超聲波探傷技術(shù)是對被檢驗(yàn)部件的表面和內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行檢查的一種測試手段。這是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的超聲波探傷技術(shù)論文，僅供參考!

　　超聲波探傷技術(shù)論文篇一

　　火車車輪超聲波探傷

　　摘 要：本文介紹了火車車輪超聲波A掃描和C掃描探傷，并對C掃描探傷的原理、方法和過程進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。對于C掃描探傷的直接接觸法與水浸法兩種方法進(jìn)行了比較，水浸法探傷在探測不同取向缺陷、較薄試件、靈敏度、分辨率、探頭壽命和可靠性方面具有較大優(yōu)勢。對于超聲波A掃描和C掃描探傷的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較。

　　關(guān)鍵詞：火車車輪 超聲波探傷 C掃描

　　中圖分類號：U26 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791(2014)05(c)-0062-02

　　常規(guī)車輪檢測主要是以A掃描為主，A掃描探傷是基本的探傷方式，其采用脈沖反射幅度法檢測缺陷。A掃描只能反應(yīng)基本信息且與技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)有極大關(guān)系。常規(guī)超聲波檢驗(yàn)主要分為在線檢測和離線檢測兩種。

　　自動車輪探傷工序如圖1所示。設(shè)備采用耦合接觸法超聲波探傷，車輪內(nèi)側(cè)面和踏面分別布置一組組合式耦合接觸式雙晶探頭，聲束覆蓋各掃查面寬度。工件經(jīng)過拋丸處理后由輥道進(jìn)入檢測托輥，穩(wěn)定后工件轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)探頭對工件軸向和徑向的掃查，檢測人員觀察屏幕及各通道指示燈，發(fā)現(xiàn)有缺陷紅燈指示時切換屏幕顯示，轉(zhuǎn)動工件仔細(xì)確認(rèn)缺陷，并填寫檢驗(yàn)結(jié)果，檢查完畢，車輪經(jīng)輥道進(jìn)入下一檢測工序。

　　1 車輪超聲C掃描探傷

　　C掃描實(shí)現(xiàn)了材料檢測的自動化，使檢測結(jié)果呈直觀的圖像顯示;超聲C掃描具有良好的穿透性，對缺陷具有較高的靈敏度和可靠性;C掃描可以獲得材質(zhì)內(nèi)部缺陷、損傷的大量信息，甚至可以對工件的整體品質(zhì)做一定的質(zhì)量評估[1～2]。1956年在美國的加里福尼亞的派拉蒙研究出世界上第一臺超聲波C掃描檢測儀器，C掃描技術(shù)很快推廣應(yīng)用到材料內(nèi)部缺陷的檢測上。

　　超聲波C掃描提取垂直于聲束指定截面(即橫向截面像)的回波信息合成二維圖像，可獲取不同截面的信息，因此被廣泛應(yīng)用[3～4]，超聲C掃描過程如圖2所示。在水浸式C掃描成像中，超聲探頭得移動是二維掃描即要沿x方向掃描，又要沿z方向掃描。為獲得某一與聲束軸線垂直的斷面在y=y0的圖像，掃描聲束應(yīng)聚焦與該平面，并從換能器接收到的散射信號中選取對應(yīng)于y=y0處的信號幅度，調(diào)制圖像中與物體坐標(biāo)(x，z)相應(yīng)像素的亮度，以獲得y=y0截面的圖像。改變掃描聲束聚焦的平面，即可獲得物體不同深度的C掃描截面圖像[5]。

