探討超聲探傷技術(shù)在無損檢測中的應(yīng)用

左鵬

（青海省建筑建材科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，青海 西寧 810000）

0 引言

對于無損檢測技術(shù)來說，其包含的技術(shù)類型非常多，但是超聲探傷是其中一種最為重要的無損檢測技術(shù)，不僅有著非常強(qiáng)的穿透力，其設(shè)備的使用條件相對來說也比較簡單。對于超聲探傷技術(shù)來說，在實(shí)際應(yīng)用的過程中，可以在不破壞原材質(zhì)量的前提下，對材料的性能和內(nèi)部缺陷進(jìn)行全面的檢查，即使是對材料的表面裂紋或者是氣泡尺寸的分布情況進(jìn)行檢查時(shí)，都能在檢測的過程中有著非常突出、靈敏的表現(xiàn)[1]。超聲探傷技術(shù)的出現(xiàn)，將整個無損檢測技術(shù)體系推向了更高的高度，同時(shí)其操作簡單、應(yīng)用范圍廣的優(yōu)勢，也為后續(xù)無損檢測的優(yōu)化工作提供了可靠的保障。

1 超聲探傷技術(shù)的簡要介紹

1.1 技術(shù)定義

對于超聲波無損檢測技術(shù)來說，其實(shí)質(zhì)上是從超聲波檢測技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步演化而成的，在技術(shù)實(shí)操的過程中，主要可以被應(yīng)用在以設(shè)備中：耦合器；超聲波檢測器、標(biāo)準(zhǔn)試塊、探針等。通過對超聲波探傷技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)馀?、夾渣、焊接裂縫、收縮孔以及鑄件的焊接滲透性等問題進(jìn)行全面的檢查，同時(shí)還可以對這些裝置的厚度進(jìn)行有效的測量。在近些年來科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)代背景之下，超聲波無損檢測技術(shù)也在不斷地優(yōu)化和發(fā)展，至今已經(jīng)成為了材料質(zhì)量檢測和結(jié)構(gòu)安全性檢測的重要技術(shù)手段之一。而對于我國的超聲無損檢測技術(shù)的發(fā)展來說，不僅可以實(shí)現(xiàn)對材料和結(jié)構(gòu)的在線檢測，同時(shí)該技術(shù)中所應(yīng)用的超聲波，并不會對工作人員的人身安全造成威脅，同樣也不會對整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來影響，因此我國的超聲波探傷技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)階段，最常用的質(zhì)量檢測技術(shù)之一。

1.2 檢測原理

對于超聲波探傷技術(shù)來說，其技術(shù)應(yīng)用層主要涉及到兩種不同形式的反射和傳播方式。對于反射法來說，在利用其進(jìn)行無損檢測時(shí)，能夠得到精確度較高的檢測結(jié)果，例如在利用脈沖回波探傷儀進(jìn)行檢測時(shí)，脈沖發(fā)射器能夠采用超聲短波來對探頭進(jìn)行處理，使其成為試樣，此時(shí)如果被檢測的樣品存在質(zhì)量缺陷的話，其缺陷位置和返回后的邊界位置會出現(xiàn)一定大小的回波，對于信號處理系統(tǒng)來說，能夠及時(shí)掌握這些信息的變化情況，從而使樣品的缺陷得到充分的展示。同時(shí)，如果能夠?qū)υ囼?yàn)地聲速進(jìn)行準(zhǔn)確地測量，則可以參考示波器上所形成的脈沖傳播時(shí)間，來對整個試樣所存在的缺陷深度進(jìn)行判斷，從而達(dá)到無損檢測的目的[2]。

2 超聲探傷技術(shù)的探傷分類識別

2.1 按原理分類

結(jié)合實(shí)際的探傷原理，可以將具體的超聲波探傷分為以下三種形式：共振法、穿透法以及脈沖反射法，這三種方法都是通過超聲波探頭，向待檢測的物件發(fā)射脈沖波，通過對反射波的接收和分析來判斷被檢測的物件是否存在缺陷，因此還可以將檢測方法細(xì)分為底波高度法、缺陷回波法以及多次底波法等。除此之外，還可以按照耦合情況，將超聲探傷技術(shù)分為接觸法、非接觸法以及液浸法。

