无损超声技术报告（精选6篇）
1.1.1 无损检测的定义：不破坏材料的外形和性能的情况下，检测该材料的内部结构（组织与不连续）和性能，该技术称为无损检测。英文全称：Non Destructive Testing(NDT)1.1.2 常用无损检测方法
* 射线检测：Radiographic Testing(RT)* 射线的种类与本质： χ射线、γ射线和中子射线。χ射线和γ射线与无线电波、红外线、可见光、紫外线一样，都是电磁波；而中子射线是粒子。* X射线的产生：X射线管
* γ射线的产生：γ射线是放射性原子核在衰变时放射出来的电磁波。放射性衰变。射线检测：原理、方法与应用
* χ射线和γ射线通过物质时其强度逐渐减弱。强度衰减公式： I＝I0e-μx * 利用射线透过物体时产生的吸收和散射现象，检测材料中因缺陷存在而引起射线强度改变的程度来探测缺陷的方法称为射线检测。利用胶片感光显示缺陷的方法称为射线照相法。* 检测技术类型：照相法；荧光屏法；工业电视法； * 检测对象类型：金属；非金属。焊缝；铸件。
* 检测缺陷类型：裂纹；气孔；未焊透；未融合；夹渣；疏松；冷隔等。检查对接焊缝中的单个气孔，用射线方法比用超声方法好。超声检测：Ultrasonic Testing(UT)* 超声波的本质：机械波，它是由于机械振动在弹性介质中 引起的波动过程，例如水波、声波、超声波等 * 超声波的类型：纵波和横波 表面波（瑞利波）、板波 * 超声波的性质：
（1）声速：与材料性质有关、与波的种类有关（2）波的叠加、干涉及驻波（3）反射、折射和波型转换# 超声检测：原理、方法与应用 * 超声波的产生：仪器、探头 * 超声波与工件的接触：耦合剂
* 超声波在工件内的传播与反射、波的接收
* 超声波检测原理：探头发射的超声波通过耦合剂在工件中传播，遇到缺陷时反射回来被探头接收。根据反射回波在荧光屏上的位置和波辐高低判断缺陷的大小和位置。
* 超声检测技术的特点：应用范围广；穿透能力大；设备轻便；定量不准确；定性困难。* 检测技术类型：纵波法；横波法；表面波法；板波法，… * 常用检测方法：穿透法；反射法；串列法；液浸（聚焦）法；...* 检测对象类型：金属；非金属。焊缝；板件；管件；锻件。* 检测缺陷类型：面缺陷；体缺陷。定性困难。* 数字化、智能化发展前景宽广。磁粉检测: Magnetic Testing(MT)* 漏磁场：铁磁材料磁化时磁力线由于折射而迤出到材料表面所形成的磁场称为漏磁场 * 剩磁：铁磁材料磁化时所具有的磁性在磁化电流取消后继续存在的性质称为剩磁 * 铁磁材料在磁场中被磁化后，缺陷处产生的漏磁场吸附磁粉而形成磁痕。磁痕的长度、位置、形状反映了缺陷的状态。
* 磁粉检测技术的特点：检测表面和近表面缺陷；铁磁材料； * 常用检测方法：剩磁法；连续法。* 检测对象类型：铁磁材料。焊缝；钢板；钢管；螺栓等...* 检测缺陷类型：裂纹；夹渣等...。
渗透检测：Penetrate Testing(PT)* 分子压强与表面张力：每一个离液面的距离小于分子作用半径r的分子，都受到一个指
向液体内部的力的作用。而这些表面分子及近表面分子组成的表面层，都受到垂直于液面且指向液体内部的力的作用。这种作用力就是表面层对整个液体施加的压力，该压力在单位面积上的平均值叫分子压强。分子压强是表面张力产生的原因。
* 液体润湿：液体铺展在固体材料的表面不呈球形，且能覆盖表面，此现象称液体润湿现 象。
* 毛细现象：润湿液体在毛细管内的自动上升或下降称为毛细现象。渗透检测：原理、方法与应用
* 具有润湿作用的渗透剂在毛细管作用下渗入表面开口缺陷。在显象剂作用下由于毛细管作用渗入到开口缺陷内的渗透剂被析出表面形成痕迹。* 渗透检测基本操作过程
* 渗透检测技术的特点：检测表面开口缺陷； * 常用检测方法：着色法；荧光法。* 检测对象类型：金属与非金属材料。* 检测缺陷类型：裂纹。
涡流检测：Eddy Current Testing(ET)* 由于电磁感应金属材料在交变磁场作用下产生涡流。* 金属材料中存在的裂纹将改变涡流的大小和分布，分析这些变化可检出铁磁性和非铁磁 性材料中的缺陷。
* 涡流可用以分选材质、测膜层厚度和工件尺寸以及材料的某些物理性能等。* 涡流检测技术的特点：适用于导电材料；检测近表面缺陷。* 常用检测方法：穿过式线圈；内通过式线圈；探头式线圈。* 检测对象类型：金属与非金属材料。* 检测缺陷类型：裂纹。# 1.1.2 常用无损检测方法的应用
一、应用的部门
航空、航天、机械、核工业、汽车制造、船舶、电子、钢结构、商检、进出口等。
二、应用的对象（1）缺陷探伤（2）厚度测量（3）性能测试 1.1.3 常用无损检测方法的范围及局限性 方法 应用范围 局限性
RT 各类材料的内部缺陷 表面缺陷较难发现 UT 大厚度金属和部分非金属材料的内部缺陷 仅限于弹性介质 MT 表面和近表面缺陷 仅限于磁性介质 PT 金属和部分非金属 仅限于表面开口缺陷 材料的表面缺陷 ET 表面和近表面缺陷 仅限于导电材料 1.2 材料 1.2.1 材料的性能
一、力学性能
（1）金属材料的静拉伸力学性能 * 强度：金属抗拉永久变形和断裂的能力
* 塑性：又称范性，断裂前材料发生不可逆永久变形的能力 * 韧性：金属在断裂前吸收变形能量的能力（2）金属材料的弹性性能 * 弹性（虎克定律）：
（3）金属材料在静加载下的力学性能 * 扭转性能 * 弯曲、压缩性能 * 硬度
（4）金属材料的冲击性能（5）金属材料的疲劳性能（6）金属材料的蠕变性能
二、物理性能
（1）密度、比热量、磁性、导电性、导热性等（2）光学性能（3）声学性能 # 1.2.3 金属材料中的各种缺陷及不连续性
一、不连续性：金属或合金内部结构的不均匀变化，称为不连续性。材料内结构的不连续对材料性能有影响。
二、缺陷：对金属材料的性能造成破坏的不连续性称为缺陷。因此不能简单的说：不连续就是缺陷。1.3 加工及缺陷
一、最初加工过程及相关缺陷
（1）铸造：将熔融金属浇注入铸型型腔，冷却后形成工件的加工过程；
常见的铸造缺陷：气孔、缩孔、疏松、冷裂、热裂、冷隔、偏析、夹杂。（2）塑性加工：锻、轧、拔、钣金等
常见的塑性加工缺陷：裂纹、折叠、分层、白点（氢脆）
二、制造加工过程及相关缺陷
（1）焊接：通过加热或加压，使填充材料熔化、冷却将工件连接在一起的加工方式称焊接；
常见的焊接缺陷：气孔、夹渣、未融合、未焊透、裂纹、夹珠、钨夹杂（2）表面加工：车、铣、刨、镀、磨、喷丸、吹砂等 常见的表面加工缺陷：氢脆
