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  • 超聲波探傷中探頭的選用原則

    超聲波探頭的類型很多性能各異因此根據超聲波探傷對象的形狀、對超聲波的衰減和技術要求合理選用探頭是保證探傷結果正確可靠的基礎。對超聲波探頭的選擇主要體現在:探頭型式、探頭頻率、探頭晶片尺寸和探頭角度等。


    1探頭型式

    一般根據工件的形狀和可能出現缺陷的部位、方向等條件來選擇探頭的形式盡量使超聲波聲束軸線與缺陷垂直。具體可參考上述常見典型探頭作用部分。


    2探頭頻率

    超聲波探傷頻率在0.5一15MHz之間選擇范圍較大。一般選擇頻率時應考慮以下幾個因素。

    1)由于超聲波的繞射使超聲波探傷靈敏度約為二分之一波長。在同一材料內超聲波波速是一定的因此提高頻率超聲波波長變短探傷靈敏度提高有利于發現更小的缺陷。

    2)頻率高脈沖寬度小,無線測振儀分辨率高有利于區分相鄰缺陷分辨力提高。

    3)由擴散公式可知頻率高超聲波長短則半擴散角小聲束指向性好超聲波能量集中有利于發現缺陷并對缺陷定位定量精度高。

    4)由近場區長度公式可知頻率高超聲波長短近場區長度大對探傷不利。

    5)由衰減、吸收公式可知超聲波的衰減隨超聲波頻率、介質晶粒度增加而急劇增加。


    通過上面分析可知超聲波探傷時頻率的影響較大頻率高探傷靈敏度和分辨率高波束指向性好對探傷有利。但是頻率高近場區長介質衰減大對探傷不利所以在選擇探頭頻率時應綜合考慮全面分析各方面因素合理選取。一般說來在滿足探傷靈敏度要求的前提下盡可能選取頻率較低的探頭;對于晶粒較細的鍛件、軋制件和焊接件等一般選用較高頻率的探頭常用2.5—5.0MHz。對于晶粒較粗大的鑄件、奧氏體鋼等工件宜選用軟低頻率的探頭常用0.5~2.5MHz否則若選用頻率過高就會引起超聲波能量嚴重衰減。


    3探頭晶片尺寸

    探頭晶片的形狀一般為圓形和方形。探頭的晶片尺寸對超聲波探傷結果有一定影響選擇時主要考慮以下因素

    1)半擴散角。由擴散角公式可知晶片尺寸增加半擴散角減小波束指向性好超聲波能量集中對探傷有利。

    2)探傷近場區。由近場區長度公式可知晶片尺寸增加近場區長度增大對探傷不利。

    3)晶片尺寸大輻射的超聲波能量強探頭未擴散區掃查范圍大發現遠距離缺陷能力增強。

    在探傷面積范圍大的工件時為提高探傷效率宜選用大晶片探頭;探傷厚度大的工件時為了有效地發現遠距離的缺陷宜選用大晶片探頭;對小型工件為了提高缺陷的定位定量精度宜選用小晶片探頭;對表面不太平整、曲率較大的工工件,超聲探傷儀為了減少耦合損失宜選用小晶片探頭。


    4角度

    在檢測中應盡量使超聲波聲束軸線與缺陷垂直因此角度的選擇根據檢測對象中可能存在的缺陷類型、位置和工件允許的探傷條件利用反射、折射定律以及相關幾何知識選擇合適角度的探頭。以在橫波檢測中探頭的K值為例折射角對檢測靈敏度、聲束軸線的方向一次波的聲程(入射點至底面反射點的距離)有較大影響。對于用有機玻璃斜探頭檢測鋼制工件β=40°(K=0.84)左右時聲壓往復透射率最高即檢測靈敏度最高。由此可知K值大β值大一次波的聲程大。因此在實際檢測中當工件厚度較小時應選用較大的K值以便增加一次波的聲程避免近場區檢測。當工件厚度較大時應選用較小的K值以減少聲程過大引起的衰減便于發現深度較大處的缺陷。在焊縫檢測中還要保證主聲束能掃查整個焊縫截面。對于單面焊根部未焊透,便攜式紅外測溫儀還要考慮端角反射問題應使K=0.7~1.5因為K<0.7或K>1.5端角反射率很低容易引起漏檢。

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