超聲波探傷高級(jí)試題及答案2025年一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.某橫波斜探頭標(biāo)稱K值為2.0（鋼中），當(dāng)檢測(cè)鋁制工件（鋼中橫波聲速3230m/s，鋁中橫波聲速3100m/s）時(shí)，實(shí)際折射角約為（）。A.63.4°B.61.8°C.58.5°D.55.2°2.采用DAC曲線對(duì)厚150mm的鋼焊縫進(jìn)行缺陷定量時(shí)，若檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)一缺陷波高比Φ3mm×200mm反射波高12dB，則該缺陷當(dāng)量為（）。A.Φ3mmB.Φ4mmC.Φ5mmD.Φ6mm3.對(duì)于直徑Φ500mm的實(shí)心軸類鍛件，采用縱波直探頭（頻率2.5MHz，晶片尺寸Φ20mm）檢測(cè)時(shí)，近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度N為（鋼中縱波聲速5960m/s）（）。A.85mmB.102mmC.124mmD.156mm4.檢測(cè)奧氏體不銹鋼焊縫時(shí)，優(yōu)先選用的探頭參數(shù)組合是（）。A.5MHz、Φ14mm直探頭B.2.5MHz、K1.5斜探頭C.1MHz、聚焦斜探頭D.10MHz、小晶片斜探頭5.以下關(guān)于TOFD技術(shù)的描述中，錯(cuò)誤的是（）。A.可直接測(cè)量缺陷自身高度B.對(duì)近表面缺陷檢測(cè)無(wú)盲區(qū)C.信號(hào)受缺陷表面粗糙度影響較小D.通常需配合脈沖反射法驗(yàn)證6.采用雙晶直探頭檢測(cè)厚度12mm的薄板時(shí)，兩探頭的偏置距離應(yīng)（）。A.小于近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度B.等于板厚的1.5倍C.大于近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度D.與探頭焦距無(wú)關(guān)7.校準(zhǔn)超聲波儀器時(shí)，若時(shí)基線掃描比例調(diào)節(jié)為1:2（水平1格=2mm聲程），則熒光屏上5格對(duì)應(yīng)的聲程為（）。A.5mmB.10mmC.15mmD.20mm8.檢測(cè)鈦合金焊縫（縱波聲速6100m/s）時(shí)，若儀器按鋼（縱波聲速5960m/s）校準(zhǔn)，同一深度缺陷的顯示深度會(huì)（）。A.偏大B.偏小C.不變D.隨機(jī)波動(dòng)9.以下哪種缺陷的超聲波反射特征最接近平面型缺陷？（）A.氣孔B.夾渣C.未熔合D.縮松10.相控陣超聲檢測(cè)中，動(dòng)態(tài)深度聚焦（DDF）的主要作用是（）。A.提高橫向分辨力B.擴(kuò)大檢測(cè)范圍C.降低耦合要求D.消除近場(chǎng)干擾二、判斷題（每題1分，共10分。正確打“√”，錯(cuò)誤打“×”）1.超聲波的指向性與探頭頻率和晶片尺寸正相關(guān)，頻率越高、晶片越大，指向性越好。（）2.橫波檢測(cè)時(shí)，工件表面粗糙度對(duì)耦合效果的影響大于縱波檢測(cè)。（）3.DAC曲線僅反映距離-波幅關(guān)系，未考慮材質(zhì)衰減修正時(shí)，厚工件檢測(cè)結(jié)果可能偏保守。（）4.檢測(cè)粗晶材料時(shí)，應(yīng)選用高頻探頭以提高信噪比。（）5.小角度縱波檢測(cè)可有效檢出焊縫中與檢測(cè)面成30°~60°的傾斜缺陷。（）6.超聲檢測(cè)中，缺陷的當(dāng)量尺寸一定等于其實(shí)際尺寸。（）7.脈沖反射法檢測(cè)時(shí)，底波高度顯著降低可能是由于工件內(nèi)部存在大面積分散性缺陷。（）8.溫度升高會(huì)導(dǎo)致探頭頻率降低，因此高溫檢測(cè)需重新校準(zhǔn)儀器。