（3）热处理：对金属材料加温并用不同方法冷却使其组织结构发生的方法称热处理； 常见的热处理缺陷：淬裂（4）其他热加工工艺：粉末冶金等 1.4 在役中的材料 1.4.1 在役中材料的行为
受力、受压、高低温、摩擦、腐蚀...1.4.2 在役工况导致缺陷和失效
一、腐蚀：腐蚀裂纹、腐蚀坑、腐蚀减薄
二、疲劳：疲劳裂纹、疲劳断裂
三、磨损：材料减薄、摩擦裂纹
四、过负载：变形、断裂
五、脆性断裂：镉脆、氢脆
1.4.3 金属中破裂发展的概念
一、缺陷的形成（应力集中）
二、缺陷的发展（载荷）
三、断裂 # 1.5 无损检测人员管理
* 持有NDT Ⅰ级证书的人员有资格按照NDT指导书，并在II级和III级人员的监督下进行NDT操作。I级人员应能：（a）调整设备；（b）进行检测；
（c）按照文件提供的验收标准进行记录并对检测结果分类；（d）按检测结果写出检测报告。* Ⅰ级人员不应负责选择检测方法或技术。2 超声检测物理基础 2.1 声的特性及机械波的传播
* 物体在一定位置附近作来回重复的运动，称为振动。例如弹簧振子的振动。振动产生机
械波，机械波在弹性介质内传播。机械波的振动频率在每秒20次---20000次之间时，人的耳朵就能听到成为声。所以声波就是机械波的一部分。* 声的特性
① 声的产生条件：声源和传播声的弹性介质； ② 声波具有反射、折射、衍射等光学性质； ③ 声波在异质界面上发生波形转换； ④ 声的传播速度是与材料、波形、温度有关的参数。2.2 频率、振幅、波长和声速的概念
* 物体在弹性力作用下发生的谐振动规律可用下是式表示：
x＝Acos（ωt＋φ)* 振幅A，振动质点离开平衡位置的最大位移;* 频率f，单位时间内质点振动的次数。单位为次／秒，记为“赫”（Hz）;* 波长λ，波的传播方向上相位相同的两质点之间的距离。可用公式λ ＝C/f 计算，式 中C为声速。
* 在介质中超声波传播的传播速度（即声速）与质点的振动速度是不同的。在同一固体介质中，纵波、横波、表面波的传播速度都是不同的。2.3 声阻抗
* 声阻抗表示声场中介质对质点振动的阻碍作用； * 声阻抗的计算：Z＝ρc； * 声波在二种介质的界面上垂直入射时的相对透过率和反射率取决于二种介质的声阻抗 比。
2.4 声波的类型
* 纵波：介质质点的振动方向和波的传播方向相同的声波称为纵波，用符号“L”表示。波速用CL表示。* 横波：介质质点的振动方向和波的传播方向垂直的声波称为横波又称切变波，用符号“S”表示。波速用CS表示。横波探伤最适用于焊逢、管材探伤。
* 波动的形式(波形)可以分为球面波，平面波、柱面波等。
* 固体介质表面的质点发生纵向振动和横向振动，两种振动合成为椭圆振动，椭圆振动在 介质表面传播，这种波称为表面波，用符号“R”表示。* 在板状介质中传播的弹性波称为板波，又称兰姆波。2.5 超声波在二种不同介质面上的行为 2.5.1 超声波的反射和折射
* 超声波在二种不同介质的界面上垂直或倾斜入射时，在第一介质内产生反射回波的性质 称为反射。
* 超声波在二种不同介质的界面上倾斜入射时，在第二介质内产生方向改变的入射波称为 折射，该入射波称为折射波。2.5.2 超声波的波型转换
* 超声波在倾斜入射时发生波型转换，即入射的纵波在反射或折射时会转换成纵波、横 波二种波；入射的横波在反射或折射时会转换成横波、纵波二种波。* 波型转换与介质的类型有关。2.5.3 超声波的衰减
* 超声波在介质中传播时，随着传播距离的增加，其能量逐渐减弱的现象叫做超声波的衰 减。
由声束扩散引起的超声波衰减称为扩散衰减。
* 声束在不同声阻抗介质的界面散射引起的衰减叫做散射衰减。* 由介质吸收引起的超声波衰减称为吸收衰减。
* 由材料表面粗糙度、表面曲率大小和表面附着物等因素所引起的超声波的衰减称为耦合衰减。2.6 压电效应和探头 2.6.1 压电效应与压电材料
* 某些单晶体和多晶体陶瓷材料在应力（压缩力和拉伸力）作用下产生异种电荷向正反两
面集中而在晶体内产生电场，这种效应称为正压电效应。相反，当这些单晶体和多晶体陶瓷材料处于交变电场中时，产生压缩或拉伸的应力和应变，这种效应称为负压电效应，如图所示。* 负压电效应产生超声波，正压电效应接收超声波并转换成电信号。
* 常用的压电陶瓷有钛酸钡（BaTi03）、锆钛酸铅（PZT）、钛酸铅（PbTiO3)、偏铌酸铅（PbNb2O4）等。2.6.2探头的编号方法
2.5 P 20 Z 5 Q 6×6 K3 | | | | | | | | 频率 材料 直径 直探头 频率 材料 矩形 K=3 材料： P-锆钛酸铅；B-钛酸钡；T-钛酸铅；L-铌酸锂；I-碘酸锂；N-其他 探头类型： Z-直探头； K-斜探头； SJ-水浸探头； FG-分隔探头； BM-表面探头； KB-可变角探头； 2.6.3 探头的基本结构
* 压电超声探头的种类繁多，用途各异，但它们的基本结构有共同之处，如图所示。它们一般均由晶片、阻尼块、保护膜（对斜探头来说是有机玻璃透声楔）组成。此外，还必须有与仪器相连接的高频电缆插件、支架、外壳等。
* 脉冲重复频率是指超声波探伤仪在单位时间里所产生的脉冲数目；探伤频率是指在电脉冲作用下晶体每秒钟振动的次数，二者不可相提并论。
2.6.4 直探头
一、直探头的保护膜
* 压电陶瓷晶片通常均由保护膜来保护晶片不与工件直接接触以免磨损。常用保护膜
有硬性和软性两类。氧化铝（刚玉）、陶瓷片及某些金属都属于硬性保护膜，它们适用于工件表面光洁度较高、且平整的情况。用于粗糙表面时声能损耗达20～30dB。* 软性保护膜有聚胺酯软性塑料等，用于表面光洁度不高或有一定曲率的表面时，可改善声耦合，提高声能传递效率，且探伤结果的重复性较好，磨损后易于更换，它对声能的损耗达6～7dB。
* 保护膜材料应耐磨、衰减小、厚度适当。为有利于阻抗匹配，其声阻抗Zm应满 足一定要求。
* 试验表明：所有固体保护膜对发射声波都会产生一定的畸变，使分辨率变差、灵敏度降低，其中硬保护膜比软保护膜更为严重。因此，应根据实际使用需要选用探头及其保护膜。与陶瓷晶片相比，石英晶片不易磨损，故所有石英晶片探头都不加保护膜。
二、直探头的吸收块
为提高晶片发射效率，其厚度均应保证晶片在共振状态下工作，但共振周期过长或晶片背面的振动干扰都会导致脉冲变宽、盲区增大。为此，在晶片背面充填吸收这类噪声能量的阻尼材料，使干扰声能迅速耗散，降低探头本身的杂乱的信号。目前，常用的阻尼材料为环氧树脂和钨粉。#
三、直探头的晶片
晶片产生和吸收超声波，常用的压电陶瓷有钛酸钡（BaTi03）、锆钛酸铅（PZT）、钛酸铅（PbTiO3)、偏铌酸铅（PbNb2O4）等。2.6.5 斜探头
