現(xiàn)場(chǎng)超聲波檢測(cè)操作過(guò)程中的易誤之處分析

肖成珺 趙俊生

摘要：超聲檢測(cè)結(jié)果的正確性和有效性，不僅取決于所采用的技術(shù)和裝備的先進(jìn)水平，更是依賴(lài)于檢測(cè)人員的技能水平、判斷能力和動(dòng)手操作能力，如檢測(cè)人員對(duì)儀器工作性能的熟練程度，DAC曲線(xiàn)的校正以及耦合處理和傳輸修正等。因此，辨識(shí)和挖掘在超聲檢測(cè)操作過(guò)程中操作人員應(yīng)具備的業(yè)務(wù)素質(zhì)和易影響檢測(cè)結(jié)果的操作失誤，對(duì)提升超聲檢測(cè)結(jié)果的正確率具有重要意義。

關(guān)鍵詞：超聲波;缺陷;誤判;無(wú)損檢測(cè)

引言：

超聲檢測(cè)（Ultrasonic Testing，UT），也叫超聲波檢測(cè)，是利用超聲波對(duì)工件的缺陷進(jìn)行檢測(cè)的一種無(wú)損檢測(cè)方法。超聲波是聲波的一種，是機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中傳播而形成的波動(dòng)，通常其波動(dòng)頻率處于20到1000 kHZ，人耳不可聞。超聲波在固體中傳輸時(shí)能量損失很小，探測(cè)深度大，而且在異質(zhì)界面上會(huì)發(fā)生反射、折射現(xiàn)象，如通過(guò)金屬材料中的氣孔、裂紋、分層等缺陷（缺陷中有氣體）或夾雜有其它異質(zhì)材料的部分，通過(guò)儀器捕捉這些反射和折射的信號(hào)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)材料缺陷的檢測(cè)。在超聲檢測(cè)實(shí)踐過(guò)程中，當(dāng)超聲波檢測(cè)儀振動(dòng)的超聲發(fā)射晶片被耦合到待測(cè)工件上時(shí)，在工件內(nèi)形成超聲波，并以一定的速度向工件內(nèi)部傳播。當(dāng)超聲波遇到缺陷或工件底面時(shí)，就會(huì)引起反射，反射后的超聲波返回到晶片，并被晶片轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)在顯示器中顯示出來(lái)，從而應(yīng)用物理學(xué)原理對(duì)電脈沖信號(hào)進(jìn)行分析研究，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的宏觀缺陷檢測(cè)和辨識(shí)，明確缺陷在工件中的深度、位置和形狀。

一、被檢工件問(wèn)題

焊接是特種設(shè)備制造和加工過(guò)程中不可或缺的步驟，然而制造安裝過(guò)程中對(duì)工件的焊接接頭實(shí)際型式結(jié)構(gòu)與理論型式存在一定的差異，這些型式或多或少的都會(huì)給檢測(cè)帶來(lái)影響，必須要對(duì)焊接接頭結(jié)構(gòu)型式加以重視。這也會(huì)對(duì)超聲檢測(cè)的實(shí)施提出不同的要求。

二、檢測(cè)靈敏度從實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化到檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)而發(fā)生的問(wèn)題

保證實(shí)驗(yàn)室儀器調(diào)整的檢測(cè)靈敏度與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)信號(hào)的評(píng)價(jià)在同一水平上進(jìn)行，這是檢測(cè)有效與否的根本問(wèn)題。然而影響檢測(cè)靈敏度的因素較多，即使是精確的對(duì)工件作傳輸修正，仍然難以使之保持同一水平，如工件表面上刷涂的耦合劑薄厚不均勻，操作過(guò)程中剛開(kāi)始和結(jié)束時(shí)壓力不一樣，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)校正試塊的聲速與現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中的被檢工件（材質(zhì)，溫度）聲速不同等，均會(huì)導(dǎo)致超聲檢測(cè)信號(hào)在儀器上對(duì)距離的顯示不準(zhǔn)確。

三、偽缺陷的識(shí)別

了解產(chǎn)品制造工藝的過(guò)程和潛在的缺陷的種類(lèi)，對(duì)預(yù)判缺陷產(chǎn)生的位置和形狀具有重要意義，也對(duì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果具有重要影響。缺陷的排偽識(shí)別，多產(chǎn)生在鍛件與焊縫中，管板很少遇到。因此，在所有現(xiàn)場(chǎng)排偽識(shí)別缺陷的辦法中，一般不推薦用手指沾油拍打工件的做法，其原因是：

1） 二次底波在返回聲程上的任意一點(diǎn)被觸到時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生波幅下降，而觸摸點(diǎn)并非發(fā)生反射之處。

2） 橫波入射之處，用手指拍打，波幅也會(huì)下降，遇到原因不明且不可理解的回波，要考慮：○1聲程擴(kuò)散;○2反射方向改變; ○3波形轉(zhuǎn)換自第二標(biāo)記點(diǎn)后加上方向改變。這里將形狀反射、側(cè)面干擾、變形遲到波等不是工件的真實(shí)不連續(xù)信號(hào)統(tǒng)稱(chēng)為偽缺陷。

