探傷儀的使用原理

特性

1、超聲波在介質(zhì)中傳播時，在不同質(zhì)界面上具有反射的特性，如遇到缺陷，缺陷的尺寸等于或大于超聲波波長時，則超聲波在缺陷上反射回來，探傷儀可將反射波顯示出來;如缺陷的尺寸甚至小于波長時，聲波將繞過射線而不能反射。

2、波聲的方向性好，頻率越高，方向性越好，以很窄的波束向介質(zhì)中輻射，易于確定缺陷的位置。

3、超聲波的傳播能量大，如頻率為1MHZ(1兆赫茲)的超生波所傳播的能量，相當(dāng)于振幅相同而頻率為1000HZ(赫茲)的聲波的100萬倍。

檢測

探傷儀檢測現(xiàn)在通常是對被測物體(比如工業(yè)材料、人體)發(fā)射超聲，然后利用其反射、多普勒效應(yīng)、透射等來獲取被測物體內(nèi)部的信息并經(jīng)過處理形成圖像。

探傷儀其中多普勒效應(yīng)法是利用超聲在遇到運(yùn)動的物體時發(fā)生的多普勒頻移效應(yīng)來得出該物體的運(yùn)動方向和速度等特性;透射法則是通過分析超聲穿透過被測物體之后的變化而得出物體的內(nèi)部特性的，其應(yīng)用目前還處于研制階段;

探傷儀內(nèi)部缺陷性質(zhì)的估判及原因和防止措施：

1、氣孔：

單個氣孔回波高度低，波形為單縫，較穩(wěn)定。從各個方向探測，反射波大體相同，但稍一動探頭就消失，密集氣孔會出現(xiàn)一簇反射波，波高隨氣孔大小而不同，當(dāng)探頭作定點(diǎn)轉(zhuǎn)動時，會出現(xiàn)此起彼落的現(xiàn)象。產(chǎn)生這類缺陷的原因主要是焊材未按規(guī)定溫度烘干，焊條藥皮變質(zhì)脫落、焊芯銹蝕，焊絲清理不干凈，手工焊時電流過大，電弧過長;埋弧焊時電壓過高或網(wǎng)絡(luò)電壓波動太大;氣體保護(hù)焊時保護(hù)氣體純度低等。如果焊縫中存在著氣孔，既破壞了焊縫金屬的致密性，又使得焊縫有效截面積減少，降低了機(jī)械性能，特別是存鏈狀氣孔時，對彎曲和沖擊韌性會有比較明顯降低。防止這類缺陷產(chǎn)生的措施有：不使用藥皮開裂、剝落、變質(zhì)及焊芯銹蝕的焊條，生銹的焊絲必須除銹后才能使用。所用焊接材料應(yīng)按規(guī)定溫度烘干，坡口及其兩側(cè)清理干凈，并要選用合適的焊接電流、電弧電壓和焊接速度等。

2、夾渣：

點(diǎn)狀夾渣回波信號與點(diǎn)狀氣孔相似，條狀夾渣回波信號多呈鋸齒狀波幅不高，波形多呈樹枝狀，主峰邊上有小峰，探頭平移波幅有變動，從各個方向探測時反射波幅不相同。這類缺陷產(chǎn)生的原因有：焊接電流過小，速度過快，熔渣來不及浮起，被焊邊緣和各層焊縫清理不干凈，其本金屬和焊接材料化學(xué)成分不當(dāng)，含硫、磷較多等。防止措施有：正確選用焊接電流，焊接件的坡口角度不要太小，焊前必須把坡口清理干凈，多層焊時必須層層焊渣;并合理選擇運(yùn)條角度焊接速度等。

3、未焊透：

反射率高，波幅也較高，探頭平移時，波形較穩(wěn)定，在焊縫兩側(cè)探傷時均能得到大致相同的反射波幅。這類缺陷不僅降低了焊接接頭的機(jī)械性能，而且在未焊透處的缺口和端部形成應(yīng)力集中點(diǎn)，承載后往往會引起裂紋，是一種危險性缺陷。其產(chǎn)生原因一般是：坡口純邊間隙太小，焊接電流太小或運(yùn)條速度過快，坡口角度小，運(yùn)條角度不對以及電弧偏吹等。防止措施有：合理選用坡口型式、裝配間隙和采用正確的焊接工藝等。

4、未熔合：

探頭平移時，波形較穩(wěn)定，兩側(cè)探測時，反射波幅不同，有時只能從一側(cè)探到。其產(chǎn)生的原因：坡口不干凈，焊速太快，電流過小或過大，焊條角度不對，電弧偏吹等。防止措施：正確選用坡口和電流，坡口清理干凈，正確操作防止焊偏等。

