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超聲波在探傷中主要因素

1、探頭的影響

  • 聲束偏離:無論是垂直入射還是傾斜入射探傷,都假定波束軸線與探頭晶片幾何中心重合,而實際上這兩往往難以重合。當實際聲束軸線偏離探頭幾何中心軸線較大時,缺陷定位精度定會下降。
  • 探頭雙峰: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。
  • 斜楔磨損:橫波探頭在探傷過程中,斜楔將會磨損。當操作者用力不均時,探頭斜楔前后磨損不同。當斜楔前面磨損較大時,折射角減小,探頭K值減小。當斜楔后面磨損較大時,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,影響缺陷定位。

2、儀器的影響

  • 儀器的水平線性:儀器水平線性的好壞對缺陷定位有一定的影響。當儀器水平線性不佳時,缺陷定位誤差大。
  • 儀器水平刻度精度:對于模擬機來講,儀器時基線比例是根據示波屏上水平刻度值來調節的,當儀器水平刻度不準時,缺陷定位誤差增大。

3、探傷人員操作因素影響

  • 儀器時基線比例:儀器時基線比例一般在試塊上調節,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,調節比例時,回波前沿沒有對準相應水平刻度或讀數不準。使缺陷定位誤差增加。
  • 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。
  • 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。


 

4、工件的影響

  • 工件表面的粗糙度:工件表面粗糙,不僅耦合不良,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,這樣就猶如一個正負交替變化的次聲源作用在工件上,使進入工件的聲波互相干涉成分叉,如下圖所示,從而使缺陷定位困難。

工件表面形狀:探測曲面工件時,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,影響缺陷定位。

  • 工件材質:工件材質對缺陷定位的影響可從聲速和內應力兩個方面來討論。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。當應力方向與波的傳播方向一致時,若應力為壓縮應力,則應力作用使試件彈性增加,這時聲速加快。反之,若應力為拉伸應力,則聲速減慢。當應力與波的傳播方向不一致時,波動過程中質點拔地而起軌跡受應力干擾,使波的傳播方向產生偏離,影響缺陷定位。
  • 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,如下圖所示。下圖中曲線表示β=45°的探頭折射角變化情況。當溫度低于20°時,β<45°。當溫度高于20°時,β>45°。
  • 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。
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