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无损检测超声探伤UT基础讲义全培训教材之理论基础第一章无损检测归纳无损检测包含射线检测（RT）、超声检测（UT）、磁粉检测（MT）、浸透检测（PT）和涡流检测（ET）等五种检测方法主要应用于金属资料制造的机械、器件等的原资料、零部件和焊缝，也可用于玻璃等其余制品射线检测适用于碳素钢、低合金钢、铝及铝合金、钛及钛合金资料制机械、器件等的焊缝及钢管对接环缝射线对人体不利，应尽量防范射线的直接照耀和散射线的影响超声检测系指用A型脉冲反射超声波探伤仪检测弊端，适用于金属制品原资料、零部件和焊缝的超声检测以及超声测厚磁粉检测适用于铁磁性资料制品及其零部件表面、近表面弊端的检测，包含干磁粉、湿磁粉、荧光和非荧光磁粉检测方法浸透检测适用于金属制品及其零部件表面张口弊端的检测，包含荧光和着色浸透检测涡流检测适用于管材检测，如圆形无缝钢管及焊接钢管、铝及铝合金拉薄壁管等磁粉、浸透和涡流统称为表面检测第二章超声波探伤的物理基础第一节基本知识超声波是一种机械波，机械振动与颠簸是超声波探伤的物理基础物体沿着直线或曲线在某一均衡地址周边作来往周期性的运动，称为机械振动振动的传播过程，称为颠簸颠簸分为机械波和电磁波两大类。

机械波是机械振动在弹性介质中的流传过程超声波就是一种机械波机械波主要参数有波长、频率和波速波长：同一波线上相邻两振动相位相同的质点间的距离称为波长，波源或介质中任意一质点完成一次全振动，波正好行进一个波长的距离，常用单位为米(m)；频率f：颠簸过程中，任一给定点在1秒钟内所经过的圆满波的个数称为频率常用单位为赫兹(Hz)；波速C：颠簸中，波在单位时间内所流传的距离称为波速，常用单位为米/秒（m/s），由上述定义可得：C=f，即波长与波速成正比，与频率成反比；当频率一准时，波速愈大，波长就愈长；当波速一准时，频率愈低，波长就愈长次声波、声波和超声波都是在弹性介质中流传的机械波，在同一介质中的流传速度相同它们的差异在主要在于频率不一样样频率在20~20000Hz之间的能引起人们听觉的机械波称为声波，频率低于20Hz的机械波称为次声波，频率高于20000Hz的机械波称为超声波次声波、超声波不可以闻超声探伤所用的频率一般在0.5~10MHz之间，对钢等金属资料的检验，常用的频率为1~5MHz超声波波长很短，由此决定了超声波拥有一些重要特色，使其能广泛用于无损探伤1. 方向性好：超声波是频率很高、波长很短的机械波，在无损探伤中使用的波长为毫米级；超声波象光波相同拥有优异的方向性，可以定向发射，易于在被检资猜中发现弊端。

2. 能量高：因为能量（声强）与频率平方成正比，因此超声波的能量远大于一般声波的能量3. 能在界面上产生反射、折射和波型变换：超声波拥有几何声学的上一些特色，如在介质中直线流传，遇界面产生反射、折射和波型变换等4. 穿透能力强：超声波在大多数介质中流传时，流传能量损失小，流传距离大，穿透能力强，在一些金属资猜中其穿透能力可达数米第二节波的种类及波速丈量一．波的种类依照颠簸流传时介质质点的振动方向有对于波的流传方向的不一样样，可将颠簸分为纵波、横波、表面波和板波等1.纵波L介质中质点的振动方向与波的流传方向相互平行的波，称为纵波，用L表示当介质质点碰到交变拉压应力作用时，质点之间产生相应的伸缩形变，从而形成纵波；凡能承受拉伸或压缩应力的介质都能流传纵波固体介质能承受位伸或压缩应力；液体平易体虽不可以承受拉伸应力，但能承受压应力产生容积变化因此固体、液体平易体都能流传纵波钢中纵波声速一般为5960m/s纵波一般应用于钢板、锻件探伤2.横波S(T)介质中质点的振动方向与波的流传方向相互垂直的波，称为横波，用S或T表示当介质质点碰到交变的剪切应力作用时，产生剪切形变，从而形成横波；只有固体介质才能承受剪切应力，液体平易体介质不可以承受剪切应力，因此横波只幸亏固体介质中流传，不可以在液体平易体介质中流传。

