演講人：日期:超聲無損檢測培訓目錄CATALOGUE01基本原理與基礎02設備與器材03主要檢測方法04標準檢測流程05缺陷識別與評定06應用領域與安全PART01基本原理與基礎超聲波是指頻率高于20kHz的機械波，具有波長短、方向性強、穿透能力好的特點，廣泛應用于無損檢測領域。其物理特性包括反射、折射、衍射和干涉等，這些特性是檢測的理論基礎。超聲波物理基礎超聲波的定義與特性超聲波通常由壓電換能器產(chǎn)生，通過逆壓電效應將電能轉換為機械振動；接收時則通過正壓電效應將機械振動轉換為電信號，便于后續(xù)的信號處理和分析。超聲波的產(chǎn)生與接收不同頻率的超聲波適用于不同材料和檢測需求。高頻超聲波分辨率高但穿透能力弱，適用于薄壁或高精度檢測；低頻超聲波穿透能力強但分辨率低，適用于厚壁或粗晶材料檢測。超聲波頻率的選擇聲波傳播特性聲波在不同介質中的傳播速度聲波在固體、液體和氣體中的傳播速度差異顯著，例如在鋼中縱波速度約為5900m/s，而在水中約為1500m/s。了解傳播速度有助于計算缺陷位置和材料厚度。030201聲波的衰減機制聲波在傳播過程中會因吸收、散射和擴散而衰減。吸收衰減與材料的內摩擦和熱傳導有關，散射衰減則與材料的晶粒尺寸和結構不均勻性密切相關。聲阻抗與界面反射聲阻抗是介質密度與聲速的乘積，當聲波遇到不同聲阻抗的界面時會發(fā)生反射和透射。反射系數(shù)和透射系數(shù)可通過聲阻抗計算，這對缺陷檢測和信號解釋至關重要。檢測基本原理脈沖反射法原理通過發(fā)射短脈沖超聲波并接收反射回波來檢測缺陷。缺陷回波的時間延遲可確定缺陷深度，回波幅度則反映缺陷大小，這是最常用的超聲檢測方法之一。共振法原理通過改變超聲波頻率，當材料厚度為半波長的整數(shù)倍時會產(chǎn)生共振，據(jù)此可精確測量材料厚度。該方法特別適用于薄板或涂層的厚度測量，精度可達微米級。穿透法原理利用發(fā)射和接收探頭分別位于被測物體兩側，通過測量透射超聲波的幅度變化來檢測缺陷。該方法適用于高衰減材料或薄壁構件的檢測，但對缺陷定位精度較低。PART02設備與器材超聲探傷儀種類與功能數(shù)字式超聲探傷儀采用數(shù)字化信號處理技術，具有高分辨率、自動校準、數(shù)據(jù)存儲和回放功能，適用于復雜工件的精確檢測，支持多種顯示模式（A掃、B掃、C掃）。01模擬式超聲探傷儀基于傳統(tǒng)模擬電路設計，操作簡單、成本較低，適用于常規(guī)檢測場景，但缺乏數(shù)據(jù)存儲和分析能力，逐漸被數(shù)字設備替代。便攜式超聲探傷儀輕量化設計，適合現(xiàn)場檢測和戶外作業(yè)，集成電池供電和防水功能，廣泛應用于管道、橋梁、壓力容器等領域的快速檢測。多通道超聲探傷儀可同時連接多個探頭，實現(xiàn)高效率、自動化檢測，常用于生產(chǎn)線在線監(jiān)測或大型結構件的多區(qū)域同步掃查。020304探頭（換能器）分類與選用發(fā)射和接收垂直于工件表面的縱波，適用于檢測與表面平行的缺陷（如分層、夾渣），常用于鍛件、鑄件的內部缺陷檢測。01040302直探頭（縱波探頭）通過楔塊產(chǎn)生折射橫波，用于檢測焊縫、角接接頭等區(qū)域的缺陷（如裂紋、未熔合），需根據(jù)工件厚度和檢測標準選擇合適角度（如45°、60°、70°）。斜探頭（橫波探頭）包含獨立的發(fā)射和接收晶片，聚焦能力強，適用于薄板或近表面缺陷檢測，可減少盲區(qū)并提高信噪比。雙晶探頭由多個晶片組成，通過電子控制實現(xiàn)聲束偏轉和聚焦，適用于復雜幾何形狀工件的檢測，支持動態(tài)成像和缺陷三維重構。