　　超聲C掃描技術(shù)是將超聲檢測與電腦控制系統(tǒng)相連接，利用電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、存貯、處理、圖像顯示集合在一起的技術(shù)。超聲波C掃描系統(tǒng)使用電腦控制探頭在工件上掃查，把工件內(nèi)部C掃描的反射波強(qiáng)度作為輝度變化并連續(xù)顯示出來，可繪制工件內(nèi)部缺陷的橫截面圖形。超聲波C掃描系統(tǒng)由機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)、C掃描控制器、超聲波C掃描檢測儀以及PC微機(jī)系統(tǒng)四部分組成。檢測時數(shù)據(jù)的獲取、處理、存貯與評價都是在每一次掃描的同時，由電腦在線實(shí)時進(jìn)行。共有兩個信號輸入計(jì)算機(jī)處理：一個是探頭所處位置的信號，一個是來自超聲波檢測儀描述超聲波振幅的模擬信號。這兩個信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號后輸入電腦，然后由掃描模式產(chǎn)生一個確定其尺寸的數(shù)據(jù)陣列，圖形顯示這個區(qū)域范圍內(nèi)數(shù)據(jù)陣列里每個點(diǎn)在顯示器上顯示為一個像素。圖形可以有多種顏色分級顯示，代表不同的dB數(shù)，在每次掃描結(jié)束時，計(jì)算機(jī)可通過軟件自動完成對每一種顏色和顯示的面積的像素?cái)?shù)的統(tǒng)計(jì)。對顯示的掃描圖像作相應(yīng)的解釋，對缺陷進(jìn)行評定[6～7]。

　　超聲波C掃描是記錄來自“A掃描”的數(shù)據(jù)和信息的二維平面圖。在C掃描上所示的所有信息首先在示波器上顯示，而后由C掃描顯示器上顯示出來。在示波器上有控制輸出信號的閘門電路，檢測人員確定采集所需信號，可轉(zhuǎn)化成為衡量材料質(zhì)量的信息，并將其顯示在C掃描記錄上[8]。

　　超聲波C掃描檢測系統(tǒng)，其系統(tǒng)配置主要包括以下四個模塊：(1)機(jī)械掃查結(jié)構(gòu);(2)運(yùn)動控制硬件和軟件;(3)數(shù)據(jù)采集分析硬件和軟件;(4)其他相關(guān)儀器。

　　超聲波C掃描檢測系統(tǒng)主要由傳感器、檢測儀、機(jī)械掃描機(jī)構(gòu)、信號采集單元、控制系統(tǒng)以及成像顯示單元組成，如圖3所示。

　　其工作原理是：當(dāng)被檢物體內(nèi)部的均勻性發(fā)生變化時(例如車輪內(nèi)部存在夾雜等缺陷)，聲波將會改變其原有的傳播規(guī)律，這種變化被換能器接收，其信號以回波形式通過A/D轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號。通過提取其中與缺陷有關(guān)的特征參量，建立缺陷識別模式，將被檢測部分的檢測結(jié)果以不同顏色顯示出來。超聲波自動C掃描成像檢測通過設(shè)計(jì)專門的掃描機(jī)構(gòu)，在控制系統(tǒng)的作用下，自動地完成對被檢測材料或績構(gòu)上每二點(diǎn)的覆蓋掃描、同時以波形和圖像實(shí)時顯示被檢測結(jié)構(gòu)的內(nèi)部質(zhì)量[9]。

　　超聲波C掃描探傷技術(shù)，由于其具有自動化程度高，檢測結(jié)果直觀可靠，檢測結(jié)果便于永久保存，這都為缺陷的定量、定性、定位的最終判定提供了有利的判定依據(jù)。利用高頻超聲波具有波長短、方向性好及分辨率高等特點(diǎn)對車輪進(jìn)行C掃描實(shí)驗(yàn)，可對微小缺陷(例如非金屬夾雜物)進(jìn)行檢測。利用A掃描中缺陷波的深度位置及C掃描中缺陷距試樣邊界距離進(jìn)行定位，同時，C掃描圖像可再現(xiàn)單個大顆粒夾雜物或小夾雜物團(tuán)重疊的形貌。此外，利用超聲波C掃描功能可獲得車輪試樣的超聲層析成像，進(jìn)而獲得缺陷的具體形狀和精確尺寸，這就為車輪的安全評定，壽命評估和有限元應(yīng)力計(jì)算等提供了準(zhǔn)確的預(yù)測依據(jù)。

