探究超声探伤技术在无损检测中的应用

探究超声探伤技术在无损检测中的应用

张春胜1王东2

（河南省濮阳市清丰县马庄桥镇长安街中原管具公司河南濮阳457001）

摘要：超声探伤技术不仅具有较强的穿透力，并有使用安全性高、检查范围广的优势，因此在无损检测中应用超声探伤技术能够提高检测效果，检测结果的准确度和可靠性较强。本文结合超声探伤技术原理，对其在无损检测方面的应用进行了适当的研究，希望可以彰显其应用价值，促进超声探伤技术作用的全面发挥。

关键词：超声探伤技术；无损检测技术；声波反射

引言

超声探伤技术是当前组织开展无损检测工作的重要方法，其在实践应用方面，能在不破坏原有物质状态的情况下，对材料的性质以及材料内部缺陷、表面裂纹、气泡大小分布情况等进行检测，在实践应用方面表现出灵敏度高、穿透力强并且操作简单、结构可靠性高的特点，能够广泛应用与无损检测工作中，为无损检测工作的优化开展提供良好的支持。

1.超声探伤基本原理

超声检测（UT）利用高频声能进行检测和测量。超声波探伤可用于探伤I评价、尺寸测量、材料表征等。一个典型的UT检测系统由几个功能单元组成，如脉冲/接收器、传感器和显示设备。该换能器由脉冲发生器驱动，利用石英、硫酸锂或各种陶瓷材料，利用压电技术产生高频超声能量。大多数检查是在1至25兆赫的频率范围内进行的。耦合器用于将超声波从换能器传输到试件上；典型的耦合器是水、油、甘油和油脂。声能以波的形式通过材料被引入和传播，并从相对的表面反射出来。内部缺陷，如裂纹或空洞，打断了波的传播，并反射回一部分超声波。能量的振幅和返回所需的时间表明工件上有任何缺陷的存在和位置。

超声波探伤法作为一种实用、多功能的无损检测方法，具有对表面和地下不连续面敏感、探伤或测量的穿透深度高、脉冲回波技术可单面获取、反射器位置和尺寸及形状估计精度高、零件准备量小、电子设备的瞬时结果、自动化系统的详细成像、厚度测量等其他用途的可能性等优点。它的局限性；需要一个可接近的表面来传输超声波；广泛的技能和训练；需要一种耦合介质来促进声能向试件的传递；粗糙度、形状不平顺、小、厚度或不均匀性的限制；由于低声传输和高信号噪声而难以检查粗颗粒材料；线性缺陷必须平行于声束定向；两种设备校准的参考标准的必要性，以及缺陷的特征。

2.超声探伤技术在无损检测中的具体应用

超声探伤技术在无损检测方面的应用较为广泛，并且产生了巨大的影响。对超声探伤技术的实际应用情况进行分析，发现其可以在机车检测、建筑和土木检测、焊接检测等方面得到适当的应用，因此在研究实践中，要结合具体的情况对超声探伤技术的应用进行分析和解读，争取可以得出系统的理论研究结果，彰显超声探伤技术的应用价值，逐步改善无损检测基本发展情况。

2.1选取机车检测作为研究对象进行系统的研究。

在应用超声探伤技术开展机车无损检测的过程中，主要需要对高速钢轨、车轮的缺陷以及轮辋的缺陷等进行检测，并按照检测结果做出适当的判断。在实践研究方面，选取轮辋缺陷检测作为研究对象进行分析，发现在铁路行车速度不断提高的情况下，为了保障车辆安全，相关设计人员对车辆设计工作进行了适当的调整，并且转向架关键部件在车辆运行方面承受更大的压力，如轮辋、车轴、轴承等，局部受应力情况更为明显。这对无损检测工作提出了更高的要求，只有提高检测速率、缩短检测时间间隔、拓展检测范围，才能满足铁路机车无损检测的要求[1]。

