超声波检测讲义宣贯.pdf

超声波检测是一种广泛应用的无损检测技术，它利用高频声波在材料内部传播时的反射、衰减等特性来探测材料内部的缺陷。超声波检测与射线探伤相比，具有诸多优势，比如灵敏度高、检测速度快、成本低、操作简便，尤其适合探测裂纹、未熔合等危险性缺陷，而且对人体和环境无害。然而，它也存在缺陷评定不够直观、定性定量依赖操作者经验和存档困难等问题。 1. 超声波定义：超声波是频率超过20kHz的声波，属于机械波。在探伤应用中，通常使用的频率范围是0.5至10MHz，其中2至2.5MHz是推荐的焊缝探伤频率。 2. 波的类型：包括纵波（L）、横波（S）、表面波（R）和板波。纵波在气、液、固体中传播，横波仅在固体中传播，表面波和板波也局限于固体介质。 3. 超声波传播速度：速度受材料的弹性模量（E）、密度（ρ）和泊松比（σ）影响。不同材料的这些参数不同，导致声速不同。例如，钢的纵波速度为5900m/s，横波速度为3230m/s，表面波速度为3007m/s。 4. 波的物理特性：波的迭加、干涉和衍射是超声波检测中的关键概念。迭加原理说明多列波相遇时各保持原有特性；干涉是指两列或多列波相遇时，振动增强或减弱的现象；衍射则描述了波在遇到障碍物时能绕过并继续传播的能力，这对探伤的灵敏度有直接影响。 5. 超声场：超声场是指充满超声波的空间，其特征值包括声阻抗（Z）和声强（I）。声阻抗是声压与质点振动速度的比值，声强是单位时间内通过单位面积的声能。 6. 分贝声强级：衡量声强的单位，用于表示声强的相对大小。 7. 反射和透射：垂直入射时，声压的反射率（r）和透射率（t）取决于两种介质的声阻抗比。当声阻抗差异很大时，几乎全反射，反之则几乎全透射。斜入射时，会发生波型转换，产生不同类型的反射和折射波。 8. 衰减：超声波在传播过程中会因吸收、散射等原因逐渐减弱，这是超声检测必须考虑的因素。 9. 探伤设备：主要由探伤仪、探头和试块组成。探伤仪通常是A型脉冲反射式，显示波形以评估信号。探头是超声波检测的关键，其设计和选择直接影响检测效果。 超声波检测是一门涉及物理学和材料科学的复杂技术，理解和掌握这些基本概念对于有效地进行无损检测至关重要。实际应用中，操作者需结合理论知识与实践经验，才能确保检测的准确性和可靠性。