超聲波探傷中影響缺陷定量的因素

影響缺陷定量的因素

在超聲波探傷中，能夠快速、準(zhǔn)確的找到缺陷的位置，并且判斷其形狀、大小、類型等特征是非常必要的，定位精度的高低，誤差的大小對(duì)整個(gè)超聲波探傷結(jié)果的可信度及準(zhǔn)確性起著決定性作用，在此簡(jiǎn)單的對(duì)影響缺陷定量的因素進(jìn)行一下概括。

（1）水平線性

水平線性也稱時(shí)基線性或掃描線性,是指探傷儀掃描線上顯示的反射波距離與反射體距離成正比的程度。儀器水平線性的好壞直接影響測(cè)距精度，進(jìn)而影響缺陷定位。

（2）垂直線性

垂直線性也稱放大線性或幅度線性,是指探傷儀屏幕上反射波高度與接收信號(hào)電壓成正比的程度。儀器垂直線性的好壞直接影響缺陷定量精度。

02探頭的影響

（1）聲束偏離

探頭實(shí)際主聲束與其理論幾何中心軸線的偏離程度稱為主聲束的偏離。探傷時(shí)無(wú)論是垂直入射還是傾斜入射，理論上來(lái)說(shuō)波束中心和探頭晶片幾何中心應(yīng)當(dāng)重合，而在實(shí)際應(yīng)用中，波束軸線與晶片幾何中心線都會(huì)有一定的偏差，所以在探傷前應(yīng)對(duì)波束的偏離情況進(jìn)行測(cè)量，以便對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正，以提高定位精度。

（2）探頭雙峰

平行移動(dòng)探頭，同一反射體產(chǎn)生兩個(gè)波峰的現(xiàn)象稱為雙峰。一般探頭發(fā)射的聲場(chǎng)只有一個(gè)主聲束，遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)軸線上聲壓更高，但有些探頭性能不佳，存在兩個(gè)主聲束，發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)，不能判定是哪個(gè)主聲束發(fā)現(xiàn)的，因此也就難以確定缺陷的實(shí)際位置，這樣的探頭應(yīng)在采購(gòu)時(shí)加以挑選。

（3）楔塊磨損

橫波探頭在探傷過(guò)程中，楔塊將會(huì)磨損，而當(dāng)操作者用力不均時(shí)，會(huì)造成探頭楔塊前后磨損程度不同。楔塊前面磨損較大時(shí)，折射角減小，探頭K值減小。楔塊后面磨損較大時(shí)，折射角增大，K值也增大。此外，探頭磨損還會(huì)使探頭入射點(diǎn)發(fā)生變化，進(jìn)而影響缺陷定位。因此在探傷過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)探頭有磨損時(shí)，應(yīng)及時(shí)對(duì)探頭參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)。

（4）探頭指向性

探頭半擴(kuò)散角小，指向性好，缺陷定位誤差小，反之定位誤差大。

（5）探頭形式和晶片尺寸

不同位置不同方向上的缺陷，應(yīng)該使用不同形式的探頭，從而使定量誤差變小。例如鍛件，鋼板等，其缺陷多與探測(cè)面平行，適合使用縱波直探頭；焊縫上危險(xiǎn)性較大的缺陷多數(shù)與探測(cè)面垂直，宜用橫波探頭；對(duì)工件表面缺陷，宜用表面波探頭；針對(duì)近表面缺陷，適合使用分割式雙晶探頭；對(duì)復(fù)雜形狀缺陷可選用多頻探頭。

晶片尺寸會(huì)影響到近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度及波束指向性，因此對(duì)定量也有一定的影響。

03工件的影響

（1）表面粗糙度

工件表面粗糙，不僅影響到探頭的耦合效果，而且由于表面凹凸不平，使聲波進(jìn)入工件的時(shí)間產(chǎn)生差異，當(dāng)凹槽深度為 λ/2時(shí)，則進(jìn)入工件的聲波相位正好相反，使進(jìn)入工件的聲波相互干擾形成分叉，從而使缺陷定位困難。

（2）表面形狀

曲面工件探傷時(shí)，探頭與工件接觸有兩種情況。一種是平面與曲面接觸，這時(shí)為點(diǎn)或線接觸，握持不當(dāng)，探頭折射角容易發(fā)生變化，另一種是將探頭斜楔磨成與工件外表面相吻合的曲面，探頭與工件曲面接觸，這時(shí)折射角和聲束形狀將發(fā)生變化，會(huì)使缺陷定位、定量誤差增加。

（3）工件材質(zhì)

工件的材料對(duì)缺陷的影響主要是聲速和內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)工件與試塊的聲速不同時(shí)，就會(huì)使探頭的K值發(fā)生變化。另外，工件內(nèi)應(yīng)力較大時(shí)，將使聲波的傳播速度和方向發(fā)生變化，都會(huì)影響到缺陷的定位。

（4）工件溫度

探頭的K值一般是在室溫下測(cè)定的。當(dāng)探測(cè)的工件溫度發(fā)生變化時(shí)，工件中的聲速發(fā)生變化，使探頭的折射角隨之發(fā)生變化，從而影響缺陷定位。

（5）工件邊界

當(dāng)缺陷靠近工件邊界時(shí)，由于側(cè)壁反射波與直接入射波在缺陷處產(chǎn)生干涉，使聲場(chǎng)聲壓分布發(fā)生變化，聲束軸線發(fā)生偏離，使缺陷定位誤差增加。為了減少側(cè)壁的影響，宜選用頻率高、晶片直徑大的指向性好的探頭探測(cè)或橫波探測(cè)。必要時(shí)還可采用試塊比較法來(lái)定量，以便提高定量精度。

（6）缺陷情況

工件內(nèi)缺陷方向也會(huì)影響缺陷定位。缺陷傾斜時(shí)，擴(kuò)散波束入射至缺陷時(shí)回波較高，而定位時(shí)就會(huì)誤認(rèn)為缺陷在軸線上，從而導(dǎo)致定位不準(zhǔn)。

04操作人員的影響

（1）儀器聲速和延遲校準(zhǔn)

橫波聲速校準(zhǔn)時(shí)一般在試塊上進(jìn)行，當(dāng)工件與試塊的聲速不同時(shí)，儀器的時(shí)基線比例發(fā)生變化，影響缺陷定位精度。另外，調(diào)節(jié)延遲時(shí)，若回波前沿沒有對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)水平刻度或讀數(shù)不準(zhǔn)，也會(huì)使缺陷定位誤差增加。

（2）入射點(diǎn)、K值

橫波探測(cè)時(shí)，當(dāng)測(cè)定探頭的入射點(diǎn)、K值誤差較大時(shí)，也會(huì)影響缺陷定位。

（3）定位方法不當(dāng)

橫波周向探測(cè)圓柱筒形工件時(shí)，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(huì)增加。

在超聲波探傷檢測(cè)中，影響缺陷定位、定量評(píng)定的因素有很多，這就要求探傷工作人員在工作中不斷的把檢測(cè)出的缺陷與理論缺陷相對(duì)比，在工作中不斷的積累經(jīng)驗(yàn)，從而對(duì)缺陷更準(zhǔn)確的進(jìn)行定量、定性分析評(píng)判。