2.2 按探傷顯示分類

如果按照探傷顯示的特性來對超聲波探傷技術(shù)進(jìn)行分類的話，則可以將其分為A、B、C型顯示。其中對于A型探傷顯示法來說，僅僅會將缺陷的深度顯示出來；而B型探傷顯示儀，則可以將物件內(nèi)部缺陷位置的橫斷面形狀準(zhǔn)確地表示出來，此時(shí)示波器中的橫坐標(biāo)代表的是探頭在整個工件面上的位置，而縱坐標(biāo)則代表整個缺陷的深度[3]。探頭在實(shí)際工作的過程中，其沿工件的移動方向與示波管掃描線的水平移動方向是相應(yīng)地，因此要使整個圖像完整的顯示在熒光屏上，則需要優(yōu)先選用較長的余暉示波管，并且在移動的過程中，還要控制好整個探頭的移動速度；對于C型的顯示探傷儀來說，可以準(zhǔn)確顯示物件內(nèi)部缺陷問題的平面圖。

2.3 按智能方式分類

在探傷的過程中，如果使樣品或者探針移動，并且使用超聲波在其移動的過程中，自動開展缺陷檢測，并將檢測結(jié)果顯現(xiàn)出來的方法，稱為超聲波自動探傷技術(shù)。對于超聲波自動探傷來說，其具體的系統(tǒng)裝置應(yīng)包括探傷儀、探頭、夾緊機(jī)構(gòu)以及顯示裝置等。其中對于探頭的模式設(shè)置來說，一般可以分為直接接觸模式、局部浸沒模式等。其中對于直接接觸模式來說，可以對速度不大且表面光滑的物件進(jìn)行檢查，常見的有軌道、無縫鋼管等裝置；對于局部浸沒模式來說，該模式是當(dāng)前階段超聲波探傷中最合適使用的模式。

3 超聲探傷在無損檢測中的應(yīng)用

3.1 機(jī)車檢測方面的應(yīng)用

在社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的過程中，我國的鐵路事業(yè)也得到了快速的發(fā)展，鐵路運(yùn)營的線路已經(jīng)超過了105km，另外在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的推動下，鐵路也在向著高速、重載的方向轉(zhuǎn)變。在整個高速鐵路中，鋼軌的使用數(shù)量非常多，并且當(dāng)鋼軌在經(jīng)過長時(shí)間的承重使用之后，其在一定程度上肯定會出現(xiàn)不同程度的磨損，常見的磨損問題有周邊裂紋、銹蝕，而這些現(xiàn)象如果不能得到及時(shí)有效的制止，在后期使用的過程中會變得更加嚴(yán)重，進(jìn)而會對整個項(xiàng)目的運(yùn)營帶來較大的影響[4]。因此，要想從根本上使這些問題得到可靠的解決，則需要采用無損檢測技術(shù)對鋼軌的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，一旦發(fā)現(xiàn)裂縫缺陷或者是其他缺陷，當(dāng)超聲波探討一旦接觸到裂縫位置后，探頭就能夠通過無損檢測技術(shù)來將所接觸到的信息反饋出來，這樣就能夠通過探傷儀內(nèi)部的相關(guān)電路信息，來使缺陷信號得到及時(shí)的反饋，便于及時(shí)采取措施進(jìn)行處理。

