超聲波在探傷中主要因素
作者:新芝生物 發(fā)布日期:2012-03-13
1、探頭的影響
- 聲束偏離:無論是垂直入射還是傾斜入射探傷,都假定波束軸線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)際聲束軸線偏離探頭幾何中心軸線較大時(shí),缺陷定位精度定會(huì)下降。
- 探頭雙峰:一般探頭發(fā)射的聲場只有一個(gè)主聲束,遠(yuǎn)場區(qū)軸線上聲壓最高。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。
2、儀器的影響
- 儀器的水平線性:儀器水平線性的好壞對缺陷定位有一定的影響。當(dāng)儀器水平線性不佳時(shí),缺陷定位誤差大。
- 儀器水平刻度精度:對于模擬機(jī)來講,儀器時(shí)基線比例是根據(jù)示波屏上水平刻度值來調(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。
3、探傷人員操作因素影響
- 儀器時(shí)基線比例:儀器時(shí)基線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),回波前沿沒有對準(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:橫波探測時(shí),當(dāng)測定探頭的入射點(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。
4、工件的影響
- 工件表面的粗糙度:工件表面粗糙,不僅耦合不良,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。
工件表面形狀:探測曲面工件時(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。
- 工件材質(zhì):工件材質(zhì)對缺陷定位的影響可從聲速和內(nèi)應(yīng)力兩個(gè)方面來討論。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。
- 工件溫度:探頭的K值一般是在室溫下測定的。當(dāng)探測的工件溫度發(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°。
- 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,使聲場聲壓分布發(fā)生變化,聲束軸線發(fā)生偏離,使缺陷定位誤差增加。