無損檢測范舟年10月超聲波探傷培訓專家講座第1頁

無損檢測概論聲學基礎知識

超聲波產生，探頭與聲場

探傷原理（透射、反射、串列）

探傷儀，數據顯示（A-掃描，B-掃描，C-掃描）

耦合方法

探傷參數（入射方向，頻率，頻帶寬度，晶片尺寸）

探傷儀調整（時基線，靈敏度，評判）

影響原因，可探缺點

應用技術（測厚,焊縫，鐵路…）

(UT

Einführung

WD

Juni02,

Seite

2)目錄超聲波探傷培訓專家講座第2頁

第

一

章

無損檢測概論1.1

無損檢測定義無損檢測技術(Non-Destructive

Testing,簡稱NDT)

是第

二次世界大戰后快速發展起來一門新興、多學科綜合

應用工程科學。此項技術是在不改變及損傷被檢對象

各種性能(其中包含物理性能、化學性能、幾何形狀、

表面狀態等)前提下，采取各種適用方法對被檢對象進行檢測，以確定其質量，即確定該被檢對象實際使用性能是否能滿足事先設計需要，以及確定其一些特征，如幾何尺寸、所使用材料、表面情況、均勻性、密度等。

(UT

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3)超聲波探傷培訓專家講座第3頁(UT

Einführung

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4)1.2

無損檢測方法及適用范圍基本分類:機械、光學方法目視、光學法全息攝影干涉法光彈性復膜法應力涂料法應變計法微硬度法液浸法揮發液法過濾微粒法檢漏法Mechanical

OpticalVisual-OpticalHolographic

InterferometryPhotoelastic

CoatingBrittle

CoatingStrain

GageMicrohardnessLiquid

PenetrateVolatile

LiquidFiltered

ParticleLeak

Detection聲學法聲沖擊法聲振動法渦流聲振動法聲發射法超聲脈沖反射法超聲透射法超聲共振法超聲表面波法超聲臨界角法電磁超聲法Sonic-UltrasonicAcoustic-ImpactSonic

VibrationEddy

Sonic

VibrationAcoustic

EmissionPulse-Echo

UltrasonicTransmission

UltrasonicsResonance

UltrasonicsSurface-Wave

UltrasonicsCritical-Angle

UltrasonicsElectromagneto-Acoustic超聲波探傷培訓專家講座第4頁(UT

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5)射線透照方法Ｘ射線攝影法γ射線攝影法中子射線攝影法透照射線測量法后背散亂射線測量法自動射線攝影法放射性氣體滲透法正電子湮沒法電磁方法靜磁場法磁粉探傷法核磁共振法巴克豪森效應渦流法電阻法Penetrating

RadiationX-RadiographyGamma

RadiographyNeutron

RadiographyPenetrating

RadiometryBackscatter

RadiometryAutoradiographyRadioactive

Gas

PenetrantPositron

AnnihilationElectromagneticStatic

Magnetic

FieldMagnetic

ParticleNuclear

Magnetic

Reson-Barkhausen

EffectEddy

CurrentElectric

Current熱力學方法接觸測溫法熱電勢法紅外線放射測量法液晶法電熱法化學、分析方法化學定位試驗電解檢測法激光檢測法離子散射法離子檢測法俄歇分析法熒光Ｘ射線法Ｘ射線衍射法中子放射化法ThermalContact