一、结构与类型
二、透声楔
斜探头都习惯于用有机玻璃作斜楔，以形成一个所需的声波入射角，并达到波型转换的目的。一发一收型分割式双直探头和双斜探头也都以有机玻璃作为透声楔，这是因为有机玻璃声学性能良好、易加工成形，但它的声速随温度的变化有所改变又易磨损，所以对探头的角度应经常测试和修正。水浸聚焦探头常以环氧树脂等材料作为声透镜材料。
三、晶片的厚度
压电晶片的振动频率f即探头的工作频率，它主要取决于晶片的厚度T和超声波在晶片材料中的声速。晶片的共振频率（即基频）是其厚度的函数。可以证明，晶片厚度T为其传播波长一半时即产生共振，此时，在晶片厚度方向的两个面得到最大振幅，晶片中心为共振的驻点。
双晶斜探头对钢板内的夹层缺陷比较敏感容易发现，而对有圆弧面的近表面气孔不易发现。2.6.7 探头的功能
使用压电材料制成的探头，要得到最佳的检测效果，必须考虑探头与仪器之间有良好的阻抗匹配。2.7 声场 2.7.1 声场
* 充满超声波的空间称为声场。声场中声能大小通常用空间的声压值表示。
* 声压P有若干极大值与极小值，最后一个声压极大值至声源的距离称为近场长度N，该范 围的声场叫做近场。
* 声压P有若干极大值与极小值，最后一个声压极大值至声源的距离称为近场长度N，该范围的声场叫做近场。
* 当RS »λ时，λ/4可以忽略，故： Rs2 Ds2 Rs ：探头晶片半径 N=-----=------Ds ：探头晶片直径 λ 4λ * 声源的距离≥3N的声场称为远场。2.7.2 声场的扩散
* 声束在传播过程中呈发散状态，离声源近的地方声能强，离声源远的地方声能弱；声束 在1.64N处开始发生扩散；
* 声束的形状与声源的形状有关，下图是方片与矩形片的声场形状。
* 声场的扩散性用半扩散角描述，θ0称为半扩散角，也称为指向角，2θ0范围内的声束叫做主声束； * 声束集中向一个方向辐射的性质，叫做声场的指向性。指向角θ0愈 小，主声束越窄，声能量越集中，则探测灵敏度就越高，方向性越好，从而可以提高对缺陷的分辨力和准确判断缺陷的位置。2.7.3 声束的聚焦与发散
* 声束可以通过声透镜聚焦而做成聚焦探头，它可以聚集能量。但无论采用哪种聚焦方法，都不能把声束聚成一个很小的点。
* 声波从水通过曲表面进入工件时，声束在金属工件内将收敛(如果工件是凹面的)或发 散(如果工件是凸面的)。* 聚焦探头计算公式： C1 F= R(-------------)C1-C2 式中：F---聚焦探头的焦距；C1----第一介质纵波声速；C2---第二介质纵波声速； R---声透镜曲率半径。3 超声检测方法与耦合 3.1 穿透法
* 穿透法是依据脉冲波或连续波穿透试件之后的能量变化来判断缺陷情况的一种方法，如 图所示。
* 穿透法常采用两个探头，一个作发射用，一个作接收用，分别放置在试件的两侧进行探
测，图中显示三种情况：无缺陷时的波形；缺陷阻挡部分声束时的波形；缺陷阻挡全部声束时的波形。3.2 脉冲反射法
超声波探头发射脉冲波到被检试件内，根据反射波的情况来检测试件缺陷的方法，称为脉冲反射法。3.3 共振法
若声波（频率可调的连续波）在被检工件内传播，当工件的厚度为超声波的半波长的整数倍时，将引起共振，仪器显示出共振频率，若工件内存在缺陷则共振频率发生变化，利用共振频率之差，判断工件内部状态的方法称为共振法。航空航天器上常用胶接结构，脱胶处常用共振方法检测。3.4 耦合介质
一、概念
* 为了排除探头与工件表面之间的空气，在探头与工件表面之间施加的一层透声介质 称为耦合剂。
* 耦合剂的作用在于排除探头与工件表面之间的空气，使超声波能有效地传入工件达 到探伤的目的。此外耦合剂还有减少摩擦的作用。
二、耦合效果与声阻抗有关，声阻抗大耦合性能好。三、耦合介质的种类
* 甘油声阻抗高，耦合性能好，常用于一些重要工件的精确探伤，但价格较贵，对工件有腐蚀作用。* 水玻璃的声阻抗较高，常用于表面粗糙的工件探伤，但清洗不太方便，且对工件有腐蚀作用。* 水的来源广，价格低，常用于水浸探伤，但易使工件生锈。
* 机油和变压器油粘度、流动性、附着力适当，对工件无腐蚀、价格也不贵，因此是目前应用最广的耦合剂。
* 超声波探伤中常用耦合剂有机油、变压器油、甘油、水、水玻璃等。它们的声阻抗Z如下：
耦合剂 机油 水 水玻璃 甘油 Z×106kg/m2 ·s 1.28 1.5 2.17 2.43 * 此外，近年来化学浆糊也常用来作耦合剂，耦合效果比较好。
* 影响耦合的主要因素有：耦合层的厚度，耦合剂的声阻抗，工件表面粗糙度和工件形状。4 检测设备
4.1 A型模拟超声波探伤仪(CTS-9006PLUS型为例)* A型扫描显示中，从荧光屏上直接可获得缺陷回波幅度（表示声能的大小）和缺陷的位 置等信息。
* A型超声探伤仪垂直线性取决于仪器放大功能的好坏而与探头与仪器的匹配无关。* A型超声探伤仪水平线性的好坏直接影响到缺陷的定位而对缺陷大小的判断无关。* A型扫描显示中，“盲区”是指由于仪器原因造成一定范围内不能探到缺陷的区域，它与近场区不能探到缺陷性质是不同的。
* A型扫描显示中，水平基线代表声波传播的时间或距离。CTS-22型仪左面板 CTS-22型仪右面板 其他模拟超声波仪器 4.2 B型和C型超声波探伤仪
* B型显示超声波探伤仪能显示扫查方向的截面上的图象； * C型显示超声波探伤仪则能显示扫查面上的投影图象。4.3 数字超声波探伤仪 其他数字超声仪 4.4 袖珍数字式超声测厚仪 检测系统的校准 5.1 试块简介 5.1.1 试块的用途 * 测试或校验仪器和探头的性能； * 确定探测灵敏度和缺陷大小； * 调整探测距离和确定缺陷位置； * 测定材料的某些声学特性。5.1.2 试块的分类（主要分二类）*
标准试块
* 对比试块（参考试块）
其他叫法：校验试块、灵敏度试块；平底孔试块、横孔试块、槽口试块；锻件试块、焊缝试块等。1.荷兰试块
* 1955年荷兰人提出；1958年国际焊接学会通过并命名为IIW试块；ISO组织推荐使用。* 类似的有：中国CSK-IA、日本STB-A1、英国BS-A、西德DIN54521…… 2.CSK-IA试块：中国的改型试块
CSK-IA试块的主要用途： ① R50、R100圆弧：
扫描线比例校准； ② 上下表面刻度：斜探头K值校准；
③ φ50、φ
44、φ40孔：斜探头分辨率测定； ④ 89、91、100mm 台阶：直探头分辨率测定； ⑤ φ50孔：盲区测定。3.CSK-IIA / CSK-IIIA 5.2 仪器扫描线（速度）比例校准（1）直探头扫描线校准
