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超声波在探伤中主要因素

1、探头的影响

  • 声束偏离:无论是垂直入射还是倾斜入射探伤,都假定波束轴线与探头晶片几何中心重合,而实际上这两往往难以重合。当实际声束轴线偏离探头几何中心轴线较大时,缺陷定位精度定会下降。
  • 探头双峰: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。
  • 斜楔磨损:横波探头在探伤过程中,斜楔将会磨损。当操作者用力不均时,探头斜楔前后磨损不同。当斜楔前面磨损较大时,折射角减小,探头K值减小。当斜楔后面磨损较大时,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,影响缺陷定位。

2、仪器的影响

  • 仪器的水平线性:仪器水平线性的好坏对缺陷定位有一定的影响。当仪器水平线性不佳时,缺陷定位误差大。
  • 仪器水平刻度精度:对于模拟机来讲,仪器时基线比例是根据示波屏上水平刻度值来调节的,当仪器水平刻度不准时,缺陷定位误差增大。

3、探伤人员操作因素影响

  • 仪器时基线比例:仪器时基线比例一般在试块上调节,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,调节比例时,回波前沿没有对准相应水平刻度或读数不准。使缺陷定位误差增加。
  • 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。
  • 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。


 

4、工件的影响

  • 工件表面的粗糙度:工件表面粗糙,不仅耦合不良,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,这样就犹如一个正负交替变化的次声源作用在工件上,使进入工件的声波互相干涉成分叉,如下图所示,从而使缺陷定位困难。

工件表面形状:探测曲面工件时,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,影响缺陷定位。

  • 工件材质:工件材质对缺陷定位的影响可从声速和内应力两个方面来讨论。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。当应力方向与波的传播方向一致时,若应力为压缩应力,则应力作用使试件弹性增加,这时声速加快。反之,若应力为拉伸应力,则声速减慢。当应力与波的传播方向不一致时,波动过程中质点拔地而起轨迹受应力干扰,使波的传播方向产生偏离,影响缺陷定位。
  • 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,如下图所示。下图中曲线表示β=45°的探头折射角变化情况。当温度低于20°时,β<45°。当温度高于20°时,β>45°。
  • 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。
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