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超聲波探傷中影響缺陷定位的主要因素

日期:2024-12-29 09:06
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摘要:

超聲波探傷中影響缺陷定位的主要因素
超聲波探傷中影響缺陷定位的主要因素大致來(lái)講,影響超聲波探傷中缺陷定位準(zhǔn)確性的因素可分為4類(lèi):


1、儀器的影響

儀器的水平線(xiàn)性:儀器水平線(xiàn)性的好壞對(duì)缺陷定位有一定的影響。當(dāng)儀器水平線(xiàn)性不佳時(shí),缺陷定位誤差大。
儀器水平刻度精度:對(duì)于模擬機(jī)來(lái)講,儀器時(shí)基線(xiàn)比例是根據(jù)示波屏上水平刻度值來(lái)調(diào)節(jié)的,當(dāng)儀器水平刻度不準(zhǔn)時(shí),缺陷定位誤差增大。
2、探頭的影響

聲束偏離:無(wú)論是垂直入射還是傾斜入射探傷,都假定波束軸線(xiàn)與探頭晶片幾何中心重合,而實(shí)際上這兩往往難以重合。當(dāng)實(shí)際聲束軸線(xiàn)偏離探頭幾何中心軸線(xiàn)較大時(shí),缺陷定位精度定會(huì)下降。
探頭雙峰:一般探頭發(fā)射的聲場(chǎng)只有一個(gè)主聲束,遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)軸線(xiàn)上聲壓*高。但有些探頭性能不佳,存在兩個(gè)主聲束,發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí),不能判定是哪個(gè)主聲束發(fā)現(xiàn)的,因此也就難以確定缺陷的實(shí)際位置。
斜楔磨損:橫波探頭在探傷過(guò)程中,斜楔將會(huì)磨損。當(dāng)操作者用力不均時(shí),探頭斜楔前后磨損不同。當(dāng)斜楔前面磨損較大時(shí),折射角減小,探頭K值減小。當(dāng)斜楔后面磨損較大時(shí),折射角增大,K值也增大。此外,探頭磨損還會(huì)使探頭入射點(diǎn)發(fā)生變化,影響缺陷定位。
3、工件的影響

工件表面的粗糙度:工件表面粗糙,不*耦合**,而且由于表面凹凸不平,使聲波進(jìn)入工件的時(shí)間產(chǎn)生差異。當(dāng)凹槽深度為λ/2時(shí),則進(jìn)入工件的聲波相位正好相反,這樣就猶如一個(gè)正負(fù)交替變化的次聲源作用在工件上,使進(jìn)入工件的聲波互相干涉成分叉,如下圖所示,從而使缺陷定位困難。


粗糙表面引起的聲束分叉

工件材質(zhì):工件材質(zhì)對(duì)缺陷定位的影響可從聲速和內(nèi)應(yīng)力兩個(gè)方面來(lái)討論。當(dāng)工件與試塊的聲速不同時(shí),就會(huì)使探頭的K值發(fā)生變化。另外,工件內(nèi)應(yīng)力較大時(shí),將使聲波的傳播速度和方向發(fā)生變化。當(dāng)應(yīng)力方向與波的傳播方向一致時(shí),若應(yīng)力為壓縮應(yīng)力,則應(yīng)力作用使試件彈性增加,這時(shí)聲速加快。反之,若應(yīng)力為拉伸應(yīng)力,則聲速減慢。當(dāng)應(yīng)力與波的傳播方向不一致時(shí),波動(dòng)過(guò)程中質(zhì)點(diǎn)拔地而起軌跡受應(yīng)力干擾,使波的傳播方向產(chǎn)生偏離,影響缺陷定位。
工件表面形狀:探測(cè)曲面工件時(shí),探頭與工件接觸有兩種情況。一種是平面與曲面接觸,這時(shí)為點(diǎn)或線(xiàn)接觸,握持不當(dāng),探頭折射角容易發(fā)生變化。另一種是將探頭斜楔磨成曲面,探頭與工件曲面接觸,這時(shí)折射角和聲束形狀將發(fā)生變化,影響缺陷定位。
工件邊界:當(dāng)缺陷靠近工件邊界時(shí),由于側(cè)壁反射波與直接入射波在缺陷處產(chǎn)生干涉,使聲場(chǎng)聲壓分布發(fā)生變化,聲束軸線(xiàn)發(fā)生偏離,使缺陷定位誤差增加。
工件溫度:探頭的K值一般是在室溫下測(cè)定的。當(dāng)探測(cè)的工件溫度發(fā)生變化時(shí),工件中的聲速發(fā)生變化,使探頭的折射角隨之發(fā)生變化,如下圖所示。下圖中曲線(xiàn)表示β=45°的探頭折射角變化情況。當(dāng)溫度低于20°時(shí),β<45°。當(dāng)溫度高于20°時(shí),β>45°。


溫度對(duì)折射角的影響

工件中缺陷情況:工件內(nèi)缺陷方向也會(huì)影響缺陷定位。缺陷傾斜時(shí),擴(kuò)散波束入射*缺陷時(shí)回波較高,而定位時(shí)誤認(rèn)為缺陷在軸線(xiàn)上,從而導(dǎo)致定位不準(zhǔn)。
4、探傷人員操作因素影響

儀器時(shí)基線(xiàn)比例:儀器時(shí)基線(xiàn)比例一般在試塊上調(diào)節(jié),當(dāng)工件與試塊的聲速不同時(shí),儀器的時(shí)基線(xiàn)比例發(fā)生變化,影響缺陷定位精度。另外,調(diào)節(jié)比例時(shí),回波前沿沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)水平刻度或讀數(shù)不準(zhǔn)。使缺陷定位誤差增加。
入射點(diǎn)、K值:橫波探測(cè)時(shí),當(dāng)測(cè)定探頭的入射點(diǎn)、K值誤差較大時(shí),也會(huì)影響缺陷定位。
定位方法不當(dāng):橫波周向探測(cè)圓柱筒形工件時(shí),缺陷定位與平板不同,若仍按平板工件處理,那么定位誤差將會(huì)增加