UT检测 第5章超声检测方法

第5章超声检测方法分 类与特点刘燕魁 淄博安信燃气工程检测有限公司 2011.101

第5章超声检测方法分类与特点

超声波探伤方法按波的类型可分为脉冲波 法和连续波法，按探伤方法原理可分为反 射法、穿透法和共振法，按波形可分为纵 波法、横波法、表面波法、板波法和爬波 法，按耦合方式可分为直接接触法和液浸 法，按探头个数可分为单探头法、双探头 法和多探头法，现将各种探伤方法分类列 于下图4.1:2

超声波探伤方法图例4-1.doc纵波斜射法 横 板 纵波法 垂直入射 波 波 法 法 不锈钢焊缝与螺检检测 管材检测 薄板检测 缺陷回波法 纵波垂直法 钢板、锻件、铸件 等材料内部检测 底波高度法 多次底波法 斜角探伤法 横 波 法 检测焊缝、管材、筒体锻件、板材等 检测表面及近表面缺陷 表面下横波

脉 冲 波 法

单 探 头 法

反 射 法

反 射 法

液 浸 法

纵波法 斜入射

超 声 波 探 伤 方 法 连 续 波 法 双 探 头 法 穿 透 法

直 接 接 触 法

表面波法 板 检测分层性缺陷 及衰减较大的材料 爬 波 波 法 法

检测薄板、薄壁管、复合材料 检测粗糙表面下缺陷 检测与探测面垂直的缺陷 多探头及双探头法 表面下纵波 并列式 交叉式 V 形式 K 型式 串列式

串列式法

共 振 法测厚及测腐蚀性

图 4-1

5.1按原理分类的超声检测方法超声检测方法按原理分类，可分为脉冲反 射法、衍射时差法(TOFD)、穿透法和共 振法。

5.1.1脉冲反射法超声波探头发射脉冲波到被检工件内，通 过观察来自内部缺陷或工件底面反射波的 情况来对工件进行检测的方法，称为脉冲 反射法。 脉冲反射法包括缺陷回波法、底波高度法、 多次底波法。

1.缺陷回波法 以回波传播时间(横坐标)对缺陷定位，以回波幅度 (纵坐标)对缺陷定量。 T——始波(校零时始波前沿置于零，校零后始波 前沿置于零刻度前。) F——伤波(缺陷面积大于声束截面，只有F1;缺陷 面积小于声束截面，视声能衰减情况，会出现 F1F2F3……) B——底波(底波回波情况视扫描比例、有无缺陷 及缺陷尺寸相对于声束截面大小。)6

2.底波高度法当工件材质和厚度不变时，底面回波高度 应是基本不变的。如果工件内存在缺陷， 底面回波高度会下降甚至消失。 波高变化取决于声束截面和缺陷相对大小 以及探头和缺陷的相对位置。 实用中很少作为一种独立的检测方法，经 常作为辅助手段配合缺陷回波法一起检测。7

3.多次底波法 对厚度不大、形状简单、检测面与底面平行的工 件超探时，超声波可在检测面与底面之间

往复传 播多次，示波屏上出现多次底波B1、B2、B3、B4……。 有缺陷时，由于缺陷的反射和散射造成声能的衰 减，会发生下列变化： ①底面回波次数减少； ②打乱了各次底波回波高度依次衰减的规律(叠 加效应); ③显示缺陷回波，改变了回波间距。8

5.1.3穿透法 穿透法是采用一发一收双探头分别放置在 工件相对的两端面，依据脉冲波或连续波 穿透工件后的能量变化来检测工件的方法。 30多年前(80标准前),球罐RT检测一般 采用X射线拍片，不是100%检测，也不提 前划线，为保证对位贴片准确，不出现白 头片，一般照几张后就用穿透法找最大回 波中心定位。9

5.1.4共振法依据工件的共振特性来判断缺陷情况和工 件厚度变化情况的方法称为共振法。 用于工件测厚，现已很少使用。

5.2 A型显示和超声成像 5.2.1 A型显示 A型显示是一种波形显示，是将超声信号的幅度 与传播时间的关系以直角坐标的形式显示出来， 横坐标代表声波的传播时间，纵坐标代表信号幅 度。 目前特种设备行业执行的JB/T4730-2005标准规定 的就是A型脉冲反射法超声检测。 采用该方法时，检测结果受检测人员的素质、经 验等人为因素较多。11