将直探头放于CTS-IA试块的100厚度上，取第一底面反射回波，通过距离调节按钮使该回波在100mm位置上即可。
（2）斜探头扫描线校准
* 斜探头调整仪器扫描线比例是为了识别缺陷波和判定缺陷位置。
一、入射点、前沿测试
* 如图，斜探头入射到R100圆弧上，左右移动探头找到最大反射回波；如果试块上有圆心
刻度，则刻度对应处为入射点；如果试块上无圆心刻度则用钢尺量，使钢尺100处对准试块圆弧端，钢尺0点即为入射点；使钢尺0点对准探头前端点，差值即为前沿。
* 斜探头入射点会改变，其主要原因是楔块长期磨损变薄，所以要经常测试入射点。
二、斜探头K值测试
* 如图，斜探头分别入射到试块的二个圆上，左右移动探头找到最大反射回波；探头入射点所对应的刻度即K。
三、声束偏转角测定
* 概念：主声束中心线与声轴间的夹角称为声轴偏转角。
* 测定：探头置于试块面上，旋转移动找到最大回波，测定探头中心线与试块上表面垂线 间的夹角。
录象：入射点、前沿、斜探头K值测试
四、按声程1：1调节
概念：仪器荧光屏水平线表示声波走的实际声程；
方法：斜探头放于CTS-IA试块的R100、R50处，找到最大回波，分别放于100、50刻度处。
五、按深度1：1调节
六、概念：仪器荧光屏水平线表示声波走的实际声程的垂直 投影，即深度值；
方法：斜探头放于CTS-IA试块的R50、R100处，找到最大回波，分别放于h1、h2刻度处。h1、h2根据K值计算。
六、按水平1：1调节
概念：仪器荧光屏水平线表示声波走的实际声程的水平投影，即水平值；
方法：斜探头放于CTS-IA试块的R50、R100处，找到最大回波，分别放于L1、L2刻度处。L1、L2根据K值计算。
应用
6.1 焊缝检测程序：
⑴ 斜探头基本参数测定：入射点、前沿、K值（测量三次取平均值）⑵ 扫描速度调节（通常按深度调节）⑶ 灵敏度确定：
* 确定探头灵敏度最常用的方法是用人工缺陷反射信号的幅值来确定。
焊缝检测常用横孔作为人工缺陷，制作出距离-波幅曲线，依此对缺陷作出判断。焊缝检测用的距离-波幅曲线有二种：分贝曲线、面板曲线。
* 超声检测系统的灵敏度取决于探头、脉冲发生器和放大器（仪器）。分贝曲线 * 在对接焊缝超声波探伤中，若要计入表面补偿6dB，“距离一分贝”曲线的三条线同时下 移 6dB。
* JB4730-94标准中规定用于制作“距离--波幅”曲线的试块是： CSK-IIA和CSK-IIIA 面板曲线
⑷ 检测（扫描）技术
* 声波与入射面垂直时得到最大的反射回波，如果被检工件的上下两平面不平行，工件中 缺陷信号幅值将不会显示。
* 必须选择入射声波与缺陷面的入射角度。
* 由于气孔通常是圆球形的，其反射波是发散的，所以超声波探测气孔时，反射波较低。
* 超声波垂直入射到表面粗糙的缺陷与入射到尺寸相同而表面光滑的缺陷相比，表面粗糙的缺陷反射波低，能量损失大。
* 用超声波检查板厚100mm以上的焊缝中垂直表面的裂纹，采用最有效的方法是串列法。
⑸缺陷定位、定量
* 深度定位
* 当量法定量 ⑹ 记录与报告
7.法规、标准、技术条件和规程
7.1 与超声检测特别有关的法规、标准和技术条件
（1）GB/T 11345-89 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级（2）GB/T 29712-2013（3）GB/T 29711-2013（4）GB 50205-2001
7.3 检测规程
7.3.1 检测规程制定和执行程序
① 无损检测工程师和无损检测 III 级人员具有制定检测规程的资格； ② 制定-审核-批准-使用 修定-审核-批准-使用 7.3.2 检测规程类型 ① 通用规程： 内容 实例
* 被检件相关参数 * 检测与验收标准 * 人员资格 * 设备与器材（仪器型号、探头、耦合剂等）* 方法与技术（采用、扫查方式）* 其他事项 7.3.3 工艺卡 ②专用工艺规程
针对某一具体检测对象制定的工艺程序 ③工艺卡
一、工艺卡的生成
表格形式集中显示专用工艺规程中的工件参数、工艺参数，验收依据等数据，是操作者的工作依据。
二、工艺卡的执行和修订
三、根据工艺卡进行检测 8.结果的记录和评定
关键词：超声,无损检测,成像技术,SAFT成像
0 引 言
Sokolov于20世纪30年代提出了超声波检测的早期研究,在40年代出现的脉冲回波探伤仪器成为超声波检测技术的重要标识。20世纪50年代初,真正用于医学诊断的超声装置问世。60年代末,由于电子技术、计算机技术和信号处理技术的飞速发展,声成像研究恢复了生机。70年代形成了几种较成熟的方法,大量商品化设备上市,在医学诊断中得到极其广泛的应用,在工业材料超声检测中也逐渐得到应用[1]。现在,超声成像检测技术已经在很多领域发挥着重要的作用。
1 超声检测成像原理
超声成像就是用超声波获得物体可见图像的方法。由于超声波可以穿透很多不透光的物体,所以利用超声波可以获得这些物体内部结构声学特性的信息,超声成像技术将这些信息变成人眼可见的图像。由声波直接形成的图像称为“声像”,由于生理的限制,人眼是不能直接感知声像的,必须采用光学的或电子学的或其他方式转化为肉眼可见的图像或图形,这种肉眼可见的像被称为“声学像”,声学像反映了物体内部某个或几个声场参量的分布或差异。反过来,对于同一物体,利用不同的声学参量,例如声阻抗率、声速或声衰减等,可以生成不同的声学像。
2 各种超声成像方法
2.1 扫描超声成像[2]
扫描超声成像是超声检测数据的视图显示,最基本的超声扫描方式有A-扫描,B-扫描,C-扫描,D-扫描,S-扫描,P-扫描等,它们分别是超声脉冲回波在荧光屏上不同的显示方式。表1是以上扫描方式的显示方法和特点。
2.2 超声波显像
声波是力学波,它会改变传播介质中的一些力学参数,比如质点位置、质点运动速度、介质密度、介质中应变、应力等,液体中还引起辐射压力。利用这些参数变化可以使声波成为可见。1937年,Pohlman制成第一台声-光图像转换器[3]。到目前,最有效而常用的声波显示方法是施利仑法和光弹法。施利仑法的根据是声波导致介质密度变化,而后引起光折射率的改变。光弹法成像原理是超声引起应力,在各向同性固体中,应力产生光的双折射效应,光通过应力区后,偏振将发生变化。80年代,我国著名声学专家应崇福和他领导的小组用动态光弹法系统研究了固体中的超声散射,把这个方法的价值提到了新的高度。在他们的散射研究中,首次目睹了声波沿孔壁爬行,在材料棱边内部的散射和在带状裂缝的散射,还首次窥见了兰姆波和瑞利波,观察了前者在板端的散射,后者绕材料尖角的散射。他们提高了动态光弹法的显示清晰度,80年代前期的光弹照片质量之高在国际上已属罕见。