5、裂紋：

回波高度較大，波幅寬，會出現(xiàn)多峰，探頭平移時反射波連續(xù)出現(xiàn)波幅有變動，探頭轉(zhuǎn)時，波峰有上下錯動現(xiàn)象。裂紋是一種危險性******的缺陷，它除降低焊接接頭的強(qiáng)度外，還因裂紋的末端呈尖銷的缺口，焊件承載后，引起應(yīng)力集中，成為結(jié)構(gòu)斷裂的起源。裂紋分為熱裂紋、冷裂紋和再熱裂紋三種。熱裂紋產(chǎn)生的原因是：焊接時熔池的冷卻速度很快，造成偏析;焊縫受熱不均勻產(chǎn)生拉應(yīng)力。防止措施：限制母材和焊接材料中易偏析元素和有害雜質(zhì)的含量，主要限制硫含量，提高錳含量;提高焊條或焊劑的堿度，以降低雜質(zhì)含量，改善偏析程度;改進(jìn)焊接結(jié)構(gòu)形式，采用合理的焊接順序，提高焊縫收縮時的自由度。

反射法

探傷儀檢測這里主要介紹的是目前應(yīng)用多的通過反射法來獲取物體內(nèi)部特性信息的方法。反射法是基于超聲在通過不同聲阻抗組織界面時會發(fā)生較強(qiáng)反射的原理工作的，正如我們所知道，聲波在從一種介質(zhì)傳播到另外一種介質(zhì)的時候在兩者之間的界面處會發(fā)生反射，而且介質(zhì)之間的差別越大反射就會越大，所以我們可以對一個物體發(fā)射出穿透力強(qiáng)、能夠直線傳播的超聲波，探傷儀然后對反射回來的超聲波進(jìn)行接收并根據(jù)這些反射回來的超聲波的先后、幅度等情況就可以判斷出這個組織中含有的各種介質(zhì)的大小、分布情況以及各種介質(zhì)之間的對比差別程度等信息(其中反射回來的超聲波的先后可以反映出反射界面離探測表面的距離，幅度則可以反映出介質(zhì)的大小、對比差別程度等特性)，探傷儀從而判斷出該被測物體是否有異常。 在這個過程中就涉及到很多方面的內(nèi)容，包括超聲波的產(chǎn)生、接收、信號轉(zhuǎn)換和處理等。其中產(chǎn)生超聲波的方法是通過電路產(chǎn)生激勵電信號傳給具有壓電效應(yīng)的晶體(比如石英、硫酸鋰等)，使其振動從而產(chǎn)生超聲波;而接收反射回來的超聲波的時候，這個壓電晶體又會受到反射回來的聲波的壓力而產(chǎn)生電信號并傳送給信號處理電路進(jìn)行一系列的處理，探傷儀后形成圖像供人們觀察判斷。這里根據(jù)圖像處理方法(也就是將得到的信號轉(zhuǎn)換成什么形式的圖像)的種類又可以分為A型顯示、M型顯示、B型顯示、C型顯示、F型顯示等。其中A型顯示是將接收到的超聲信號處理成波形圖像，根據(jù)波形的形狀可以看出被測物體里面是否有異常和缺陷在那里、有多大等，探傷儀主要用于工業(yè)檢測;M型顯示是將一條經(jīng)過輝度處理的探測信息按時間順序展開形成一維的"空間多點(diǎn)運(yùn)動時序圖"，適于觀察內(nèi)部處于運(yùn)動狀態(tài)的物體，探傷儀如運(yùn)動的臟器、動脈血管等;B型顯示是將并排很多條經(jīng)過輝度處理的探測信息組合成的二維的、反映出被測物體內(nèi)部斷層切面的"解剖圖像"(醫(yī)院里使用的B超就是用這種原理做出來的)，探傷儀適于觀察內(nèi)部處于靜態(tài)的物體;而C型顯示、F型顯示現(xiàn)在用得比較少。 探傷儀檢測不但可以做到非常準(zhǔn)確，而且相對其他檢測方法來說更為方便、快捷，也不會對檢測對象和操作者產(chǎn)生危害，所以受到了人們越來越普遍的歡迎，有著非常廣闊的發(fā)展前景。

分類

探傷儀從測量原理不同可以分為：超聲波探傷儀、磁粉探傷儀、渦流探傷儀、射線探傷儀和熒光探傷儀，其中磁粉探傷儀、渦流探傷儀、射線探傷儀主要檢測工件近表層的缺陷，體積較大不便于攜帶，而且射線對環(huán)境有污染;隨著科技的發(fā)展超聲波探傷儀被越來越廣泛的應(yīng)用，體積小重量輕，操作方便，具有較強(qiáng)的實用性，將來發(fā)展會有掃描圖象代替聲波波形的探測方式，這一點(diǎn)與B超機(jī)象類似，但價格不菲。

應(yīng)用

探傷儀的應(yīng)用有很廣泛，比如用超聲的反射來測量距離，利用大功率超聲的振動來附著在鍋爐上面的水垢，利用超聲做成"chao聲刀"來消滅、擊碎人體內(nèi)的癌變、結(jié)石等，探傷儀而利用超聲的反射等效應(yīng)和穿透力強(qiáng)、能夠直線傳播等的特性來進(jìn)行檢測也是其中一個很大的應(yīng)用領(lǐng)域。探傷儀的檢測應(yīng)用主要包括在工業(yè)上對各種材料的檢測和在醫(yī)療上對人體的檢測診斷，通過它人們可以探測出金屬等工業(yè)材料中有沒有氣泡、傷痕、裂縫等缺陷，可以檢測出人們身體的軟組織、血流等是否正常。