相控陣探頭水基耦合劑油基耦合劑以水或甘油為主要成分，環(huán)保且易于清洗，適用于常規(guī)金屬和非金屬材料的檢測，但易揮發(fā)，需頻繁補充以保證聲波傳輸效率。黏度較高，附著力強，適合粗糙表面或垂直面檢測，可減少耦合劑流失，但可能污染工件且清理較困難。耦合劑與校準試塊IIW標準試塊國際焊接學會推薦的校準試塊，用于探頭入射點、折射角和靈敏度校準，包含特定角度的斜面和孔洞，確保檢測參數(shù)準確性。DAC曲線試塊含不同深度平底孔的試塊，用于繪制距離-振幅校正曲線（DAC），補償聲波衰減，提高不同深度缺陷的檢出率和定量精度。PART03主要檢測方法基本原理與特點廣泛應用于金屬焊接接頭、鑄件、復合材料的分層檢測，尤其適用于厚度較大或結構復雜的工件。需配合耦合劑使用以確保聲波有效傳遞。應用場景設備與參數(shù)選擇需根據(jù)材料聲速、厚度選擇探頭頻率（通常1-10MHz），并調整增益、脈沖寬度等參數(shù)以優(yōu)化信噪比。相控陣探頭可進一步提升檢測效率。通過發(fā)射高頻超聲波脈沖進入被測材料，接收反射回波并分析其振幅和時間差，從而判斷缺陷位置、大小和性質。該方法靈敏度高，適用于檢測內部裂紋、氣孔等缺陷，但對表面粗糙度要求嚴格。脈沖反射法工作原理采用一對探頭分別作為發(fā)射端和接收端，通過測量超聲波穿透材料后的能量衰減或時間延遲來評估材料均勻性或缺陷。適用于檢測大面積均勻性缺陷（如疏松、夾雜）。技術優(yōu)勢對缺陷取向不敏感，可檢測脈沖反射法難以識別的平行于表面的分層缺陷。但需雙面接觸工件，操作復雜度較高。典型應用常用于板材、管材的在線質量控制，以及橡膠、塑料等非金屬材料的厚度測量與缺陷篩查。需注意溫度對聲速的影響并進行補償。穿透法衍射時差法（TOFD）檢測原理利用缺陷端部產(chǎn)生的衍射波信號，通過精確測量衍射波與直通波的時間差來計算缺陷高度。具有定量精度高（可達0.1mm）、不受缺陷方向限制的優(yōu)點。數(shù)據(jù)解析需通過A掃描信號和B掃描成像綜合分析，區(qū)分缺陷信號與結構噪聲。軟件算法對缺陷表征至關重要，通常需結合DAC（距離-振幅曲線）校準。工業(yè)應用特別適用于厚壁容器、管道焊縫的缺陷高度測量，可檢測未熔合、裂紋等危險性缺陷。需搭配編碼器實現(xiàn)掃查軌跡記錄，符合ASME、EN等標準要求。其他輔助技術非線性超聲檢測通過分析聲波諧波成分識別微觀缺陷（如疲勞損傷），對早期損傷敏感，但設備成本高且操作復雜。導波檢測利用低頻導波實現(xiàn)長距離快速篩查，適用于管道、鋼軌等延伸結構的腐蝕檢測，但缺陷定位精度較低。PART04標準檢測流程檢測前準備（表面處理）需徹底清除待檢工件表面的油污、銹蝕、涂層等雜質，確保探頭與材料接觸良好，避免因表面污染導致聲波衰減或信號失真。表面清潔與去污粗糙度控制耦合劑選擇與涂覆通過打磨或拋光將檢測區(qū)域表面粗糙度控制在合理范圍內（通常要求Ra≤6.3μm），以減少聲波散射對檢測精度的影響。根據(jù)材料特性選擇水基、油基或凝膠類耦合劑，均勻涂覆于檢測表面以填充探頭與工件的微小間隙，確保聲能高效傳遞。儀器校準與參數(shù)設置探頭頻率選擇依據(jù)材料厚度和缺陷類型選擇合適頻率（如薄壁件用高頻探頭提高分辨率，厚壁件用低頻探頭增強穿透力）。增益與閘門調整通過對比試塊反射波調整增益水平，設定檢測閘門范圍以聚焦目標深度區(qū)域，排除無關信號干擾。使用標準試塊校準儀器聲速參數(shù)，并設置探頭延遲以補償楔塊或保護膜造成的聲程誤差。聲速與延遲校準線性掃查與網(wǎng)格掃查相鄰掃查路徑需保持至少10%的重疊率，避免漏檢微小缺陷，尤其對高靈敏度檢測要求更高重疊比例。