　　對于車輪探傷，在掃描方式上選擇水浸式，這樣與超聲波C掃描技術(shù)有利的結(jié)合起來。超聲波探傷有很多方法，按耦合方式分類可分為：直接接觸法與水浸法兩種。其中直接接觸法是最為常見的探傷方法，其具有方便靈活、耦合層薄、聲能損失少等優(yōu)點(diǎn)。然而，實(shí)際探傷時由于探頭上所施加壓力大小、耦合層厚度、接觸面積大小、工件表面情況均難以控制，因此，它們的綜合影響難以估量;再則，直接接觸法使探頭容易磨損，檢測速度慢，因此對于諸如車輪，宜采用水浸法探傷。其有如下幾點(diǎn)優(yōu)勢：

　　(1)探頭和試件不接觸，超聲波的發(fā)射和接收都比較穩(wěn)定。試塊表面粗糙度的影響在水浸法中也存在，但粗糙表面引起的聲能損失比接觸法小的多。 　　(2)通過調(diào)節(jié)探頭角度，可方便地改變探頭發(fā)射的超聲束的方向，從而很容易地實(shí)現(xiàn)斜射聲束檢測，以及沿曲面或不規(guī)則表面進(jìn)行的掃查，對于獲得不同取向缺陷的最大回波高度也是有利的。

　　(3)由于表面回波寬度比發(fā)射脈沖寬度窄，可縮小檢測盲區(qū)，從而可檢測較薄的試件。

　　(4)由于探頭不直接接觸試件，探頭損壞的可能性較小，探頭壽命較長。

　　(5)便于實(shí)現(xiàn)聚焦聲束檢測，滿足高靈敏度、高分辨率檢測的需要。

　　(6)探頭可以在機(jī)械系統(tǒng)驅(qū)動下運(yùn)行，便于實(shí)現(xiàn)自動檢測，減少影響檢測可靠性的人為因素。

　　2 車輪探傷方法的比較

　　就當(dāng)前國內(nèi)的常規(guī)車輪超聲波探傷技術(shù)應(yīng)用情況來看，常規(guī)超聲波無損檢測技術(shù)雖然己經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于車輪檢測，對質(zhì)量控制和在線實(shí)時檢測都具有重要的作用和影響;但是常規(guī)波形檢測結(jié)果對檢測人員的依賴性都還很強(qiáng)，并且都還存在著一些難以克服的困難和缺陷，例如：

　　(1)通常要有熟練的技術(shù)技能，對結(jié)果做出說明及解釋。因此，在相互關(guān)系未經(jīng)證明的情況下，可能存在不同人員對結(jié)果看法不統(tǒng)一。

　　(2)外界環(huán)境的溫度、濕度、粉塵、振動、噪音以及磁、電場和儀器本身內(nèi)部的各種干擾都會對檢測結(jié)果產(chǎn)生影響。

　　(3)超聲無損檢測還大部分是采用常規(guī)的A型脈沖反射法技術(shù)，存在不直觀、判傷難、無記錄、人為因素影響大等缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響著超聲檢測結(jié)果的可靠性。

　　通過上面對不同車輪超聲探傷方法的介紹，不難看出超聲波C掃描檢測技術(shù)巨大技術(shù)優(yōu)勢，較之常規(guī)超聲探傷技術(shù)，高頻超聲波C掃描檢測技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)可總結(jié)如下：