ThermometryThermoelectric

ProbeInfrared

RadiometryThermochromicElectrothermalChemical-AnalyticalChemical

Spot

TestElectrolytic

ProbeLaser

ProbeIon

ScatterIon

ProbeAuger

AnalysisX-ray

FluorescenceX-ray

DiffractionNeutron

Activation帶電粉末法Electrified

Particle帶電粒子放射化法Charged-Particle

Activation莫斯鮑爾分析法外激電子發射法Mossbauer

AnalysisEXo-Electron

Emission電暈放電法絕緣法微波射線法Corona

DischargeDielectricMicrowave

Radiation超聲波探傷培訓專家講座第5頁輔助分類:成相法Image

Generation超聲全息法UltrasonicHolography攝影法Photoimaging電視溫度統計法Video

Thermography射線攝影法Film

Radiography信號、圖像分析法

Signal-Image

Analysis干版射線攝影法Xeroradiography攝影抽取法Photographic

Extraction軌跡腐蝕射線攝影法

Track-Etch

Radiography激光過濾法Laser

filtering透視法Fluoroscopy圖像掃描數字化法

Image

Scan

Digitization電視射線攝影法Video

Radiography電視增強法Video

Enhancement超聲水浸法超聲電視攝像法Immersion

Ultrasonics

超聲頻譜分析法Ultrasonic

Videography

聲信號分析法Ultrasonic

SpectroscopySonic

Signature

Analysis

(UT

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6)超聲波探傷培訓專家講座第6頁(UT

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7)超聲波探傷培訓專家講座第7頁(UT

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8)超聲波探傷培訓專家講座第8頁(UT

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9)1.3

無損檢測五大常規伎倆應用范圍及性能對比超聲波探傷培訓專家講座第9頁(UT

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10)超聲波探傷培訓專家講座第10頁(UT

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11)超聲波探傷培訓專家講座第11頁(UT

Einführung

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12)超聲波探傷培訓專家講座第12頁tt-AT20,5

μs0,5

μs1

μs1

μs1,5

μs1,5

μsT1

=

1

μsf1

=

1/1

μs

=

1

MHz

xA

T2

=

0,5

μs

f2

=

1/0,5

μs

=

2

MHz00-A

振動與頻率

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13)第二章、聲學基礎知識

x

A

T1超聲波探傷培訓專家講座第13頁波長λ波前始點tx波傳輸

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14)超聲波探傷培訓專家講座第14頁橡皮條波

長

λ振動方向傳輸方向縱

波

(UT

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15)超聲波探傷培訓專家講座第15頁λ縱波傳輸方向振動方向縱

波

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16)超聲波探傷培訓專家講座第16頁λ橫

波

(UT

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17)橫波傳輸方向振動方向超聲波探傷培訓專家講座第17頁(UT

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18)振動方向表

面λ表

面

波超聲波探傷培訓專家講座第18頁

λ板

波

(UT

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19)振動方向表

面超聲波探傷培訓專家講座第19頁入射波聲壓

pe反射波聲壓

pr

=

R.pe透射波聲壓

pd

=

D.pe

Z1

=

ρ1.c1介質

1介質

2Z2

=ρ2.c2界面

(垂直入射)

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20)超聲波探傷培訓專家講座第20頁αL,2αT,2βT,1βL,1反射橫波

反射縱波折射縱波折射橫波

法線

αL,1

入射縱波介質

1

cL,1;

cT,1介質

2

cL,2;

cT,2界面

(斜入射)

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21)超聲波探傷培訓專家講座第21頁α90°-α

αα

=

45°ααα

=

70°long

90°-α鏡像反射

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22)超聲波探傷培訓專家講座第22頁+-壓電效應反效應作

用效

果施壓力于晶體上施拉力于晶體上施正向電壓施負向電壓產生正電壓

產生負電壓晶體膨脹晶體收縮-+++++++++++++++---------

-----00壓電效應

(UT

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23)第三章、超聲波產生，探頭與聲場超聲波探傷培訓專家講座第23頁直探頭結構

(UT

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24)電氣適配器

阻尼塊晶片保護膜超聲波探傷培訓專家講座第24頁D近場區?10遠場區r聲壓

p

100%50%

10%

r晶片

被檢材料

距材料表面距離探頭聲場

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25)超聲波探傷培訓專家講座第25頁接觸法探傷

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26)直探頭既發射也接收dddRWE2RWE3RWE

4RWEd

d發射脈沖

(SI)被檢工件超聲波信號超聲波探傷培訓專家講座第26頁dVddd帶有延遲塊直探頭

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27)d延遲塊2

dVOERWE2RWE

3RWE

dV發射脈沖

(SI)超聲波探傷培訓專家講座第27頁發射晶片

dV

接收晶片

傾斜角度延遲塊聲學絕緣

電氣適配器

d雙晶探頭

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28)超聲波探傷培訓專家講座第28頁檢測靈敏度不可檢測區小角度雙晶探頭傾斜角度

