無損檢測中超聲探傷技術(shù)的應(yīng)用

趙海燕 落寶龍 張雨生

(內(nèi)蒙古包頭市包鋼鋼聯(lián)無縫鋼管廠,內(nèi)蒙古包頭 014010)

無損檢測中超聲探傷技術(shù)的應(yīng)用

趙海燕 落寶龍 張雨生

(內(nèi)蒙古包頭市包鋼鋼聯(lián)無縫鋼管廠,內(nèi)蒙古包頭 014010)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,我國的超聲檢測技術(shù)已經(jīng)得到了長足的發(fā)展,對于各項勘測、科研以及建筑等方面的發(fā)展起著積極的推動作用?，F(xiàn)代檢測技術(shù)要求檢測過程不損傷檢測對象的內(nèi)部結(jié)構(gòu),因此出現(xiàn)了無損檢測技術(shù),無損檢測中的超聲探傷技術(shù)具有精度高、速度快等特點,因此具有廣闊的發(fā)展前景,本文就無損檢測中超聲探傷技術(shù)的應(yīng)用進行探究。

無損檢測 超聲探傷技術(shù) 應(yīng)用

超聲無損檢測技術(shù)的出現(xiàn)是檢測技術(shù)的一次變革，改變了傳統(tǒng)檢測方式，極大的提高了檢測效率。在過去的幾十年里，我國的超聲無損檢測技術(shù)獲得了長足的發(fā)展，在材料檢驗以及結(jié)構(gòu)檢驗中成為使用最廣泛的檢測技術(shù)。該項檢測技術(shù)畢竟不會對使用者的身體健康造成傷害，還能夠保護檢測對象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，檢測效果精確，能夠在短時間內(nèi)獲得檢測結(jié)果，有助于各項檢測項目的有效展開。

1 超聲探傷原理

超聲探傷無損檢測是眾多無損檢測中的一種，利用超聲探傷無損檢測技術(shù)能夠在保證探測對象內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對探測對象的各項檢測參數(shù)詳細分析，分析材料內(nèi)部可能存在的各項缺陷(氣泡、廢渣、裂紋等)的形狀、分布位置、大小等，并通過其高靈敏度及穿透力對材料內(nèi)部的異常結(jié)構(gòu)進行科學(xué)分析，簡化了故障處理方式，提高了效率。

1.1 超聲探傷的基本原理

從超聲探傷的工作原理來看可以將其分為超聲反射探傷以及超聲投射探傷兩種，從效果來看，超聲反射具有更加精確的檢測結(jié)果，圖1是脈沖回波探傷儀的基本工作原理。

從圖1可以看出，脈沖回波探傷儀中的工作探頭將儀器內(nèi)部形成的超聲短波脈沖發(fā)送出來并穿透到檢測材料內(nèi)部，當(dāng)脈沖進入材料內(nèi)部遇到內(nèi)部的缺陷或者邊界后被反射回來，反射脈沖經(jīng)過脈沖回波探傷儀內(nèi)部的信號處理系統(tǒng)，最后在終端示波器上顯示出來，若實踐中聲速為已知，即可根據(jù)終端示波器的傳輸時間得知缺陷的具體情況。

1.2 探傷分類

超聲探傷的方法有許多種，按照不同的分類方式可以將其歸結(jié)為不同的探傷類型。通?？梢詫⑵浒凑赵?、耦合方式、探傷顯示方法、智能方式等進行分類。按照原理可以將超聲探傷分為共振法、反射法、穿透法，其中的反射法是利用超聲探頭直接將脈沖發(fā)射到探測對象內(nèi)部并接受反射回來的信號的一種方法，分析反射脈沖探究材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)狀況。是目前利用最為廣泛的方式。按照耦合方式分類如圖2:

圖1 脈沖回波探傷儀原理

按照探傷顯示方法的不同可以將其分為三種類型，分別是是A型顯示、B型顯示以及C型顯示。這幾種顯示方式都有自己的特點，其中A型顯示僅顯示材料內(nèi)部缺陷離參考點的距離，即缺陷深度。B型顯示主要顯示材料內(nèi)部缺陷的橫截面形狀，以此分析缺陷的具體形狀，B型顯示中，所有的參數(shù)主要利用二維坐標(biāo)對缺陷的形狀分布進行標(biāo)示，通過移動探頭能夠得到不同的現(xiàn)實圖像，便于對缺陷進行全方位觀察。C型顯示主要顯示探測對象內(nèi)部的平面圖形，與B型顯示不同的是，C型顯示是通過圖片的形式將檢測對象內(nèi)部狀況顯示出來，而B型顯示則是通過坐標(biāo)參數(shù)反應(yīng)探測對象的內(nèi)部狀況。按照智能方式可以將超聲探傷方法分為人工探傷以及自動探傷。人工探傷主要通過認為移動探頭發(fā)射脈沖，自動探傷中的探頭移動是自動進行的。從設(shè)備上來說，自動探傷需要更加先進的技術(shù)支持。

