超声波探伤中影响缺陷定量的因素

 

　　在超声波探伤中，能够快速、准确的找到缺陷的位置，并且判断其形状、大小、类型等特征是非常必要的，定位精度的高低，误差的大小对整个超声波探伤结果的可信度及准确性起着决定性作用，在此简单的对影响缺陷定量的因素进行一下概括。

 

　　01  仪器影响因素

 

　　

 

　　（1）水平线性

 

　　水平线性也称时基线性或扫描线性,是指探伤仪扫描线上显示的反射波距离与反射体距离成正比的程度。仪器水平线性的好坏直接影响测距精度，进而影响缺陷定位。

 

　　（2）垂直线性

 

　　垂直线性也称放大线性或幅度线性,是指探伤仪屏幕上反射波高度与接收信号电压成正比的程度。仪器垂直线性的好坏直接影响缺陷定量精度。

 

　　02  探头的影响

 

　　

　　（1）声束偏离

 

　　探头实际主声束与其理论几何中心轴线的偏离程度称为主声束的偏离。探伤时无论是垂直入射还是倾斜入射，理论上来说波束中心和探头晶片几何中心应当重合，而在实际应用中，波束轴线与晶片几何中心线都会有一定的偏差，所以在探伤前应对波束的偏离情况进行测量，以便对测量结果进行修正，以提高定位精度。

 

　　（2）探头双峰

 

　　平行移动探头，同一反射体产生两个波峰的现象称为双峰。一般探头发射的声场只有一个主声束，远场区轴线上声压最高，但有些探头性能不佳，存在两个主声束，发现缺陷时，不能判定是哪个主声束发现的，因此也就难以确定缺陷的实际位置，这样的探头应在采购时加以挑选。

 

　　（3）楔块磨损

 

　　横波探头在探伤过程中，楔块将会磨损，而当操作者用力不均时，会造成探头楔块前后磨损程度不同。楔块前面磨损较大时，折射角减小，探头K值减小。楔块后面磨损较大时，折射角增大，K值也增大。此外，探头磨损还会使探头入射点发生变化，进而影响缺陷定位。因此在探伤过程中如发现探头有磨损时，应及时对探头参数进行校准。

 

　　（4）探头指向性

 

　　探头半扩散角小，指向性好，缺陷定位误差小，反之定位误差大。

 

　　（5）探头形式和晶片尺寸

 

　　不同位置不同方向上的缺陷，应该使用不同形式的探头，从而使定量误差变小。例如锻件，钢板等，其缺陷多与探测面平行，适合使用纵波直探头；焊缝上危险性较大的缺陷多数与探测面垂直，宜用横波探头；对工件表面缺陷，宜用表面波探头；针对近表面缺陷，适合使用分割式双晶探头；对复杂形状缺陷可选用多频探头。

 

　　晶片尺寸会影响到近场区长度及波束指向性，因此对定量也有一定的影响。

 

　　03  工件的影响

 

　　

 

　　（1）表面粗糙度

 

　　工件表面粗糙，不仅影响到探头的耦合效果，而且由于表面凹凸不平，使声波进入工件的时间产生差异，当凹槽深度为 λ/2时，则进入工件的声波相位正好相反，使进入工件的声波相互干扰形成分叉，从而使缺陷定位困难。

 

　　（2）表面形状

 

　　曲面工件探伤时，探头与工件接触有两种情况。一种是平面与曲面接触，这时为点或线接触，握持不当，探头折射角容易发生变化，另一种是将探头斜楔磨成与工件外表面相吻合的曲面，探头与工件曲面接触，这时折射角和声束形状将发生变化，会使缺陷定位、定量误差增加。

 

　　（3）工件材质

 

　　工件的材料对缺陷的影响主要是声速和内应力，当工件与试块的声速不同时，就会使探头的K值发生变化。另外，工件内应力较大时，将使声波的传播速度和方向发生变化，都会影响到缺陷的定位。

 

　　（4）工件温度

 

　　探头的K值一般是在室温下测定的。当探测的工件温度发生变化时，工件中的声速发生变化，使探头的折射角随之发生变化，从而影响缺陷定位。

 

　　（5）工件边界

 

　　当缺陷靠近工件边界时，由于侧壁反射波与直接入射波在缺陷处产生干涉，使声场声压分布发生变化，声束轴线发生偏离，使缺陷定位误差增加。为了减少侧壁的影响，宜选用频率高、晶片直径大的指向性好的探头探测或横波探测。必要时还可采用试块比较法来定量，以便提高定量精度。

 

　　（6）缺陷情况

 

　　工件内缺陷方向也会影响缺陷定位。缺陷倾斜时，扩散波束入射至缺陷时回波较高，而定位时就会误认为缺陷在轴线上，从而导致定位不准。

 

　　04  操作人员的影响

 

　　

 

　　（1）仪器声速和延迟校准

 

　　横波声速校准时一般在试块上进行，当工件与试块的声速不同时，仪器的时基线比例发生变化，影响缺陷定位精度。另外，调节延迟时，若回波前沿没有对准相应水平刻度或读数不准，也会使缺陷定位误差增加。

 

　　（2）入射点、K值

 

　　横波探测时，当测定探头的入射点、K值误差较大时，也会影响缺陷定位。

 

　　（3）定位方法不当

 

　　横波周向探测圆柱筒形工件时，缺陷定位与平板不同，若仍按平板工件处理，那么定位误差将会增加。

 

　　在超声波探伤检测中，影响缺陷定位、定量评定的因素有很多，这就要求探伤工作人员在工作中不断的把检测出的缺陷与理论缺陷相对比，在工作中不断的积累经验，从而对缺陷更准确的进行定量、定性分析评判。