波探頭；針對近表面缺陷，適合使用分割式雙晶探頭；對復雜形狀缺陷可選用多頻探頭。

 

　　晶片尺寸會影響到近場區長度及波束指向性，因此對定量也有一定的影響。

 

　　03  工件的影響

 

　　

 

　　（1）表面粗糙度

 

　　工件表面粗糙，不僅影響到探頭的耦合效果，而且由于表面凹凸不平，使聲波進入工件的時間產生差異，當凹槽深度為 λ/2時，則進入工件的聲波相位正好相反，使進入工件的聲波相互干擾形成分叉，從而使缺陷定位困難。

 

　　（2）表面形狀

 

　　曲面工件探傷時，探頭與工件接觸有兩種情況。一種是平面與曲面接觸，這時為點或線接觸，握持不當，探頭折射角容易發生變化，另一種是將探頭斜楔磨成與工件外表面相吻合的曲面，探頭與工件曲面接觸，這時折射角和聲束形狀將發生變化，會使缺陷定位、定量誤差增加。

 

　　（3）工件材質

 

　　工件的材料對缺陷的影響主要是聲速和內應力，當工件與試塊的聲速不同時，就會使探頭的K值發生變化。另外，工件內應力較大時，將使聲波的傳播速度和方向發生變化，都會影響到缺陷的定位。

 

　　（4）工件溫度

 

　　探頭的K值一般是在室溫下測定的。當探測的工件溫度發生變化時，工件中的聲速發生變化，使探頭的折射角隨之發生變化，從而影響缺陷定位。

 

　　（5）工件邊界

 

　　當缺陷靠近工件邊界時，由于側壁反射波與直接入射波在缺陷處產生干涉，使聲場聲壓分布發生變化，聲束軸線發生偏離，使缺陷定位誤差增加。為了減少側壁的影響，宜選用頻率高、晶片直徑大的指向性好的探頭探測或橫波探測。必要時還可采用試塊比較法來定量，以便提高定量精度。

 

　　（6）缺陷情況

 

　　工件內缺陷方向也會影響缺陷定位。缺陷傾斜時，擴散波束入射至缺陷時回波較高，而定位時就會誤認為缺陷在軸線上，從而導致定位不準。

 

　　04  操作人員的影響

 

　　

 

　　（1）儀器聲速和延遲校準

 

　　橫波聲速校準時一般在試塊上進行，當工件與試塊的聲速不同時，儀器的時基線比例發生變化，影響缺陷定位精度。另外，調節延遲時，若回波前沿沒有對準相應水平刻度或讀數不準，也會使缺陷定位誤差增加。

 

　　（2）入射點、K值

 

　　橫波探測時，當測定探頭的入射點、K值誤差較大時，也會影響缺陷定位。

 

　　（3）定位方法不當

 

　　橫波周向探測圓柱筒形工件時，缺陷定位與平板不同，若仍按平板工件處理，那么定位誤差將會增加。

 

　　在超聲波探傷檢測中，影響缺陷定位、定量評定的因素有很多，這就要求探傷工作人員在工作中不斷的把檢測出的缺陷與理論缺陷相對比，在工作中不斷的積累經驗，從而對缺陷更準確的進行定量、定性分析評判。