《超声波探伤》课件.ppt

超声波探伤欢迎参加超声波探伤技术专业课程。本课程将全面介绍超声波探伤技术的理论基础、设备原理、检测方法及实际应用，旨在培养具备专业超声波探伤技能的技术人员。超声波探伤作为一种先进的无损检测技术，广泛应用于机械制造、石油化工、电力、航空航天、铁路交通等众多行业，对保障工业安全生产、提高产品质量具有重要意义。通过本课程学习，您将系统掌握超声波探伤的基本原理、设备操作、缺陷识别与评定、数据分析等核心知识与技能，为实际工作打下坚实基础。

超声波基础知识声波基础声波是一种机械波，通过介质中的质点振动传播。其主要特性包括频率、波长、波速和振幅，这些参数共同决定了声波的物理特性。频率范围声波按频率可分为次声波(＜20Hz)、可听声波(20Hz-20kHz)和超声波(＞20kHz)。人耳无法听到超声波，但其在工业检测中有独特应用。超声波分类工业超声波探伤通常使用0.5-25MHz频率范围，根据用途可分为功率型和探测型超声波，探伤技术主要采用探测型超声波。超声波探伤利用超声波频率高、穿透能力强、方向性好等特点，实现对材料内部缺陷的无损检测。了解声波基础知识对掌握超声波探伤技术至关重要。

超声波的传播原理介质中的声传播超声波在固体介质中以机械振动形式传播，传播速度取决于介质的弹性模量与密度。不同于电磁波，超声波必须依赖介质传播，真空中无法传播。反射现象当超声波遇到两种声阻抗不同介质的界面时，部分能量会被反射回来。反射强度取决于两种介质的声阻抗差异，这是超声波探伤的基本原理。折射与散射超声波通过界面时会发生折射现象，改变传播方向。当遇到尺寸小于或接近波长的不均匀体时，会产生散射，使声能向各个方向传播。理解超声波传播规律对正确解读探伤信号至关重要。在实际探伤过程中，反射波信号携带的缺陷信息是我们判断材料内部结构的重要依据。

超声波在材料中的传播材料纵波速度(m/s)横波速度(m/s)声阻抗(kg/m2·s)钢5900323045.6×10?铝6320313017.0×10?铜4700226041.6×10?水1480-1.48×10?空气343-0.0004×10?超声波在不同材料中传播速度各异，主要取决于材料的弹性特性和密度。金属材料中的传播速度通常远高于液体和气体，这也是为什么在金属探伤时需要使用耦合剂消除空气间隙。超声波在传播过程中会发生损耗与衰减，主要原因包括散射损耗、吸收损耗和几何扩散损耗。材料的晶粒尺寸、杂质含量、温度等因素都会影响衰减程度，这对探伤深度和灵敏度有直接影响。

超声波与缺陷的相互作用缺陷类型影响不同类型的缺陷对超声波有不同的作用效果：平面型缺陷(如裂纹)：产生较强的镜面反射，信号尖锐体积型缺陷(如气孔)：产生散射反射，信号较弱但宽层状缺陷(如夹杂)：产生多次反射，信号复杂缺陷的大小、形状、取向和位置都会影响回波信号的特征。回波信号特征缺陷回波信号的特征分析是超声波探伤的核心：信号幅度：反映缺陷大小和反射能力时程位置：表示缺陷的深度位置信号宽度：反映缺陷的尺寸特征信号形态：指示缺陷的类型和形状专业探伤人员需通过这些特征综合判断缺陷性质。超声波与缺陷相互作用产生的声学现象是探伤技术的理论基础。通过正确解读这些相互作用所产生的信号特征，可以准确评估材料内部缺陷的类型、位置和严重程度。

超声波探伤的历史与发展11930年代苏联科学家S.Y.Sokolov首次提出将超声波用于检测金属内部缺陷的概念，开创了超声波无损检测的先河。21940年代美国科学家Firestone和德国科学家Sproule分别开发了脉冲回波超声探伤技术，奠定了现代超声波探伤的基础。31960-1980年代A/B/C扫描技术相继出现，推动了超声成像技术的发展。超声波探伤仪从模拟向数字化转变，设备更加便携、精确。41980年代至今相控阵技术、TOFD技术相继应用于工业检测，计算机辅助分析系统大幅提高了检测效率和准确性。人工智能与自动化技术进一步推动行业发展。超声波探伤技术经过近百年的发展，已从简单的检测手段发展为融合多学科的综合技术体系。随着材料科学、电子技术和计算机技术的进步，超声波探伤设备和方法不断革新，检测能力和精度持续提高。

超声波探伤的优势非破坏性检测超声波探伤最显著的优势是完全不破坏被检材料。检测过程中只需在表面施加耦合剂，不会对工件造成任何损伤，检测后工件仍可正常使用，极大节约了检测成本。高灵敏度超声波探伤可检测极小的缺陷，对裂纹类缺陷特别敏感。在理想条件下，可探测到波长1/10甚至更小的缺陷，远优于其他多数无损检测方法。穿透能力强超声波可以穿透厚达数米的金属材料，实现深层缺陷检测。这使得超声波探伤在大型铸件、锻件和厚壁压力容器检测中具有无可替代的优势。实时检测与自动化现代超声波探伤设备可实现实时数据采集和分析，支持自动化和在线检测，适应工业自动化生产需