钢中横波声速一般为3230m/s横波一般应用于焊缝、钢管探伤3.表面波R当介质表面碰到交变应力作用时，产生沿介质表面流传的波，称为表面波，常用又称瑞利波表面波在介质表面流传时，介质表面质点作椭圆运动，椭圆长轴垂直于波的流传方向，短轴平行于波的流传方向；椭圆运动可视为纵向振动与横向振动的合成，即纵波与横波的合成，因此表面波只幸亏固体介质中流传，不可以在液体平易体介质中流传表面波的能量随深度增添而迅速减弱，当流传深度高出两倍波长时，质点的振幅就已经很小了，因此，一般以为表面波探伤只好发现距工件表面两倍波长深度内的弊端表面波一般应用于钢管探伤R表示4. 板波在板厚与波长相当的薄板中流传的波，称为板波依照质点的振动方向不一样样可将板波分为SH波和兰姆波板波一般应用于薄板、薄壁钢管探伤二．超声波声速丈量对探伤人员来说，用探伤仪丈量声速是最简单的，用这类方法测声速，可用单探头反射法或双探头穿透法；可用于测纵波声速和横波声速1. 反射法测纵波声速声速按下式计算：声速C=2d/(T1-t)；t=2T1–T2式中d------工件厚度；t------由探头晶片至工件表面传输时间；T1------由探头晶片至工件底一次波传输时间；T2------由探头晶片至工件底二次波传输时间；2. 穿透法测纵波声速声速按下式计算：声速C=d/(T1-t)；t=2T1–T2式中d------工件厚度；t------由探头晶片至工件表面传输时间；T1------由探头晶片至工件底一次波传输时间；T2------由探头晶片至工件底二次波传输时间；3. 反射法测横波声速用半圆弧测横波声速，按下式计算：声速C=2d/(T1-t)；t=2T1–T2式中d------半圆半径长度；t------由探头晶片至半圆弧探测面传输时间；T1------由探头晶片至圆弧面一次波传输时间；T2------由探头晶片至圆弧面二次波传输时间；第三节波的若干看法一．波的迭加与干涉1. 波的迭加原理当几列波在同一介质中流传时，若是在空间某处相遇，则相遇处质点的振动是各列波引起振动的合成，在任意时辰该质点的位移是各列波引起的位移的矢量和。

几列波相遇后仍保持自己原有的频率、波长、振动方向等特色并按本来的流传方向连续行进，好象在各自的途中没有碰到其余波相同，这就是波的迭加原理，又称波的独立性原理波的迭加现象可以从很多事实观察到，如两石子落水，可以看到两个石子入水处为中心的圆形水波的迭加状况和相遇后的流传状况又如乐队合奏或几个人发言，人们可以分辨出各种乐器或各人的声音，这些都可以说明波流传的独立性2. 波的干涉两列频率相同，振动方向相同，位相同样或位相差恒定的波相遇时，介质中某些地方的振动相互增强，而另一些地方的振动相互减弱或圆满抵消的现象叫做波的干涉现象波的迭加原理是波的干涉现象的基础，波的干涉是颠簸的重要特色在超声波探伤中，因为波的干涉，使超声波源周边出现声压极大极小值二．惠更斯原理和波的衍射1. 惠更斯原理如前所述，颠簸是振动状态的流传，若是介质是连续的，那么介质中任何质点的振动都将引起周边质点的振动，周边质点的振动又会引起较远质点的振动，因此颠簸中任何质点都可以看作是新的波源据此惠更斯提出了出名的惠更斯原理：介质中颠簸流传到的各点都可以看作是发射子波的波源，在今后任意时辰这些子波的包迹就决定新的波阵面2. 波的衍射（绕射）波在流传过程中碰到与波长相当的阻截物时，能绕过阻截物边沿改变方向连续行进的现象，称为波的衍射或波的绕射。

如右图，超声波（波长为）在介质中流传时，碰到弊端AB（其尺寸为D），据惠更斯原理，弊端边缘可以看作是发射子波的波源，使波的流传改变，从而使弊端背后的声影减小，反射波降低当D<<时，波的绕射强，反射弱，弊端回波很低，简单漏检；当D>>时，反射强，绕射弱，声波几乎全反射波的绕射对探伤即有利又不利因为波的绕射，使超声波产生晶料绕射顺利地在介质中传播，这对探伤有利；但同时因为波的绕射，使一些小弊端回波明显降落，以致造成漏检，这对探伤不利一般超声波探伤矫捷度约为/2三．超声场的特色值充满超声波的空间或超声振动所波及的部分介质，叫超声场；超声场拥有必定的空间大小和形状，只有当弊端位于超声场内时，才有可能被发现描述超声场的特色植（即物理量）主要有声压、声强和声阻抗1. 声压P超声场中某一点在某一时辰所拥有的压强为该点的声压，用P表示（P=P1-P0）声压幅值p=cu=c(2fA)此中----介质的密度;P1与没有超声波存在时的静态压强P0之差，称c----u----A----f----波速;质点的振动速度；声压最大幅值；频率超声场中某一点的声压的幅值与介质的密度、波速和频率成正比在超声波探伤仪上，屏幕上显示的波高与声压成正比。

2.声阻抗Z超声场中任一点的声压p与该处质点振动速度u之比称为声阻抗，常用Z表示Z=p/u=cu/u=c由上式可知，声阻抗的大小等于介质的密度与波速的乘积由u=P/Z可知，在同一声压下，Z增添，质点的振动速度降落因此声阻抗Z可理解为介质对质点振动的阻截作用超声波在两种介质构成的界面上的反射和透射状况与两种介质的声阻抗亲密相关3.声强I单位时间内垂直经过单位面积的声能称为声强，常用I表示I=Zu2/2=P2/(2Z)当超声波流传到介质中某处时，该处本来静止不动的质点开始振动，因此拥有动能；同时该处介质产生弹性变形，因此也拥有弹性位能；声能为二者之和声波的声强与频率平方成正比，而超声波的频率远大于可闻声波因此超声波的声强也远大于可闻声波的声强这是超声波能用于探伤的重要原由在同一介质中，超声波的声强与声压的平方成正比四．分贝的看法与应用1. 看法因为在生产和科学实验中，所碰到的声强数目级常常相差悬殊，如引起听觉的声强范围为10-16~10–4瓦/厘米2，最大值与最小值相差12个数目级明显采纳绝对量来胸襟是不方便的，但若是对其比值（相对量）取对数来比较计算则可大简化运算分贝就是两个同量纲的量。