3） 所有的偽缺陷信號(hào)不具有第二檢測(cè)位置的重復(fù)性，這是判斷偽缺陷的第一準(zhǔn)則，也是現(xiàn)場(chǎng)最易操作、最簡(jiǎn)單、最有利的識(shí)別方法。真實(shí)的缺陷信號(hào)一般都具有第二方向上的重現(xiàn)性。因此，在進(jìn)行超聲檢測(cè)時(shí)，只需要把握住一次波信號(hào)進(jìn)行分析，而在焊縫檢測(cè)時(shí)，一次波信號(hào)只要出現(xiàn)在工件上的檢測(cè)范圍時(shí)，就可以認(rèn)定必有工件上的缺陷與之相對(duì)應(yīng)，若第一次波信號(hào)發(fā)生于第一標(biāo)記點(diǎn)及二次聲程范圍時(shí)，也存在著排偽識(shí)別認(rèn)定的問(wèn)題。

4） 在第一聲程上除了聲束擴(kuò)散，形狀反射和缺陷多次反射，不會(huì)發(fā)生變形波。

在增益比較高的情況下，即使工件無(wú)缺陷，也會(huì)出現(xiàn)干擾波，這是因?yàn)榭v波直探頭的聲束并非單一發(fā)射縱波，且液體介質(zhì)理論不適于固體彈性介質(zhì)，縱波直探頭也發(fā)射低振幅的橫波和斜射縱波，這是干擾波的來(lái)源。如果在第一聲程某位置上沒(méi)有值得分析的回波信號(hào)，而在第二聲程相應(yīng)位置的回波，就可以認(rèn)為它是偽缺陷波。

5） 油膜反射及爬波，表面波造成的棱角及焊道表面的反射，從屏幕所示反射波的二倍距離（按聲程折算），沿探頭前的表面上自遠(yuǎn)而近的順序抹去，就可以看到波形下降，并同時(shí)判斷發(fā)生反射的位置。

四、缺陷波形

真實(shí)存在的缺陷，都能在工件的結(jié)構(gòu)方式中找到形成原因。而假定存在的缺陷，都不具有結(jié)構(gòu)上在該處形成缺陷的可能。當(dāng)對(duì)焊接接頭結(jié)構(gòu)了如指掌時(shí)，就可以免去測(cè)量，可以參看其它教材，能對(duì)屏幕上的反射波進(jìn)行正確解釋?zhuān)犯笤吹某潭缺砻鳈z測(cè)人員的技術(shù)水平。推薦觀察長(zhǎng)、寬、高（厚度方向）動(dòng)態(tài)波形包絡(luò)圖是確定缺陷特征的指南。

五、人員操作的情緒影響

從心理角度來(lái)講，人的感覺(jué)處理是單通道的，檢測(cè)人員在手工操作的同時(shí)，不但要觀察屏幕，注意回波的位置、波高，還要不斷變更波高區(qū)域，評(píng)價(jià)缺陷，同時(shí)處理這些涌入的信息，人的思維不能全部響應(yīng)，心理學(xué)的研究成果指出，人處理信息的速率是一定的，且隨人的個(gè)體差別很大，涌入的信息太多，不但處理結(jié)果發(fā)生失誤，還容易造成疲勞和煩躁，在人的潛意識(shí)中造成一種抵觸，這時(shí)就會(huì)發(fā)生正確和錯(cuò)誤顛倒的現(xiàn)象，在長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有輸入信息時(shí)，也會(huì)使人的注意力轉(zhuǎn)移分散，同樣對(duì)信息產(chǎn)生視而不見(jiàn)的結(jié)果。操作人員常見(jiàn)的易發(fā)生差錯(cuò)的情況有：○1工作時(shí)間長(zhǎng)，且環(huán)境過(guò)于單調(diào)無(wú)聲或過(guò)于嘈雜時(shí);○2產(chǎn)生少量干擾波并且不斷變化時(shí);○3陽(yáng)光太亮，影響屏幕亮度或在高出攀附條件不好時(shí);○4限制時(shí)間完成工作時(shí)。在人的潛意識(shí)中一旦發(fā)生工作抵觸，會(huì)首先表現(xiàn)為煩躁，因而會(huì)出現(xiàn)以下差錯(cuò)：○1視誤差;○2省略探傷范圍;○3掃查距離變寬;○4標(biāo)記缺陷位置誤差;○5找不到最大反射波幅就對(duì)信號(hào)進(jìn)行評(píng)定;○6忘記調(diào)整掃查靈敏度波幅高度區(qū)分線(xiàn)的操作。

結(jié)語(yǔ)：

超聲檢測(cè)是一種最需要經(jīng)驗(yàn)的一種方法，但經(jīng)驗(yàn)并不僅僅來(lái)源于檢測(cè)操作的經(jīng)驗(yàn)，就如射線(xiàn)評(píng)片的經(jīng)驗(yàn)不是來(lái)源于看片的多少，而來(lái)源于對(duì)缺陷的跟蹤解刨驗(yàn)證，超聲檢測(cè)的經(jīng)驗(yàn)積累也來(lái)源于對(duì)缺陷的跟蹤解刨驗(yàn)證，所以在缺陷返修的打磨消除過(guò)程中，有心的檢測(cè)人員會(huì)到現(xiàn)場(chǎng)去觀察缺陷的真實(shí)狀態(tài)，以便和自己檢測(cè)時(shí)的屏幕上的波形特征及變化特征相對(duì)照，技術(shù)的進(jìn)步由此而積累，檢測(cè)的自信心也由此而產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄭輝，林樹(shù)青.超聲檢測(cè)[M].2版北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2008.