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29)大角度不可檢測區最大檢

測范圍最大檢測范圍不可檢測區

小角度距材料表面距離大角度超聲波探傷培訓專家講座第29頁阻尼塊外殼吸收塊

插頭探頭線αT,2

橫波斜探頭

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30)晶片

延遲塊縱波電氣適配器超聲波探傷培訓專家講座第30頁20°24°47,6°塑料鋼材33,4°90°45°90°兩種波型第一臨界角工作范圍第二臨界角

表面波斜探頭波型

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31)57,3°

塑料鋼材36,5°

塑料鋼材27,6°

塑料鋼材超聲波探傷培訓專家講座第31頁xap

aa`t1dαT,2

s

斜探頭

s=

聲程

a=

s

sin(α)=

投影距離

a`=

a

-

x=

距探頭前沿距離

ap

=

2d

tan(α)=

一次聲程

t0

=

s

cos(α)=

缺點計算深度

t1

=

2d

-

s

cos(α)=

缺點實際深度斜探頭探傷

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32)超聲波探傷培訓專家講座第32頁ESESESESESES缺點聲波被內部缺點全部反射入射波被全部反射部分波被反射顯示不真實接收探頭

透射波

接收到全部入射波.Bildschirm-anzeigen被檢工件探頭位置錯誤透射法

(UT

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33)第四章、探傷原理（透射、反射、串列）

發射探頭缺點透射波部分波被反射超聲波探傷培訓專家講座第33頁熒光屏顯示發射脈沖底波

(RE)無缺點缺點顯示（無底波）缺點顯示（無底波）

深度位置不一樣(SI)

不一樣大小缺

陷反射缺點探頭發射并接收

被檢工件缺點缺點顯示（有底

波）反射法

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34)缺點顯示（有底波）

深度位置不一樣超聲波探傷培訓專家講座第34頁位置0123456

始脈沖

底波不一樣缺點反射波

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35)超聲波探傷培訓專家講座第35頁

缺點位置串列探傷

(UT

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36)SE超聲波探傷培訓專家講座第36頁超聲波探傷儀原理圖

(UT

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37)脈沖位移延遲電路濾波

閘門垂直放大脈沖發生器發射

整流放大

SIFERE

探頭雙晶插頭E第五章、探傷儀，數據顯示（A-掃描，B-掃描，C-掃描）

S

被檢工件水平放大超聲波探傷培訓專家講座第37頁TIEFE

mmVERSCHIEB.

MESSL?NGE

VERST?RK.SCHWELLE

.0

mm

100

mm

80.0

dB

0%AMPLITUDE

%BSH

SIFE

L?NGE

mmRE數字化轉化A-掃描圖

數據存放數字式探傷儀組成

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38)S

被檢工件探頭

脈沖位移延遲電路濾波閘門放大脈沖發生器發射

整流雙晶插頭

E超聲波探傷培訓專家講座第38頁全頻顯示整流顯示

正常顯示

相位旋轉

180°超聲波探傷儀顯示方式

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39)超聲波探傷培訓專家講座第39頁(UT

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40)A-掃描圖缺點閘門

人工缺點

超聲波信號閘門高度超聲波探傷培訓專家講座第40頁灰度

x掃查B-超圖xSIFEREz,t

z,tz

B掃描圖

(橫截面剖視圖)

將反射信號強弱轉換為不一樣灰

度等級與探頭位置共同組成

圖形

B-掃描圖

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41)超聲波探傷培訓專家講座第41頁xSIFEREC-超圖:將探頭沿x-y方向掃查。將反射信號強弱轉換為不同灰度等級與探頭位置共同組成圖形

x

探頭

y

yz

被檢工件

C-掃描圖

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42)灰度超聲波探傷培訓專家講座第42頁(UT

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43)接觸法第六章、耦合方法超聲波探傷培訓專家講座第43頁(UT

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44)液浸法超聲波探傷培訓專家講座第44頁(UT

Einführung

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45)局部液浸法超聲波探傷培訓專家講座第45頁(UT

Einführung

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46)水膜法超聲波探傷培訓專家講座第46頁(UT

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47)?

用于射流噴嘴?

探頭架驅動?