2.3 超声全息
超声全息是利用干涉原理来记录被观察物体声场全部信息,并实现成像的一种声成像技术和信息处理手段。扫描声全息大致分为两类,一类是激光重建声全息,它是用与入射波同频率的电信号与探测器的输出电信号相加,用叠加信号的幅度去调制荧光屏光点的亮度,在荧光屏上形成全息图。将全息图拍摄下来,再用激光照射全息图,获得重建像。另一类是计算机重建声全息,它是利用扫描记录到的全息函数与重建像函数之间是空间傅氏变换对的关系,直接由计算机计算而实现的重建[4]。
2.4 ALOK法成像
ALOK(Amplituen and Laufzeit Orts Kurren)法即幅度-传播时间-位置曲线法,原理如图1所示。一个自发自收的超声换能器在试样表面按照一定规则进行移动扫描,如果A点是试样内的缺陷,那么在位置1处接收到的回波信号中,在
2.5 相控阵法
超声相控阵技术来源于雷达电磁波相控阵技术,医用B超是最先采用超声相控阵技术的。20世纪80年代初,相控阵超声波技术从医疗领域跃入工业领域。20世纪80年代中期,压电复合材料的研制成功,为复合型相控阵探头的制作开创新途径。压电复合技术、微型机制、微电子技术、及计算机功率的最新发展,对相控阵技术的完善和精细化都有卓著贡献。
超声相控阵系统由超声阵列换能器和相应的电子控制系统组成。超声阵列换能器由许多小的压电晶片(阵元)按照一定形状排列而成的,其内部的各阵元可以独立进行超声发射或接收。在相控阵超声发射状态下,阵列换能器中各个阵元按照一定延时规律顺序激发,产生的超声发射子波束在空间合成,形成聚焦点和指向性[6],如图2所示。改变各阵元激发的延时规律,可以改变焦点位置和波束指向,形成在一定空间范围内的扫描聚焦[5,6]。
2.6 超声显微镜
超声显微镜是利用声波对物体内力学特性进行高分辨率成像研究的系统和技术,是20世纪80年代研制成功的重要的三维显微观察设备,它集现代微波声学、信号检测和计算机图像科学技术于一体,是一种典型的高科技产物。它可以对不透明材料内部层层递进行显微观察,直至表面以下几毫米甚至几十毫米的深度,可以获得丰富的信息;其次是对生物组织可以进行活体检查,可实现生物学家们长期盼望的“活检”[5]。
2.7 合成孔径聚焦成像(SAFT)
合成孔径聚焦(Synthetic Aperture Focusing Technique,SAFT)超声成像是20世纪70年代发展起来的一种比较有潜力的成像方法,它以点源探头在被测物体的表面上扫描,接收来自物体内部各点的散射声信号并加以存储,然后对不同接收位置上探头接收的声信号引入适当的延迟并进行叠加,以获得被成像点的逐点聚焦声学像。在超声检测中,常用聚焦探头来提高检测的分辨率。在焦点上超声波的束径b与声波波长λ、焦距F及探头尺寸D之间有:b=1.03λF/D,频率越高,探头的孔径越大,检测的分辨率就越高。合成孔径聚焦技术就是用信号处理的方法使小孔径的换能器阵列具有大孔径阵的指向特性的功能,实现高分辨率成像。当一个超声收、发的探头沿直线移动,每隔距离d发射一个声波,同时接收来自物体各点的散射信号并加以储存。根据各成像点的空间位置,对接收到的信号作适当的声时延或相位延迟后再合成得到被成像物体的逐点聚焦成像,这就是合成孔径聚焦成像技术[5]。SAFT成像的分辨率高,能在近场区工作,并能实现三维成像。
2.8 衍射时差法(TOFD)超声成像技术
TOFD(Time Of Flight Diffraction)检测技术通常采用一发一收并且角度相同的双探头模式,利用缺陷尖端的衍射波信号探测和测量缺陷尺寸。检测过程中,激发探头产生的宽角度纵波基本可覆盖整个检测区域[7]。TOFD对于焊缝中部缺陷检出率很高,容易检出方向性不好的缺陷,可以识别向表面延伸的缺陷,使用横向TOFD模式时,特别是在信号处理的帮助下缺陷定量很准,线形模式下的定量精度也可以接受,和脉冲反射法相结合时效果更好。
2.9 超声CT(Computed Tomography)成像
英国从事超声成像的专家P.N.T Wells在2000年的论文《超声成像技术的现状与未来》中指出:在最近的十几年里,有关超声成像技术的研究在医学成像领域至少占25%以上的份额,并且这种趋势还在继续增长。超声CT 技术发展于医学并取得了成功,此外还用于工业材料的无损检测、航空航天、军事工业及钢铁企业等高科技领域或部门;CT 还在地球资源勘探、地震预测预报、地质构造等方面有广泛而深入的应用[8]。超声CT 总的发展趋势是向着高速、清晰、可靠方向发展,即数据采集、成像速度更为快捷,重建图像具有更高的空间分辨率、密度分辨率,图像更为清晰、可靠。此外,如何在数据缺损时或根据很少的投影数据能够很好地重建图像,也是未来CT 必须解决的问题。重建三维图像是CT 的又一发展趋势[9]。
3 超声检测成像的发展方向
当今世界很多国家都越来越重视无损检测技术在国民经济各部门中的作用,超声无损检测成像技术大多有自动化和智能化的特点,超声成像是定量无损检测的重要工具,在各种探伤手段中,应用超声手段来检测缺陷是目前各国正在探索的一个重点。目前,人们仍在致力于很多方面的研究,如声逆散射理论、新成像机制、神经网络、模式识别等信号处理理论、优质超声探头和其他超声成像元件等。本文所阐述的几种成像技术只是众多进步的代表。超声无损检测技术伴随材料与工业技术的发展而发展,并随着人们对产品质量与安全性的不断重视而得到进一步提高。
参考文献
[1]刘超.超声层析成像的理论与实现[D].杭州:浙江大学,2002.
[2]中国机械工程学会无损检测分会.超声波检测[M].2版.北京:机械工业出版社,2000.
[3]庞勇,韩焱.超声成像方法综述[J].华北工学院测试技术学报,2001,15(4):280-284.
[4]沈趁中.超声成像技术及其在无损检测中的应用[J].无损检测,1994,16(7):202-204.
[5]燕会明.超声相控阵技术及其应用研究[D].太原:中北大学,2008.
[6]李衍.超声相控阵技术[J].无损探伤,2007,31(4):24-25.
[7]兰从庆,许克克,李珑,等.超声反射CT成像在无损检测中的应用[J].无损检测,1994,16(10):271-274.
[8]刘波,李朝荣.超声CT成像方法及应用[J].中国仪器仪表,2007(2):28-31.
[9]张德俊.声成像的研究进展及应用前景[J].科技导报,1994(9):5-7.
