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《超声波探伤技术》课件.ppt

发布:2025-04-01约1.85万字共10页下载文档
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超声波探伤技术超声波探伤技术是一种广泛应用于工业领域的无损检测方法,利用超声波在材料中传播的特性来检测材料内部的缺陷、不连续性和结构变化。该技术以其高精度、高效率和无污染的特点,已成为现代工业质量控制中不可或缺的重要手段。本课程将系统介绍超声波探伤技术的基本原理、设备构成、操作方法、应用领域以及最新的技术发展,帮助您全面掌握这一关键检测技术的理论与实践。

目录1第一部分:超声波基础知识超声波概念、物理特性、波的传播、波类型、反射与折射、衰减2第二部分:超声波探伤原理基本原理、脉冲反射法、穿透法、共振法、衍射时差法、相控阵技术3第三部分:超声波探伤设备探伤仪、探头类型、耦合剂、标准试块4第四部分:应用与方法各类材料检测应用、A/B/C/S扫描、全聚焦方法、数据分析、标准规范、局限性、发展趋势、实践案例

第一部分:超声波基础知识1超声波定义超声波是频率高于20千赫兹的声波,超出了人类听觉范围。在工业探伤中,通常使用的频率范围为0.5-25兆赫兹。2基本物理特性超声波具有方向性好、穿透能力强、波长短等特点,这些特性使其成为理想的材料内部检测工具。3传播特性超声波在不同介质中以不同速度传播,在固体中能以纵波和横波形式传播,并在界面处发生反射和折射现象。4探伤应用基础超声波探伤技术正是基于这些物理特性,通过分析超声波在材料中传播的行为来检测内部缺陷。

什么是超声波?定义超声波是指频率超过20kHz的机械波,其频率高于人类听觉上限。在工业探伤应用中,常用的超声波频率范围通常为0.5MHz至25MHz。产生方式超声波主要通过压电效应产生。当电脉冲作用于压电晶体(如石英、锆钛酸铅等)时,晶体会发生机械振动,从而产生超声波。工业应用在工业领域,超声波被广泛应用于材料内部缺陷检测、厚度测量、焊缝质量评估等方面,成为现代工业中重要的无损检测手段之一。

超声波的物理特性波长与频率超声波的波长与频率成反比,频率越高,波长越短。波长决定了可检测到的最小缺陷尺寸,通常能够检测到不小于半个波长的缺陷。声速超声波在不同介质中的传播速度不同,与介质的弹性模量和密度有关。例如,在钢中的纵波速度约为5900m/s,在铝中约为6300m/s。声阻抗声阻抗是材料密度与声速的乘积,决定了超声波在界面处的反射和透射情况。声阻抗差异越大,反射越强烈。方向性超声波具有良好的方向性,能够形成集中的声束,这有利于精确定位缺陷。频率越高,方向性越好。

超声波在材料中的传播入射超声波从探头通过耦合剂进入被检材料,开始在材料内部传播。入射角度和耦合情况直接影响探伤效果。传播在材料内部,超声波会沿特定方向传播,传播路径受材料性质和结构影响。在传播过程中,能量逐渐衰减。遇到界面当超声波遇到材料内部的界面(如缺陷、夹杂物或背壁)时,会发生反射、折射或散射现象。返回接收反射波返回到探头表面,被转换为电信号。通过分析这些信号的时间、强度和特征,可判断材料内部状况。

纵波与横波纵波纵波是质点振动方向与波传播方向平行的波,也称为压缩波。纵波在固体、液体和气体中都能传播,是最常用的探伤波型。纵波的传播速度较快,在钢中约为5900m/s。使用直探头时主要产生纵波。横波横波是质点振动方向与波传播方向垂直的波,也称为切变波。横波只能在固体中传播,不能在液体和气体中传播。横波的传播速度约为纵波的一半,在钢中约为3200m/s。使用斜探头时会产生横波。应用对比在实际探伤中,纵波适用于厚度测量和垂直缺陷检测,横波则有利于检测平行于表面的缺陷和焊缝检测。合理选择波型对提高探伤效果至关重要。有时会同时利用两种波型进行综合判断。

超声波的反射与折射反射原理当超声波遇到两种声阻抗不同的介质界面时,部分能量会被反射回来。反射系数取决于两种材料的声阻抗差异。1折射现象超声波斜入射到界面时,会发生折射,改变传播方向。根据斯涅尔定律,入射角与折射角的正弦之比等于两种介质中声速之比。2模式转换当纵波斜入射到固体界面时,反射和折射波中既有纵波也有横波,这种现象称为模式转换,在探伤中需要考虑其影响。3探伤应用反射原理是脉冲反射法探伤的基础,而折射和模式转换则被应用于斜探头设计和复杂构件的检测策略中。4

超声波的衰减散射衰减当超声波遇到材料中的晶界、夹杂物或微小缺陷时,会发生散射现象,导致能量损失。散射衰减与材料晶粒大小和波长的关系密切,晶粒越大或频率越高,散射衰减越明显。吸收衰减超声波在传播过程中,部分机械能转化为热能,这种现象称为吸收衰减。吸收衰减与材料特性和频率有关,频率越高,吸收衰减越大。在高分子材料中尤为显著。发散衰减超声波的能量会随着传播距离的增加而发散,导致单位面积上的能量密度降低。这种几何扩散导致的衰减与波束形状和传播距离有关,是不可避免的物理现象。

第二部分:超声波探伤原理1检测结果分析根据回波特征判断缺陷2回波接收与转

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