噴嘴與工件表面間隙控制射流法超聲波探傷培訓專家講座第47頁(UT

Einführung

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48)縱向缺點

/

橫向缺點

/

夾層多探頭射流法超聲波探傷培訓專家講座第48頁(UT

Einführung

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49)自由水柱射流法超聲波探傷培訓專家講座第49頁可發覺不可發覺不規則裂紋

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50)第七章、探傷參數（入射方向，頻率，頻帶寬度，晶片尺寸）超聲波探傷培訓專家講座第50頁羅紋

錯誤形狀反射波

羅紋反射

錯誤

錯誤

正確錯誤

正確正確與錯誤入射方向

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51)正確正確超聲波探傷培訓專家講座第51頁適配塊

鋼管外表面缺點鋼管探傷

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52)外表面缺點內部缺點

縱向缺點探傷內部缺點

橫向缺點探傷超聲波探傷培訓專家講座第52頁KARL-DEUTSCH-ECHOGRAPHWest

Germany0246810KARL-DEUTSCH-ECHOGRAPHWest

Germany0246810KARL-DEUTSCH-ECHOGRAPHWest

Germany0246810反射波動態波形

(UT

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53)超聲波探傷培訓專家講座第53頁(UT

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54)超聲波聲場

(與頻率、晶片尺寸聲速相關)超聲波探傷培訓專家講座第54頁檢測頻率影響

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55)SISISIREREREFE0,5

MHz1

MHz2

MHz超聲波探傷培訓專家講座第55頁(UT

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56)脈沖形式窄頻帶

.......................................................................

寬頻帶長脈沖

.......................................................................

短脈沖超聲波探傷培訓專家講座第56頁振動形式,

頻譜與帶寬

(UT

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57)時間頻率寬脈沖:+

窄頻帶+

低阻尼沖擊波:+

極寬頻帶+

高阻尼短脈沖:+

寬頻帶+

中阻尼超聲波探傷培訓專家講座第57頁t0a

a′s

=

100

mmt0t0s

=

25

mm

a

a′

s

=

50

mmK2K2K1時基線調整:

K1

及

K2

試塊

(UT

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58)第八章、探傷儀

a調整（時基線，靈敏度，評判）

a′超聲波探傷培訓專家講座第58頁波高液體探頭a1a2?Va1a2距離

GAVG

方法原理

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59)超聲波探傷培訓專家講座第59頁G=0,

,80,

,50,0102030405060A=aN1005030201053210,50,30,20,10V

(dB)

10

20

30405060V

(dB)gD

eff1,510

0

640,30,20,105∞

NORMIERTES

AVG-DIAGRAMM

GENERALIZED

DGS

DIAGRAMKarl

Deutsch

D-42115

Wuppertal正常AVG

曲線

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60)超聲波探傷培訓專家講座第60頁(UT

Einführung

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61)Pos.

32145Pos.

6Test-bohrungenKARL-DEUTSCH-ECHOGRAPHGermany0246810Vergleichslinie

Prüfkopf-Position

1

2DAC(相對dB值)法345

6超聲波探傷培訓專家講座第61頁被檢工件KARL-DEUTSCH-ECHOGRAPHGermany0246810KARL-DEUTSCH-ECHOGRAPHGermany0246810KARL-DEUTSCH-ECHOGRAPH

Germany0246810無缺點處夾層夾層邊緣確認缺點大小

(UT

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62)超聲波探傷培訓專家講座第62頁(UT

Einführung

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63)無散射散

射第九章、影響原因，可探缺點有高頻散射有散射超聲波探傷培訓專家講座第63頁(UT

Einführung

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64)吸

收有高頻吸收有吸收無吸收超聲波探傷培訓專家講座第64頁SISISISISISI脈沖間隔足夠大

脈沖間

隔太小重復回波

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65)超聲波探傷培訓專家講座第65頁變型波

(UT

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66)122333

探頭被檢工件1:

底波2:

1

次變型波3:

2

次變型波4:

2

次底波1234超聲波探傷培訓專家講座第66頁附加波

(UT

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67)234131:2:3:4:1

次底波三角反射產生附加波（無變型波）三角反射產生附加波（有變型波）2

次底波探頭

12被檢工件超聲波探傷培訓專家講座第67頁(UT

Einführung

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68)石化系統測量壁厚第十章、應用技術（測厚,焊縫，鐵路…）超聲波探傷培訓專家講座第68頁

tvtw普通直探頭帶延遲塊直探頭雙晶直探頭KARL-DEUTSCH-ECHOGRAPHGermany0246810twtwKARL-DEUTSCH-ECHOGRAPHGermany0246810tvtw測量始波與一次底波間間隔或兩個相鄰底波間間隔KARL-DEUTSCH-ECHOGRAPHGermany0246810tvtwtw壁厚測量

(UT

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69)測量界面波與一次底波間間隔或兩個相鄰底波