2 無損檢測中超聲探傷技術(shù)的應(yīng)用

無損檢測中超聲探傷技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，在運用方式上基本大同小異，本文以超聲探傷技術(shù)在機車檢測方面以及土木建筑方面的應(yīng)用進行分析。

2.1 無損檢測中超聲探傷技術(shù)在機車檢測方面的應(yīng)用

鐵路是我國目前主要交通運輸方式之一，對我國的交通事業(yè)發(fā)展以及民生工程起著積極地推動作用。機車檢測關(guān)乎到眾多乘客的生命財產(chǎn)安全，必須依靠可靠的檢測技術(shù)。因此無損檢測中超聲探傷技術(shù)在機車檢測中得到了廣泛應(yīng)用。

無損檢測中超聲探傷技術(shù)機車檢測中的應(yīng)用主要是對高速鋼軌的檢測、車輪的檢測、輪輞缺陷檢測。

高速鋼軌會由于受到列車長時間的運行其內(nèi)部會出現(xiàn)一些缺陷，及時發(fā)現(xiàn)并消除這些缺陷能夠有效保證乘車人員的生命財產(chǎn)安全。對鋼軌的檢測一般包括踏面剝離及剝離前期檢測;踏面表面及近表面裂紋檢測[1]。高速鋼軌的檢測主要利用超聲脈沖反射原理。在檢測過程中通常利用電磁超聲探傷技術(shù)向車輪與鋼軌接觸面發(fā)射電磁脈沖，發(fā)射的脈沖會沿著接觸面逐漸向下擴散。脈沖在鋼軌內(nèi)部會不斷延伸。當(dāng)鋼軌內(nèi)部介質(zhì)均勻時脈沖信號平穩(wěn)，若鋼軌內(nèi)部出現(xiàn)缺陷，脈沖信號會發(fā)生相應(yīng)的反應(yīng)并通過反射信號將缺陷狀況呈現(xiàn)出來。技術(shù)人員根據(jù)反射信號判斷缺陷的位置及深度，對其進行定位并分析缺陷的具體情況，做出針對性處理。

圖2 耦合方式分類探傷圖

············

無損檢測中超聲探傷技術(shù)對機車車輪的檢測通過探頭向車輪發(fā)射電磁脈沖，擴散范圍呈圓周形，脈沖在傳播過程中損耗較小。脈沖在接觸面的傳播的過程中沿著車輪的弧形向兩側(cè)展開，并沿著車輪的圓周在傳播一周后回到探頭位置，該檢測過程是周期性的，能夠?qū)囕嗊M行多次檢驗，提高檢驗效果。

2.2 無損檢測中超聲探傷技術(shù)在土木建筑方面的應(yīng)用

土木建筑往往需要保證建筑的強度，尤其是結(jié)構(gòu)性混凝土的強度對建筑整體的結(jié)構(gòu)性能影響重大。對混凝土的抗壓及抗拉強度檢驗主要通過脈沖在混凝土材料中的傳播參數(shù)相關(guān)性來判斷。研究表明，脈沖在混凝土材料中的傳播速度越快混凝土的彈性模量就越大，即混凝土材料的強度越大。對混凝土強度的檢測可以利用探頭將超聲波發(fā)射到材料內(nèi)部，并將得到的參數(shù)繪制成圖，研究其強度分布是否合理。

利用無損檢測中超聲探傷技術(shù)檢測土木建筑內(nèi)部可能出現(xiàn)的裂縫也是目前常用的方法之一。由于建筑內(nèi)部由于應(yīng)力作用可能出現(xiàn)一些表面難以觀察到的缺陷，因此可以利用無損檢測中超聲探傷技術(shù)在結(jié)構(gòu)內(nèi)部傳播的穩(wěn)定性判斷其結(jié)構(gòu)是否出現(xiàn)異常。另外還可利用超聲波速度對土木建筑的厚度進行測量。

3 結(jié)語

無損檢測中超聲探傷技術(shù)在各項檢測中的運用越來越廣泛，其改變了傳統(tǒng)檢測技術(shù)大費周折的操作過程，降低對檢測對象的損壞，不僅檢測效率高，還能節(jié)省更多的人力物力，提高安全性，無損檢測中超聲探傷技術(shù)在未來的應(yīng)用前景必將更加光明。

[1]朱曉恒.超聲探傷技術(shù)在無損檢測中的應(yīng)用[J].測控技術(shù),2010. 5:112-116.

[2]于四海.超聲探傷技術(shù)在無損檢測中的應(yīng)用[J].中華民居,2013. 4:297-298.