结合轮辋缺陷检测的情况进行具体的分析，一般情况下，机车轮辋缺陷裂纹走向具有特殊性，按照走向可以将缺陷划分为三个类别。即周向缺陷、径向缺陷以及轴向缺陷，不同缺陷的无损检测要求存在相应的差异。在实际将超声探伤技术应用到检测环节的过程中，需要在样板轮上完成打平底孔、刻槽等处理工作，实现对实际轮辋缺陷的模拟，方便检测工作的开展。同时，应该分别将相控阵探头放置到踏面和轮缘内侧的位置，结合实际情况开展扫查工作。例如在某次针对轮辋开展探伤工作的过程中，就采用一定的技术手段完成了对轮辋缺陷探伤的模拟，并且发现主要涉及到5个缺陷：1）缺陷a靠近离轮缘顶端位置，距离轮缘顶端的40mm，并且与轮辋侧面垂直，形成了直径为3mm、深度为30mm的平底孔；2)缺陷b靠近踏面位置，在距离踏面10mm的位置处，同样与轮辋侧面保持垂直的关系，是直径为3mm深度为30mm的平底孔；3)缺陷c靠近踏面位置，在距离踏面50mm位置处，与轮辋侧面保持垂直关系，为直径3mm深度90mm的平底孔；4)缺陷d位置处于轮辋与轮辐交接地带，缺陷朝向踏面方向，缺陷是直径为3mm、孔底距离踏面40mm的平底孔；5)缺陷e位于轮缘根部并靠踏面位置上，是2mm深周向刻槽，并且槽宽小，不大于2mm。

在实际应用超声探伤技术开展无损检测工作时，根据超声检测脉冲回波反射所呈现出的特点，在确定无损检测方案的过程中，可以应用纵波相控阵直探头从踏面位置对周向缺陷进行扫查；采用纵波相控阵直探头从轮缘内侧面对径向缺陷进行扫查；采用纵波相控阵直探头或者横波相控阵斜探头针对轴向缺陷进行扫查，并且不具体对扫查面进行确定[3]。

2.2在建筑钢结构焊接中的应用

超声波探伤因其灵敏度高、便携设备、操作方便、检测速度快、适用于高空作业等优点而广泛应用于建筑钢结构焊缝的内部质量检测。概述了超声波检测在钢结构焊缝内部质量检测中的应用。焊缝常见缺陷类型：焊缝边沿缺陷，根部裂纹，中部裂纹，孔状缺陷，夹渣，未熔合，根部未焊透，中部未焊透，分层。对接焊缝的探伤方法：初探。调整后的DAC曲线的灵敏度增加了4-6db（扫描灵敏度通常增加6db），因此评估线高于示波器屏幕的高度20°，并且补偿增益被调整（通常为4db）。用锯齿、平行和倾斜平行扫描方法快速扫描整个焊缝，并密切监控示波器屏幕上的所有回波信号。发现振幅超过评估线的可疑回波立即标记在焊缝的相应部分，为下一次定量缺陷长度测量做准备[2]。

精探。扫描方法是一样的，但是速度很慢。仔细检测第一次检测标记的部分，找出真实缺陷的最高回声，定位，固定长度并记录下来。在精确探测过程中，应结合4种基本探测方法，即前后角、左右角、旋转角等。针对已经发现的目标缺陷，勘探通常包括以下三个步骤。步骤一：找到目标缺陷的最大回声，并确定回声区域。为了找到具有高灵敏度的缺陷，回声此时应该位于DAC曲线上的哪个区域I、II、III，原则上不应该记录和评估区域I下的缺陷。当回声在II区和III区时，应该继续步骤2和3。步骤二：定位目标缺陷并消除假缺陷。如果发现有缺陷，应根据回声的垂直距离和k值确定回声对应的实际深度和水平距离。

结语

综上所述，超声探伤技术在无损检测方面的应用涉及到多方面的内容，要想促进其应用功能的彰显和应用作用的发挥，就要结合不同的应用方向进行具体的分析，进而掌握应用技巧，为超声探伤技术的合理应用创造条件，确保无损检测工作能够实现持续稳定发展。

参考文献

[1]秦宇超.煤矿机械设备的无损检测技术[J]机械管理开发，2018，33(10):100-101.

[2]熊华敏，蔡新艳.超声探伤技术在钢结构无损检测中的运用[J].中国建筑金属结构，2013(06):25.