3.2 在建筑和土木方面的應(yīng)用

建筑工程項(xiàng)目與一般的項(xiàng)目之間存在著較大的差別，其項(xiàng)目本身就有著一定的特殊性，因此施工現(xiàn)場本身就非常的復(fù)雜，在各方面因素的限制下，或?qū)е率┕がF(xiàn)場存在著非常多的問題。而對于超聲波檢測技術(shù)來說，可以通過混凝土自身具備的抗壓強(qiáng)度和超聲波在混凝土內(nèi)部的傳輸參數(shù)，來對混凝土自身的綜合強(qiáng)度進(jìn)行全面的檢測分析。通常來說，如果混凝土本身的彈性模量非常大的話，則意味著混凝土的強(qiáng)度等級就非常高，同期下超聲波的傳播速度也就非常的高。在經(jīng)過專家的一系列研究之后，能夠得到相應(yīng)的檢測數(shù)據(jù)，結(jié)合該數(shù)據(jù)信息可以開展非線性數(shù)學(xué)模型的擬合工作，這樣就能夠通過實(shí)驗(yàn)的方式，來使混凝土強(qiáng)度和聲速之間形成一種特定的關(guān)系。在后期檢測工作開展的過程中，就能夠通過相應(yīng)的測試工作，來使混凝土的強(qiáng)度值得到可靠的保障(詳見圖1)。

圖1 超聲回彈檢測裝置

3.3 焊接方面的檢測

在超聲相控陣技術(shù)以及B掃描實(shí)時(shí)成像技術(shù)應(yīng)用的過程中，只要有足夠數(shù)量的探頭排列并對觸發(fā)時(shí)間進(jìn)行科學(xué)的把控，并將其控制在不同的頻率范圍內(nèi)，這樣的話就能夠在一定程度上實(shí)現(xiàn)對嵌入式電阻絲電熔連接接頭的質(zhì)量檢測。并且還能夠?qū)⒊晥D像與接頭實(shí)剖圖進(jìn)行對比，及時(shí)發(fā)現(xiàn)物體中存在的缺陷，并能夠較準(zhǔn)確的確定缺陷的位置和大小。對于該技術(shù)來說，對于乙烯材質(zhì)的管電熔接頭的各類缺陷能夠有著比較好的檢出能力，且其檢測的靈敏度和檢出的準(zhǔn)確度相對來說也比較高[5]。

3.4 對焊縫等級的評定

在超聲波探傷技術(shù)的應(yīng)用下，還能夠?qū)崿F(xiàn)對焊縫內(nèi)部存在的缺陷進(jìn)行檢驗(yàn)，該種檢驗(yàn)方式一般可以分為一到四四個等級，其中等級一代表焊縫的質(zhì)量最高，而等級四代表焊縫的質(zhì)量最低。在超聲波測試的過程中，其焊縫質(zhì)量的評判主要是以距離波幅的曲線為依據(jù)，同時(shí)從缺陷回波位置的最高點(diǎn)結(jié)合焊縫缺陷的實(shí)際性質(zhì)，來對焊縫的缺陷等級進(jìn)行精確的評定。對于一級缺陷來說，是指焊縫最大的反射波幅小于等于波幅評定線的缺陷；而等級為四的缺陷，是指焊縫的最大反射波幅超過波幅評定線的缺陷。如果焊縫的缺陷，是一些具有危害性質(zhì)的裂縫時(shí)，不管波幅的尺寸是多大，都屬于等級四的缺陷范疇。對于反射波幅處于一級區(qū)域內(nèi)的非裂紋性缺陷，則都可以將其評定為一級缺陷。

4 結(jié)語

總而言之，隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，越來越多的新技術(shù)會被應(yīng)用于社會生產(chǎn)生活中，而對于現(xiàn)代化的無損檢測技術(shù)來說，就是在各種科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上，快速發(fā)展起來的。而超聲無損檢測技術(shù)作為無損檢測技術(shù)的核心組成部分，其技術(shù)的研究熱點(diǎn)主要是探頭，在技術(shù)發(fā)展的過程中，研制出靈敏度高、適應(yīng)性強(qiáng)的探頭是非常必要的。因此，在未來的發(fā)展過程中，我們要給予科學(xué)技術(shù)足夠的重視，要能夠在現(xiàn)有技術(shù)體系的基礎(chǔ)上，對超聲波無損檢測技術(shù)進(jìn)行更加深入的研究，從而推動整個無損檢測行業(yè)的快速、穩(wěn)定發(fā)展。