5.3按波形分类的超声检测方法根据采用的检测波型，可分为纵波法、横波法、 表面波法、板波法、爬波法等。 5.3.1纵波法 1.纵波直探头法(又叫 垂直入射法，简称垂直法) X≥3N,可用当量计算法调整灵敏度及评定缺陷。

采用双晶直探头检测，克服了单直探头盲区影响， 适用于检测近表面缺陷和薄壁工件。

2.纵波斜探头法 将纵波倾斜入射至工件检测面，利用折射纵波进 行检测的方法，称为纵波斜探头法。 入射角小于第一临界角α I ,工件中既有纵波又有 横波，纵波声速快，利用纵波来识别缺陷和定量。 对粗晶材料，如A体不锈钢焊接接头UT检测，常 采用纵波斜探头法检测。 在TOFD检测技术中，使用的探。头一般也为纵 波斜探头

5.3.2横波法 将纵波倾斜入射至工件检测面，利用波形转换得到的横波 进行检测的方法，称为横波法。又称斜射法。 斜射声束的产生有两种方法：

⑴接触法时采用斜探头，入射角在第一临界角和第二临界 角之间，则工件中实现纯横波探伤； ⑵水浸直探头在水中改变声束入射角度。 横波法主要用于焊接接头和管材的检测，是特种设备采用 最多的一种方法。检测其他工件时，只作为有效的辅助手 段(合同注明)。

5.4按探头数目分类的超声检测方法 5.4.1单探头法 使用一个

探头兼做发射和接受。 与波束轴线垂直的面状缺陷和立体性缺陷 检出效果最好。 与波束轴线平行的面状缺陷难以检出。当波束轴线与缺陷倾斜时，则根据倾角的 大小，回波很弱或没有回波。15

5.4.2双探头法 使用两个探头(一个发射 ，一个接收)进行检测 的方法。 1.并列式 两个探头并列放置，检测时两者做同步同向移动， 以便发现与检测面倾斜的缺陷。 2.交叉式 两个探头轴线交叉，交叉点为要检测部位。可用 来发现与检测面垂直的面状缺陷。焊缝检测中用 以检测横向缺陷。16

3.V型串列式 两探头相对放置同一检测面上，主要用于检测与 检测面平行的面状缺陷。 4.K型串列式 两探头以相同的方向分别放置于工件的上下表面 上。主要用于检测与检测面垂直的面状缺陷。 5.串列式 两探头一前一后，以相同方向放置在同一表面上。 主要用于检测与检测面垂直的片状缺陷。如厚焊 缝中间未焊透、窄间隙焊缝的坡口未融合等。17

5.4.3多探头法使用两个以上的探头组合在一起进行检测 的方法。

主要通过增加声束来提高检测速度或发现 各种取向的缺陷。通常与多通道检测仪和 自动扫查装置配合。

5.5按探头接触方式分类的超声检测方法 5.5.1接触法和液浸法 探头与工件检测面之间涂有很薄的耦合剂层，因 此可以看做为两者直接接触，这种检测方法叫直 接接触法，简称接触法。 将探头和工件浸于液体中以液体作耦合剂进行检 测的方法称为液浸法。当以水作耦合剂时，叫水 浸法，包括：①全浸没式②局部浸没式③通水式 ④满溢式

1.接触法和液浸法特点比较 ⑴接触法优点:多为手工操作，操作简单； 设备简单，适用于现场检测，成本较低； 直接耦合，入射声能损失小，可提供较大 的厚度穿透力；在相同检测参数下，检测 灵敏度高于液浸法。 ⑵接触法缺点:手工操作受人为影响因素影 响较大，耦合不易稳定，要求被检表面光 洁度较高。20

⑶液浸法优点：探头与被检工件不接触，超声波的发射与 接收均较稳定，表面光洁度的影响较小；通过调节探头角 度，可方便的改变探头发射的声束方向；盲区小，可检测 较薄工件；探头不直接接触工件，磨损小使用寿命长；能 实现声束聚焦检测，满足高灵敏度、高分辨率检测需求； 易于实现自动化检测，减少影响检测可靠性的人为因素。 ⑷液浸法缺点：超声波在液体和金属表面的反射，损失了 大量能量，需采用较高的增益。当检测高衰减材料或大厚 度工件时，可能没有足够的能量(灵敏度余量

)。在较高 增益下还可能出现噪声干扰。

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