关键词：红枣；超声技术；无损检测；分级
中图分类号： TS207.3；O657.5文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）02-0204-02
收稿日期：2013-06-19
基金项目：新疆生产建设兵团青年科技创新资金专项（编号：2012CB021）；塔里木大学校长基金（编号：TDZKSS201212）。
作者简介：郑文轩（1980—），男，河南内乡人，硕士，讲师，主要从事超声处理技术、功率超声应用等研究。E-mail：zwx8000200@163.com。
通信作者：杨瑛，副教授，主要从事超声处理技术、功率超声应用、声学与信息工程材料及功能器件的研究。E-mail：tdyyy@sohu.com。红枣性温味甘，营养十分丰富，不仅是人们喜爱的果品，也是一味滋补脾胃、养血安神、治病强身的良药。民间有“天天吃红枣，一生不显老”的说法。红枣品种间在果实大小、形态、颜色等方面存在较大差异。即使同一品种的枣果，由于枣的花期持续1～2个月，在大小、颜色、成熟度等方面，也会有很大差异。通过分级，可以使枣果等级分明，规格一致，达到商品的标准化。此外，分级后便于枣果包装、销售、运输和贮藏，提高经济效益。而且通过分级剔出的残次果、病虫果，可就地进行加工处理，减少浪费，有利于枣果的综合利用。
超声波无损检测技术具有洁净卫生、成本低、无损伤、高效、检测速度快等优点，该技术在食品检测、化工、农业、医药临床等领域具有广阔的应用前景。早在20世纪40年代低能量超声检测技术就已应用于食品工业领域。Clark研究发现声波通过西瓜的衰减时间和西瓜的硬度密切相关，声波的衰减时间随着西瓜成熟度的增加而延长[1]，麻建国等将超声波技术应用在食品检测中[2]；Armstrong等研究发现桃子的声波响应特性与其硬度具有较高的相关性，相关系数为0745[3-8]；陈介余等研制了利用西瓜的声波响应特性进行无损检测的装置，该装置可以对西瓜的内部裂纹和成熟度等做出正确判断[9]；丁英强用超声波快速检测牛奶成分[10]；张吟利用超声波对畜禽骨密度进行检测，并设计了检测系统[11]。低能量超声检测技术通过低能量超声与食品物料之间的相互作用来判断食品的物理化学性质。众多学者的大量研究结果为超声无损检测果品品质研究奠定了重要基础。
本试验以新疆干制骏枣为研究对象，根据红枣采摘后硬度、固体可溶性物含量、总含糖量、含水率等理化参数，利用超声技术开展新疆南疆红枣快速无损检测及分级方法研究，为红枣内部品质因素检测和分级提供新的方法和技术。
1材料与方法
1.1材料选择
试验样品选用新疆生产建设兵团一师10团精品红枣种植基地的骏枣。全部原料均选吊干枣，摘果时将红枣果蒂一同摘下，同时避免碰伤与刮伤。测试样本为经过初选过的果形饱满、个大均匀、可食部分达到90%以上的枣果，剔除霉烂果、病果、虫果。
1.2主要仪器
超声波发生器，换能器，示波器，数据采集卡，声速测定仪，计算机，温度计，SD-302海尔冰柜，梅特勒EL204分析天平，多功能榨汁机，GY-4型果实硬度计，游标卡尺和糖度计等。超声波无损检测系统简图见图1。
超声波无损测量系统由以下部分构成：高功率-低频率的超声波脉冲发生-接收器，窄频带超声波换能器、数据采集卡和分析系统。超声波信号采集系统采用脉冲回波技术，使用距离可调的换能器发射和接收信号，接收的超声信号经整形放大和A/D转换后以文本的形式存放于计算机，利用MATLAB软件分析数据信号。
1.3测定指标及方法
干枣原料洗净晾干表面水分后，进行装袋、冷藏。试验时，将测试样本随机分成5组，每组20个，并将每一组红枣样本进行编号（N1-N20）。先进行超声波声速测定，然后采用破坏性试验测定红枣的理化指标，根据国家标准GB/T 5835—2009 对干制红枣等级进行分级。
1.3.1硬度测定在每个果实胴体的赤道部位均匀地选择5个点，将果实去皮后用GY-4型硬度计测果肉硬度，数据为多次测量的平均值。
1.3.2可溶性固形物含量的测定将测试过硬度的样品用榨汁机榨汁，采用手持折光仪测清液的可溶性固形物含量，重复3次，取平均值。
1.3.3总含糖量按GB/T 10782—2006《蜜饯通则》中的方法测定总含糖量。
1.3.4含水率按GB/T 5009.3—2010《食品中水分的测定》中蒸馏法的规定测定含水率。
1.3.5超声波声速测定利用超声波声速测定仪测定声速，v=l/t，其中v为超声波声速，l为两个换能器之间的距离，t为脉冲信号传递的时间。
2结果与分析
2.1超声波声速与红枣硬度之间的关系
超声波声速与红枣硬度呈正相关，r2=0.846 4（图2），随着红枣硬度的增加，超声波声速逐渐增大。红枣在储存过程中水分丢失，红枣密度减小，硬度减小，声波衰减增大，传播速度减小。
2.2超声波声速与红枣总含糖量之间的关系
图3显示，超声波声速与总含糖量相关（r2=0.832 3），声波传播速度随总含糖量的增加而逐渐减小。
nlc202309011930
2.3超声波声速与红枣可溶性固形物含量之间的关系
声波传播速度和红枣可溶性固形物含量之间的关系如图4所示，随着红枣的可溶性固形物含量逐渐增大，声波传播的速度逐渐减小。超声波声速与可溶性固形物含量相关，r2=0.873 4。
2.4超声波声速与红枣含水率的关系
红枣含水率是红枣品质的一个重要指标，图5显示。随着红枣含水率的增加，声波速度逐渐增大，r2=0.890 4。
2.5超声波声速与红枣等级的关系
红枣中的杂质和损伤、病变果都已先剔除，红枣等级以总含糖量和含水率为指标对枣果进行分级。根据国家标准 GB/T 5835—2009，红枣含水率不高于25%，总含糖量≥70%为一级果，65%≤总含糖量<70%为二级果，60%≤总含糖量<65%为三级果。超声声速与红枣等级的关系如图6所示。超声波在红枣中的传播速度在330 m/s以下，其红枣为一级果，传播速度在330 m/s至345 m/s之间红枣为二级果；传播速度在345 m/s至361 m/s之间为三级果。
3结论
红枣的硬度、总含糖量、可溶性固形物含量和含水率是红枣品质的重要参数，通过超声波无损检测技术，利用超声波在红枣中的传播速度间接得到各项参数，进而得知红枣的内部品质并对红枣等级进行分级，具有重要的研究意义。本研究结果表明，超声波在红枣中的传播速度随硬度的增大而增大；随总含糖量的增加而减小；随可溶性固形物含量的增加而减
小；随含水率的增加而增大。超声波在红枣中的传播速度在330 m/s以下，其红枣为一级果，传播速度在330 m/s至 345 m/s 之间红枣为二级果；传播速度在345 m/s至361 m/s为三级果。
参考文献：
[1]Clark R L. An investigation of the acoustical properties of watermelon as related to maturity：ASAE Paper No.75-6004[R]. St. Joseph Ml：ASAE，1975.
[2]麻建国，周建军. 超声波技术在食品检测中的应用[J]. 食品与发酵工业，1998，24（5）：54-60.
[3]Sarkar N，Wolfe R R. Potential of ultrasonic measurements in food quality evaluation[J]. Trans of the ASAE，1983，26（2）：624-629.
[4]watts K C，Russell L T. A review of techniques for detecting hollow heart in potatoes[J]. Canadian Agric Engineering，1985，27（2）：85-90.
[5]Stone L M，Armstrong P R，Chen D D，et al.Peach firmness prediction by multiple location impulse testing[J]. Trans of the ASAE，1998，41：115-119.
