分析缺陷位置与特性对超声波检测回波幅度的影响

分析缺陷位置与特性对超声波检测回波幅度的影响

睢辉

海洋石油工程股份有限公司海洋工程技术服务分公司天津300452

摘要：制作不同规格的试件同时埋入预制的人工模拟缺陷，通过对人工模拟器当中所存在的缺陷问题，以及超声波的回波幅度进行了分析和测量，对缺陷位置和形状对超声波幅度的影响进行了探讨，实现了对超声波检测缺陷工作具有良好的指导作用。

关键词：缺陷位置；超声波检测；回波幅度

在管道的焊缝缺陷检测工作当中，其中焊缝所处的曲线位置、焊缝的形状、焊缝大小以及焊缝的具体角度等，都会对超声波的检测工作带来一定的影响。通过标准的测试在缺陷位置处进行了超声波回波幅度测量，并且在检测工作当中制作出特定的焊接构件，在焊接管道的不同位置上进行不同种类的预埋工作，有效调整了管道焊缝的形状以及角度等相关问题，对管道焊缝产生缺陷的位置、形状以及角度等，对超声波检测回波幅度的影响进行了深入的分析和探讨，不断提高超声波检测工作的精确性和有效性。

1.超声波检测回波幅度的影响因素

1.1回波声压

在使用超声波检测过程当中，其中通过反射法来检测管道焊缝的缺陷问题，可以实现良好的检测效果。在检测过程当中超声波的回波幅度和回波的声压与焊接缝的具体性质有着明显的关联，其中在曲线的位置形状以及角度方面直接影响到了超声波检测的回波幅度，同时回波升压和仪器探头的性能相互之间也有着明显的关联。在研究过程当中首先不考虑仪器探头性能对超声波检测的影响，同时也不考虑耦合损耗所产生的影响，只单纯的考虑和分析管道焊接缝产生的缺陷问题，对超声波回波声压所产生的影响，在工件管道焊接的缺陷当中，由于各种构件表面的性质差异，所产生回波声压也有所不同。

1.2反射体形状

在超声波检测过程当中，回波幅度的大小和反射体的形状之间有着一定的关系，会对回波的幅度产生不同的影响程度，其中两种比较常见的人工反射体，在形状方面分为柱状反射体和正规形状反射体两种。在检测过程当中对超声波检测技术的有效应用，通常情况下人工反射体的表现形式上的钻孔，钻孔的检测缺陷类别在于柱状反射体的形状差异，依照相关检测工作来进行分析，在对一些自然缺陷问题进行检测工作当中，采用侧钻孔幅度的检测方式，相比于自然缺陷的检测方式得到的检测数据更加精准，当人工反射体表现为平面状的时候，因为整个方向性相对较强，因此，在误差方面不会产生明显的影响，在实际的检测过程当中所产生的反射体形状相对比较复杂，同时反射体形状非常不规则。为了方便分析通过柱状反射体来进行定量分析非常有效。在检测过程当，通过已知的缺陷位置，对其他的特定检测状况以及相关的缺陷问题进行了分析和研究，通过实测数据和理论数据对缺陷位置的特性和超声波检测的回波幅度进行了研究和探讨，并且从中分析两种检测方式对回波幅度所产生的不同影响。

2.缺陷位置与特性对超声波检测回波幅度的影响

为了有效完成缺陷区域回波幅度的具体状况，通过实验的方式来进行验证，其中试验的方式采用的是两种不同的实验样本，第一种实验样本为标准的焊接块，第二种实验样本为对比的焊接构件，在人工缺陷方面选用的是正规样本构件。在检测过程当中，通过模拟的方式直接在产生缺陷的区域和产生斜面区域的缺陷问题进行检测，通过单向模拟和缺陷局部检测的方式来进行缺陷检测结果的对比。通过实验结果可以看出在试件当中所选用的是薄钢片，高度大约为5毫米、厚度为2毫米，模拟住的状态曲线表现为直径3.2毫米，高度1.5毫米。依照相关的实验经验和数据分析可以得出，在缺陷问题上为柱状缺陷直径3毫米。

2.1仪器及探头配置

为了充分保证检测数据的精确性和有效性，必须将仪器设备进行准确的配置将检测设备的探头进行充分固定，保证仪器内部含有阻尼设置，通过滤波方式以及带宽的设置方法，有效提高检测工作的准确度。在探头的配置方面需要设置同一规格的探头检测，在不同的角度和不同的晶片尺寸上要充分保证一致性，以此来方便后续的检测和数据采集。

2.2试件表而藕合补偿测量

在试件表面的耦合补偿以及测量值方面，分别运用的是相同规格大小的试件，在不同的缺陷位置上进行反复的测量。在测量数据过程当中对于不同形式的探头所检测的试件表面缺陷问题也存在明显的差异。为了方便进行回波幅度大小的对比，需要运用标准试件来作为灵敏度判断的技术标准，通常情况下所选择的试件厚度为38毫米左右，在侧钻孔位置上选择3.2毫米的厚度，使用该试件来进行DAL曲线的制作，并且以测量孔的数据基准作为数据基础。

2.3根部不同角度刻槽回波幅度测量比较

为了有效验证超声波声速和缺陷的不同角度对回波幅度所产生的影响，在选择标准试件的缺陷问题上，必须要针对回波幅度的测量大小和程度进行对比，试块选择的是API试件采用C级试件，规格为1.6毫米宽度的反射回波幅度来进行测量，如图1所示。

图1超声波对回波幅度测量的影响分析图

在不同的角度所测得的数值有着明显的不同，其中对于V型槽的形状检测工作当中，通过回波检测可以看出，当V形槽当中的槽角度和超声波入射波角相对应的时候，即超声波在入射的方向上和反向垂直的方向上所得到的回波幅度较大，同时在几种检测工作当中可以看出，缺陷位置和柱状缺陷位置所得到的检测回波信息差别明显，当存在1.6米宽度的缺陷问题时，在垂直于超声波的状态下所得到的回播量远远超过1.6毫米直径大小的柱状缺陷。以450V型槽为例，在检测过程当中探头的回波量为3.2，理论上检测的数值需要超过6.4毫米的侧钻孔数值大小。因此，在缺陷回波检测工作当中需要适当的提高缺陷柱检测所产生的回波量大小，这和超声波检测理论基本相同，探头在方位槽的设置形式上，通常情况下设置为反射波对比三组探头的位置来进行设定，从中可以看出在探头的端角反射波上表现比较明显，照超声波理论来进行阐述，在端角区域的反射频率上相对较高，同时在近端角的反射率相对较低，该测量值和标准的测量值之间基本相同。

3.结束语：

当前在使用常规的超声检测工作当中，很难实现对焊接区域的一些缺陷问题进行准确的判断。超声回波声压在相同的缺陷位置上，所检测出的结果可能差距比较明显，在实际的检测工作当中通常采用的是当量法来进行操作，主要针对的是在同种检测环境下，当自然缺陷的回波效果和人工规则的反射回波效果相同的时候，认为该人工反射体的尺寸和自然缺陷之间存在明显的关联。

参考文献：

[1]赵涛,赵卫,刘航辉,王梦涛.超声波扫描技术在大功率半导体制造工艺中的应用[J].内江科技,2019,40(02):22+28.

[2]王浩杰,张帆,杨鹔.水浸超声波检测在银制金融产品中的应用[J].化工管理,2019(06):118-119.