　　(1)采用水浸式探傷方式，大大提到了自動化檢測的程度，其檢測的精度、檢測的效率也大幅提高。

　　(2)利用高頻超聲波波長短、方向性好及分辨率高等特點(diǎn)，可更好的再現(xiàn)缺陷的形貌以及缺陷在車輪中的分布情況。

　　(3)調(diào)節(jié)探頭入射角度，可實(shí)現(xiàn)對車輪關(guān)鍵部位的檢測，避免了常規(guī)超聲波探傷中的漏檢。

　　3 車輪探傷技術(shù)存在問題

　　在以往火車車輪探傷過程中，技術(shù)人員想要了解車輪中的缺陷(如夾雜物)的情況，通常采取金相等有損檢測辦法，但是金相檢驗(yàn)的辦法是無法對車輪整體的缺陷情況進(jìn)行檢測判斷，它的取樣面積小，并且是在二維平面上進(jìn)行檢查，所以檢查效率很低。采用超聲波探傷技術(shù)來研究車輪缺陷是目前出現(xiàn)的較新的無損評價(NDE)技術(shù)，通過采用高頻率聚焦超聲C掃描，結(jié)合對車輪樣品制備技術(shù)，在對車輪質(zhì)量的無損評價方法相關(guān)的靈敏度校準(zhǔn)和建立理想檢測條件的試驗(yàn)基礎(chǔ)上，對車輪質(zhì)量檢測的超聲結(jié)果和金相解剖結(jié)果進(jìn)行了分析和對比，來進(jìn)行車輪質(zhì)量的評估，具有極大意義。但同時超聲檢測技術(shù)也存在問題，具體問題如下：

　　(1)盲區(qū)的影響。不管是C掃描、S掃描，還是電磁超聲都存在著波形盲區(qū)的影響

　　(2)試樣表面質(zhì)量的影響。試樣表面質(zhì)量及傾斜度都會影響超聲波在介質(zhì)中的傳播，引起能量的衰減。超聲C、S掃描需要耦合介質(zhì)，試樣的表面粗糙度和傾斜度對靈敏度的影響較大。電磁超聲需要鐵磁性介質(zhì)，試樣表面潔凈度會產(chǎn)生一定影響。

　　(3)試樣加工問題。超聲無損探傷是一種對比探傷，是在一定標(biāo)準(zhǔn)試塊的基礎(chǔ)上探傷的。所謂的當(dāng)量法就是要求所探缺陷與標(biāo)準(zhǔn)試塊上的人工標(biāo)準(zhǔn)缺陷回波高度相同或者換算當(dāng)量大小相同。車輪中的自然缺陷是不可知的，所以人工制造的缺陷也不能完全反應(yīng)自然缺陷。

　　4 結(jié)論

　　(1)C掃描探傷的水浸法相對于直接接觸法在探測不同取向缺陷、較薄試件、靈敏度、分辨率、探頭壽命和可靠性方面具有較大優(yōu)勢。

　　(2)C掃描檢測技術(shù)相對于A掃描探傷，其檢測的精度、檢測的效率和自動化檢測的程度具有優(yōu)勢。

　　(3)車輪探傷在盲區(qū)的影響、試樣表面質(zhì)量和試樣加工等方面存在較多問題。

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　　超聲波探傷技術(shù)論文篇二

　　超聲波斜探頭磨損對超聲探傷的影響與修復(fù)方法

　　摘要：在超聲無損檢測中，斜探頭在使用過程中與檢測工件產(chǎn)生摩擦，根據(jù)個人習(xí)慣、所檢測工件及使用頻率的不同探頭會產(chǎn)生不同程度的磨損，探頭經(jīng)過磨損后其原有的特性會遭到破壞。本文就是討論這種破壞對檢測工作的影響及如何通過修復(fù)探頭來糾正這種影響。

　　一、探頭的磨損形式

　　下面是筆者在工作實(shí)踐中遇到的幾種磨損形式：

　　二、磨損對探傷結(jié)果的影響

　　結(jié)合上圖可以看出探頭經(jīng)過磨損后其原有的特性會遭到改變，主要表現(xiàn)在折射角(K值)變大或變小、聲束入射點(diǎn)(探頭前沿)改變、偶合性改變(平板探傷磨損后耦合性會變差，而進(jìn)行管材或棒材探傷檢驗(yàn)時其耦合性會隨著接觸面的增大而變好)這幾方面。隨著聲束折射角與入射點(diǎn)的改變會使缺陷的深度和位置在探傷儀上產(chǎn)生變化。耦合性在設(shè)備偶合補(bǔ)償不變的情況下變差會帶來探傷靈敏度的降低，反之則會帶來靈敏度的升高。若是由于個人習(xí)慣的問題經(jīng)常性的從固定的一側(cè)向另一側(cè)進(jìn)行檢測就會帶來探頭的磨偏使探頭產(chǎn)生聲束偏斜使缺陷的定位產(chǎn)生誤差。特性改變后會容易產(chǎn)生漏檢或錯判，給檢測工作帶來不確定性。若是輕度磨損可通過在試塊上調(diào)整探傷儀的數(shù)據(jù)來糾正這種改變，若是重度磨損就不是調(diào)整探傷儀數(shù)據(jù)就能彌補(bǔ)的了，這時就需要更換探頭或進(jìn)行探頭修復(fù)來糾正。