[7]Zhang X，Stone M L，Chen D，et al. Peach firmness determination by puneture resistance，drop impact，and sonic impulse[J]. Transactions of the ASAE，1994，37（2）：495-500.
[8]Brusewitz M H，Mccollum T G. Internal variation in peach fruit firmness[J]. HortSci，1992，27（8）：903-905.
[9]陈介余，宫里满. 利用声波响应特性检测农产品内部质量的研究：第l报[J]. 农业机械学会志，1993，55（3）：65-72.
[10]丁英强. 超声波牛奶成份快速检测方法及仪器研究[D]. 天津：天津大学，2005.
[11]张吟. 超声波畜禽骨密度检测系统设计[D]. 长沙：湖南大学，2007.
粮食中有机磷农药残留量的测定方法和原理是综合gb/t50009.20--XX食品中有机磷农药残留量的测定(第二法)和gb/t5009.145--XX植物性食品中有机磷和氨基甲酸酯类农药多种残留的测定方法，并作部分改动，检验流程：分样→样品粉碎→提取→净化→浓缩→上机测定→结果计算。粮食中有机氯农药残留量的测定方法是采用gb/t5009.19--第二法，气相色谱分析采用毛细管色谱柱进行，原理是试样中六六六、滴滴涕经石油醚提取，浓硫酸磺化去杂后用气相色谱法对不同异构体和代谢物分别测定，与标准比较定量，检验流程：分样→样品粉碎→提取→浓缩→净化→上机测定→结果计算。
以上讲了有机磷农药和有机氯农药残留的测定，现在就来讲讲玻璃器皿的清洗与存放。过滤后就应把器皿浸泡在洗涤液水中，便于洗去器皿的标记。由于二氯甲烷、石油醚是易发挥，有毒气体，在清洗玻璃器皿时应带上手套，先把玻璃器皿用洗液冲泡，然后再毛刷把玻璃器皿里外都洗刷干净，再反复用自来水冲洗干净彻底(为了防止洗涤液残留而影响农药的检测)。容量瓶洗干净以后应放在物架上晾
在领导的关心，老师的支持下，让我有了这次实习的机会，这次实习也是我们第一次综合实习，实习对我是一个锻炼的好机会，它也将全面检查我各个方面的能力，也检验我能否将所学的理论知识应用到实践中去。紧张的两个星期的实习生活结束了，在这两个星期里也有不少的收获，通过两个星期的学习实践，使我学到了很多实践知识，各方面都有所提高。
总结人：XXX
XXXXXX有限公司
我于2012年7月毕业于XXXXXX，持有中国电力工业无损检测超声、磁粉I级资质和电力工业理化检验光谱、金相I级资质。毕业后一直就职于XXXXXXX有限公司，在公司承接的锅炉、压力管道等特种设备施工过程中承担无损检测工作。在这一年的工作中，积极完成各项探伤任务，寻求新的方法以解决检测中碰到的难题，并且努力提高自己的技术水平，提高工作效率。
随着我国工业化进程不断推进，电站和化工行业也相继增多，按照图纸技术条件及规范要求，对于各种压力管道、压力容器和承压部件焊接焊缝需进行规定比例的超声及X射线探伤，所以无损检测行业也越来越普遍。下面浅谈一下小径管透照方法和技术要求及钢焊缝射线照相底片缺陷影像的识别：
I外径D。≤100mm的管子称为小径管，一般采用双壁双影法透照其对接环缝。按照被检焊缝在底片上的影像特征，又分椭圆成像和重叠成像两种方法。当同时满足下列两条件，a)T(壁厚)≤8mm；
b)g(焊缝宽度)≤D0/
4时采用倾斜透照方式椭圆成像。椭圆成像时，应控制影像的开口宽度(上下焊缝投影最大间距)在1倍焊缝宽度左右。不满足上述条件或椭圆成像有困难时可采用垂直透照方式重叠成像。
透照布置（1）椭圆成像法胶片暗袋平放，射线源焦点偏离焊缝中心平面一定距离（称为偏心距L。），以射线束的中心部分或边缘部分透照被检焊缝。偏心距应适当，可按椭圆开口宽度（q）的大小
算出。
L。=（b+q）L1/L
2式中L1为射线源到近源处环焊缝表面的水平距离，L2为外径加上焊缝余高；
如偏心距太大，椭圆开口宽度过大，窄小的根部缺陷（裂纹、未焊透等）有可能漏检，或者因影像畸变过大，难于判断。偏心距太小，椭圆开口宽度过小，又会使源侧焊缝与片侧焊缝根部缺陷不一分开。
（2）重叠成像法对直径小（D。≤20mm），或壁厚大（T>8mm），或焊缝宽（g>D。/4）的管子，或是为了重点检测根部裂纹和未焊透等特殊情况下，可使射线垂直透照焊缝，此时胶片宜弯曲贴合焊缝表面，以尽量减少缺陷到胶片距离。当发现不合格缺陷后，由于不能分清缺陷是处于射线源测或胶片侧焊缝中，一般多做整圈返修处理。小径管环向对接接头的透照次数
小径管环向对接焊接接头100%检测的透照次数:采用倾斜透照椭圆成像时，当T/Dn≤0.12时，相隔90°透照2次。当T/D0>0.12时，相隔120°或60°透照3次。垂直透照重叠成像时，一般应相隔120°或60°透照3次。
由于结构原因不能进行多次透照时，可采用椭圆成像或重叠成像方式透照一次。鉴于透照一次不能实现焊缝全长的100%检测，此时应采取有效措施扩大缺陷可检出范围，并保证底片评定范围内黑度和灵敏度满足要求。
II钢焊缝射线照相底片缺陷影像的识别
1焊接缺陷影像的显示特征
焊接缺陷的影像特征基本取决于焊缝中缺陷的形态、分布、走向和位置，因射线透照角变化而造成的影像畸变或影像模糊也应予以充分考虑；对缺陷特性和成因的充分了解和经验，有助于缺陷的正确判断。必要时，应改变射线检测方案重新拍片；也可对可疑影像进行解剖分析，这样可以减少误判和漏判。
缺陷影像的判定，应依据三个基本原则：
a影像的黑度(或亮度)分布规律。如气孔的黑度变化不大，属平滑过渡型；而夹渣的黑度变化不确定，属随机型。
b影像的形态和周界。如裂纹的影像为条状，且必有尖端；而未焊透或条状夹渣虽然也是条状的，但一般不可能有尖端。未焊透的两边周界往往是平直的，而夹渣的周围往往是弧形不规则的，而气孔的形态大多是规则的。
c影像所处的部位。如破口边沿未熔合往往产生于焊接坡口的熔合面上，因此大多出现在焊缝轴线的两侧；而未焊透则多出现在焊缝轴线上。
2缺陷影像的识别
2.1气孔在底片上的形貌：
呈暗色斑点，中心黑度较大，边缘较浅平滑过渡，轮廓较清晰。形状：圆形、椭圆形、长条形、虫形等。
形态：单个、分散、密集、链状等。分布在焊缝中任意部位。
2.2非金属夹渣在底片上的形貌
呈暗色斑点，黑度分布无规律，轮廓不圆滑，小点状夹渣轮廓较不清晰。形状较不规测，点状、长条形、块状，有时带尖角。
