金属材料无损检测：超声检测的应用

　　超声检测是指利用超声波对金属构件内部缺陷进行检查的一种无损探伤方法。用发射探头向构件表面通过耦合剂发射超声波，超声波在构件内部传播时遇到不同界面将有不同的反射信号（回波）。利用不同反射信号传递到探头的时间差，可以检查到构件内部的缺陷。根据在荧光屏上显示出的回波信号的高度、位置等可以判断缺陷的大小，位置和大致性质3超声检测对裂纹、未焊透及未熔合缺陷较敏感，对气孔、夹渣不太敏感。超声检测直观性较差，易漏检。对近表面缺陷不敏感(称为超声波的盲区）。

　　为适应不同类型的试件，不同取向、位置和性质的缺陷及质量要求，可选用的波形有纵波、横波、瑞利波、兰姆波和爬波。采用特定的扫描显示方式及相应的电子线路，可获得试件中缺陷分布及形态的图像。材料特性的无损表征主要与超声在试件中的传播速度及在传播过程中能量的衰减与材料的微观组织结构有关，如果这种关系可从先前的冶金学研究得知，表征的内容可包括：弹性方面的评价，微观组织和形态变化的描述，分散的声不连续性和缺陷群的评定，力学性能变化和材质下降的测量等。此法优点是：可用于金属、非金属、复合材料制件的无损评价；对确定内部缺陷的诸参量较之其他无损检测方法有综合优势；灵敏度高，可检出数十μm级缺陷；仅需从一侧接近试件；设备轻便可作现场检测。主要局限性是对材料及制件做**的定性、定量表征，仍需进一步深入研究。

　　脉冲反射探伤法通常用于锻件、焊缝等的检测。可发现工件内部较小的裂纹、夹渣、缩孔、未焊透等缺欠。被检测物要求形状较简单，并有一定的表面光洁度。为了成批地快速检查管材、棒材、钢板等型材，可采用配备有机械传送、自动报警、标记和分选装置的超声探伤系统。除探伤外，超声波还可用于测定材料的厚度,使用较广泛的是数字式超声测厚仪，其原理与脉冲回波探伤法相同，可用来测定化工管道、船体钢板等易腐蚀物件的厚度。利用测定超声波在材料中的声速、衰减或共振频率可测定金属材料的晶粒度、弹性模量（见拉伸试验）、硬度、内应力、钢的淬硬层深度、球墨铸铁的球化程度等。此外，穿透式超声法在检验纤维增强塑料和蜂窝结构材料方面的应用也已日益广泛。超声全息成象技术也在某些方面得到应用。

　　超声检测法的优点是：穿透能力较大，例如在钢中的有效探测深度可达1米以上；对平面型缺陷如裂纹、夹层等，探伤灵敏度较高，并可测定缺陷的深度和相对大小；设备轻便，操作安全，易于实现自动化检验。缺点是：不易检查形状复杂的工件，要求被检查表面有一定的光洁度，并需有耦合剂充填满探头和被检查表面之间的空隙，以保证充分的声耦合。对于有些粗晶粒的铸件和焊缝，因易产生杂乱反射波而较难应用。此外，超声检测还要求有一定经验的检验人员来进行操作和判断检测结果。

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