重疊率控制掃查速度優(yōu)化根據(jù)儀器響應速度和缺陷特征調整探頭移動速度，過快可能導致信號丟失，過慢則降低檢測效率。針對不同幾何形狀的工件選擇線性、扇形或螺旋掃查路徑，復雜曲面需采用網(wǎng)格劃分確保全覆蓋。掃查方式與覆蓋要求PART05缺陷識別與評定常見缺陷波形特征氣孔缺陷波形特征氣孔在超聲檢測中通常表現(xiàn)為孤立的高幅回波信號，波形尖銳且重復性差，底波可能無明顯衰減，但隨氣孔密集度增加會出現(xiàn)底波降低現(xiàn)象。未熔合缺陷波形特征未熔合缺陷回波信號通常出現(xiàn)在界面位置，波形幅度中等且具有方向性，探頭角度變化時信號幅度波動較大，底波可能完全消失。裂紋缺陷波形特征裂紋回波信號通常呈現(xiàn)為陡峭的起始波和較寬的波包，可能伴隨多次反射，當探頭移動時回波幅度變化顯著，且底波會出現(xiàn)明顯衰減或消失。夾渣缺陷波形特征夾渣回波信號幅度較低且波形較寬，常伴隨雜亂的散射波，底波可能部分衰減，信號穩(wěn)定性較差，與探頭角度變化關聯(lián)性較強。缺陷定位與定量方法1234聲程定位法通過測量缺陷回波與始波之間的時間差，結合材料聲速計算缺陷深度，適用于規(guī)則幾何形狀工件的內部缺陷定位。利用多個探頭從不同角度檢測同一缺陷，通過回波信號時間差和幾何關系確定缺陷的空間位置，適用于復雜結構件檢測。三角定位法當量定量法將缺陷回波幅度與標準人工缺陷（如平底孔）的回波幅度對比，確定缺陷的當量尺寸，需考慮材料衰減和探頭特性修正。圖像重構法基于全矩陣捕獲（FMC）或相控陣技術的數(shù)據(jù)，通過算法重構缺陷三維形貌，實現(xiàn)高精度定量分析，尤其適用于不規(guī)則缺陷評估。在工件示意圖上清晰標注缺陷位置、深度、當量尺寸及波形特征，輔以典型A掃或B掃圖像作為佐證材料。缺陷圖譜標注依據(jù)相關標準（如ASME、EN或GB）對缺陷進行等級劃分，明確判定依據(jù)并列出標準條款，避免主觀性結論。等級評定依據(jù)01020304詳細記錄探頭型號、頻率、檢測靈敏度、耦合劑類型、掃描方式等關鍵參數(shù)，確保檢測過程可追溯和復現(xiàn)。檢測參數(shù)記錄采用標準化模板編寫報告，包含工件信息、檢測方法、缺陷匯總、結論建議及責任人員簽字，確保報告完整性和法律效力。報告結構化輸出結果記錄與報告編寫PART06應用領域與安全超聲檢測廣泛應用于金屬焊接接頭、鑄件、鍛件等內部缺陷的識別，如氣孔、裂紋、夾雜等，確保工業(yè)設備的結構完整性。針對航空航天、汽車制造中的碳纖維、玻璃纖維等復合材料，超聲技術可精準檢測分層、脫粘等缺陷，保障材料性能穩(wěn)定性。通過超聲導波或相控陣技術，對石油、化工領域的管道腐蝕、壁厚減薄進行在線監(jiān)測，預防泄漏事故。在高精度電子制造中，超聲顯微技術可檢測芯片封裝內部的空洞、虛焊等問題，提升產(chǎn)品可靠性。工業(yè)典型應用場景金屬材料檢測復合材料評估管道與壓力容器檢測電子元件封裝檢測操作安全規(guī)范嚴格記錄檢測參數(shù)、缺陷位置及評級結果，建立可追溯的檔案體系，便于后續(xù)質量分析。數(shù)據(jù)記錄與追溯在高溫、高壓或密閉空間作業(yè)時，需預先評估環(huán)境安全性，確保檢測設備防爆性能符合要求。環(huán)境風險評估操作人員需穿戴防噪耳塞、防護手套，避免長時間接觸高頻聲波或化學耦合劑，降低職業(yè)健康危害。個人防護措施每次檢測前需對超聲探頭、耦合劑及儀器進行校準，確保信號準確性，避免誤判或漏檢風險。設備校準與驗證標準與規(guī)范體系概述國際通用標準遵循ASTME