形态：单个或分散、密集（网状）、长条断续等。分布在焊缝中任意部位。
2.3夹钨（金属夹渣）
呈亮点，轮廓清晰。为圆形、椭圆形、长条形或呈开花状。形态：单个、分散、密集等。氩弧焊打底电弧焊盖面的焊缝分布在根部；全氩焊焊缝在焊缝任意部位。
2.4未焊透在底片上的形貌
大多呈清晰的暗色直线条或带，宽窄取决于对口间隙。无对口间隙的所形成的未焊透呈现一条笔直的暗线。
一般处于焊缝影像的中间，顺焊缝轴线延伸；因透照偏或焊偏，也可能偏向一侧。
2.5未熔合在底片上的形貌：
根部未熔合的典型影象是一条细直黑线，线的一侧轮廓整齐且黑度较大，为坡口钝边痕迹，另一侧轮廓可能较规则也可能不规则，根部未熔合在底片上的位置应是焊缝根部的投影位置，一般在焊缝中间．因坡口形状或投影角度等原因也可能偏向一边。
坡口未熔合的典型影象是连续或断续的黑线，宽度不一，黑度不均匀，一侧轮廓较齐，黑度较大，另一侧轮廓不规则，黑度较小，在底片上的位置一般在焊缝中心至边缘的1／2处，沿焊缝纵向延伸。
层间未熔合的典型影象是黑度不大的块状阴影，形状不规则，如伴有夹渣时，夹渣部位的黑度较大。较小时，底片上不易发现。
对未熔合缺陷评判，要持慎重态度，因为有时与夹渣很难区分，尤其是层间未熔合容易误判。一般与夹渣的区别在于黑度的深浅和外貌形状规则等。
2.6裂纹在底片上的形貌：
呈不直的暗细线，端部尖细。热裂纹走向曲折，有分叉；冷裂纹走向不曲折没有分叉。
形态：单条、断续。在焊缝根部、焊道内、热影响区及弧坑等相应部位均可呈现。
以金属材质为主的地下供水管网长期埋设于土壤环境中, 内部输送着含消毒剂的安全饮用水, 决定了它必然存在于来自内外部腐蚀的威胁。腐蚀现象不仅造成管道爆管、维修和断水, 并且造成许多难以发现的漏水点, 使城市管网产销差居高不下。我国供水管网材料和施工质量普遍较低, 防腐能力弱, 平均寿命只有30年左右, 有些甚至更短。因此, 必须要有合适的技术手段来探测管道的状况, 及时更新状况不佳的管道。
有两种方法可以评估管道的状况:一种是割管取样检验, 另一种是无损检测。取样检验是把管道的内衬涂层及腐蚀产物去除后, 找到管道的腐蚀点和面, 测量管道的实际剩余壁厚。其优点是准确度高, 结论可靠, 但操作较复杂, 时间周期较长。无损检测直接在管道埋设现场作业, 不伤害管道本身, 不影响检测后管道的继续试用, 通过探测管道结构上的不连续点或区域, 判断管道的状况。无损检测是一个大类, 其中有许多技术手段, 最常用的技术之一是超声波无损检测。本文介绍超声波无损检测技术的原理、优缺点、应用范围, 特别是将该技术引入以铸铁材质为主的供水管道后的应用效果。
1 超声波无损检测的原理
超声波是在高频率处的声能, 超出人类的听觉极限。大多数超声波测试频率范围500 k Hz~20 MHz之间进行。无论频率大小, 声音都是以有组织的机械振动的模式在某种介质中 (空气或钢) 根据波的基本物理定律来传播的, 见表1。
所有的超声波测厚仪的工作原理都是精确测量由超声波传感器产生的一个声音脉冲旅行通过一个试件所需的时间。该传感器包含一个压电元件并由一个短促的电脉冲激发产生超声波脉冲。声波进入试件材料不断前行直到遇到材料的后壁或其它边界, 然后返回到传感器, 再将声能转化成电能。传感器发出超声波后就一直等待着到达边界后返回的回声。通常这个时间间隔只有几百万分之一秒。仪器设定好超声波在该试件材料中的传播速度, 它就可以用简单的数学关系计算试件厚度, 见图1。
其中:T=试件厚度
V=超声波在试件材料中的传播速度
Δt=测量的超声波一个来回所用的时间
由于超声波无法有效地通过空气传播, 所以一滴耦合液在传感器和试件之间加入以实现声音的良好传输。常见的耦合剂为甘油, 丙二醇, 水, 油, 和凝胶。
因为声波遇到异种材料之间的边界就会反射, 所以, 这样的测量还可以揭示出在测试材料中存在的缺陷, 见图2。
2 超声波无损检测应用效果试验
超声波无损检测在钢管上的应用早已十分成熟, 普遍应用于石油燃气钢材质管线的探伤和状况评估。在供水行业, 除长距离大口径输水管、过桥管等采用钢管外, 大多采用球墨铸铁管和灰铸铁管, 超声波无损检测技术的应用还十分有限。为了检验超声波技术在铸铁管上的应用效果, 我们进行了如下试验。
取两段分别为DN300和DN400的埋地灰铸铁管道, 均已腐蚀, 有腐蚀沉积物。用喷砂工艺可以去除腐蚀沉积物。喷砂前后分别用超声波测厚仪和千分尺测定腐蚀管道残余壁厚。结果如下表2。
试验结果表明超声波技术不适合对埋地铸铁管厚度进行测量。技术一般会低估铸铁残余厚度1.6mm左右, 标准偏差甚至超过3mm。铸铁的厚度越大, 测量误差越大。因此, 超声波技术测量铸铁会导致最大误差约4mm以上。
经过分析, 造成这一误差的原因主要有两点:
(1) 铸铁中石墨和铁的结合面并不光洁, 有的因为石墨化作用发生了降解。结合面有了多个微小棱角, 会造成超声波的杂散反射, 干扰超声波传播方向。根据前述超声波技术的原理, 如果超声波在介质中不能直线传播的话, 壁厚计算结果就会发生偏差。
(2) 根据石墨化过程的不同阶段, 超声波在铸铁中遇到的阻力发生着变化, 同时传播速度也发生着变化。根据超声波技术的原理, 如果超声波在特定材质中的速度如果不确定的话, 厚度计算结果就会发生偏差。
3 结论
由于石墨的存在, 精度难以保证, 超声波无损检测技术不适合在埋地旧铸铁管上应用, 但可以在钢管上使用, 这一点已经在石油燃气和供水钢管领域得到了广泛的应用, 效果良好。超声波无损检测技术还可以在新管质量检验和材料验收上得到很好的应用, 如用其测量球墨铸铁管整体厚度、防腐涂层厚度, 进而推算铸铁基体厚度。至于管道更新改造时地点选择的决策支持, 当前更好的埋地铸铁管状况评估手段还是割管取样检验的方法。采用取管状况评估方法, 不仅可以评估管道当前的状况, 还能够推算其残余使用寿命, 为几年后的管网更新做好准备。
参考文献
[1]王盛.法国城市供水管网更新工程计划的研究:[D].上海:同济大学环境与工程学院, 2006.
[2]杨虎, 尚常青.供水管道泄漏的无损检测技术综述[J].给水排水, 2011, S1.
【无损超声技术报告】推荐阅读：
无损检测工作技术总结09-21
四维超声成像技术与方法06-21
超声相控阵技术优势09-15
超声诊断报告模板06-25
超声报告书写示例07-05
超声检查报告审核制度07-28
无损检测月工作总结09-18
钢结构无损探伤检测05-25
无损检测过程控制程序06-19
XX年超声科医生述职报告07-28