　　三、探頭的修復(fù)

　　在檢測工作進(jìn)行一段時期之后，除需進(jìn)行常規(guī)的調(diào)試之外應(yīng)視探頭磨損程度進(jìn)行探頭的修復(fù)工作。如果探頭只是輕微磨損，應(yīng)當(dāng)在粗砂紙上進(jìn)行打磨，使探頭與工件接觸面與上平面保持平行，經(jīng)過粗加工后用水砂紙進(jìn)行細(xì)磨以保證光潔度及耦合性。在修復(fù)后應(yīng)當(dāng)在試塊上進(jìn)行調(diào)試確定其前沿、K值，并重新制作DAC曲線以保證探傷數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。如果探頭重度磨損則應(yīng)當(dāng)在砂輪機(jī)上磨去多余部分保證工作面與上平面平行(不應(yīng)暴露晶片)，然后用粗細(xì)砂紙打磨保證光潔。由于現(xiàn)在使用的斜探頭斜楔通常是由有機(jī)玻璃制作，所以應(yīng)使用尺寸稍大于探頭需要修復(fù)面，厚度約為3～5mm的有機(jī)玻璃板進(jìn)行修復(fù)，其表面應(yīng)保證光潔無劃痕，使用三氯甲烷將探頭與有機(jī)玻璃板粘接在一起，使用臺虎鉗夾緊保證粘接效果晾干后修去有機(jī)玻璃板多余部分即為修復(fù)完成。經(jīng)修復(fù)后的探頭應(yīng)按照新探頭的程序來確定其前沿、K值并重新制作DAC曲線。

　　重度磨損的修復(fù)方法也適用于制造特種探頭，比如檢驗(yàn)無縫鋼管焊接焊縫可先做出一個帶曲度的，與所檢驗(yàn)材料相吻合的面粘接在探頭上以保證耦合性，避免漏檢。

　　四、探頭的調(diào)校

　　將探頭放于CSK-ⅠA試塊上測定探頭零點(diǎn)和探頭前沿。

　　1)探頭零點(diǎn)調(diào)校-找到直徑100mm圓弧最高反射波，固定不動，增加儀器上探頭零點(diǎn)數(shù)值，直到聲程顯示100(或者接近100，不能差太多)，此時探頭零點(diǎn)設(shè)置完成[1]。

　　2)探頭前沿調(diào)校-固定探頭不動，用鋼板尺量出距離L，探頭前沿即為100mm-L，在儀器探頭前沿欄輸入該數(shù)值。返回查看聲程數(shù)值有無變化，無變化即設(shè)定完成，有變化則調(diào)校探頭零點(diǎn)。

　　3)探頭折射角度(K值)的調(diào)校-將探頭置于上圖K2.5位置前后移動探頭找到Φ50橫孔的最高回波，固定探頭，測量出探頭前沿至試塊端面的距離L。

　　若是使用數(shù)字式超聲波探傷儀可直接在CSK-ⅠA試塊上進(jìn)行K值調(diào)校，探傷儀會直接給出K值數(shù)據(jù)。

　　五、結(jié)束語

　　上述內(nèi)容為筆者在實(shí)際工作中與同事共同遇到的各種問題，因工作局限性及專業(yè)水平的限制所以本篇文章難免有不足之處，望各位專家及讀者不吝指正。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]超聲檢測[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2006.