（）9.接觸法檢測(cè)時(shí)，耦合劑的聲阻抗應(yīng)盡可能接近工件聲阻抗以減少反射損失。（）10.超聲相控陣的電子掃查速度遠(yuǎn)高于機(jī)械掃查，因此更適用于快速檢測(cè)。（）三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述超聲波探傷中“距離-波幅曲線（DAC）”的制作步驟及主要用途。2.分析奧氏體不銹鋼焊縫超聲檢測(cè)的主要難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施。3.說(shuō)明橫波斜探頭K值（折射角）選擇的基本原則，并舉例說(shuō)明不同厚度焊縫的K值選取策略。4.列舉影響超聲波缺陷定量精度的主要因素，并提出提高定量準(zhǔn)確性的措施。5.對(duì)比脈沖反射法（PR）與衍射時(shí)差法（TOFD）在焊縫檢測(cè)中的技術(shù)特點(diǎn)，說(shuō)明二者聯(lián)合使用的優(yōu)勢(shì)。四、計(jì)算題（每題10分，共30分）1.某斜探頭參數(shù)為：頻率2.5MHz，晶片尺寸12mm×12mm，鋼中橫波聲速3230m/s，楔塊聲速2700m/s，楔塊角度β=45°。計(jì)算該探頭在鋼中的折射角θ及近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度N（近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度公式：N=D2f/(4c)，D為晶片有效直徑，f為頻率，c為聲速）。2.采用K2.0斜探頭（鋼中）檢測(cè)厚度T=100mm的對(duì)接焊縫，儀器按水平1:1調(diào)節(jié)時(shí)基線。檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)一缺陷波位于時(shí)基線第80格處，計(jì)算該缺陷的水平距離、深度及垂直距離（聲程S=√(水平距離2+深度2)）。3.某鍛件檢測(cè)時(shí)，使用Φ20mm、2.5MHz直探頭（鋼中縱波聲速5960m/s），測(cè)得工件底波高度為滿刻度的80%，同一靈敏度下，Φ3mm平底孔反射波高為滿刻度的20%。若鍛件厚度為300mm，求Φ3mm平底孔的當(dāng)量距離（當(dāng)量公式：Δ=20lg(Hf/Hb)=10lg(ab2/(af2×x))，其中Hf為缺陷波高，Hb為底波高度，ab為工件截面積，af為缺陷截面積，x為缺陷至探頭距離）。五、綜合分析題（每題10分，共20分）1.某核電站壓力容器環(huán)焊縫（材料為SA508-Ⅲ鋼，厚度280mm）需進(jìn)行超聲波檢測(cè)，設(shè)計(jì)檢測(cè)工藝時(shí)需考慮哪些關(guān)鍵因素？請(qǐng)說(shuō)明探頭選擇、掃查方式、靈敏度校準(zhǔn)及缺陷評(píng)定的具體要求。2.某鋁合金薄壁構(gòu)件（厚度8mm，材料聲速6320m/s）焊縫檢測(cè)中，常規(guī)橫波斜探頭檢測(cè)效果不佳，出現(xiàn)大量雜波且缺陷定位不準(zhǔn)。分析可能原因，并提出改進(jìn)檢測(cè)方案（可結(jié)合雙晶探頭、相控陣或高頻技術(shù)）。答案一、單項(xiàng)選擇題1.B2.C3.D4.C5.B6.C7.B8.A9.C10.A二、判斷題1.√2.√3.√4.×5.√6.×7.√8.√9.√10.√三、簡(jiǎn)答題1.制作步驟：①選取與被檢工件材質(zhì)、表面狀態(tài)一致的對(duì)比試塊（如CSK-ⅡA）；②在試塊上加工不同深度的標(biāo)準(zhǔn)反射體（如Φ3mm橫孔）；③分別探測(cè)各反射體，記錄波高；④將各波高峰值點(diǎn)連成曲線，必要時(shí)進(jìn)行表面耦合補(bǔ)償和材質(zhì)衰減修正。主要用途：用于缺陷的當(dāng)量評(píng)定，確定缺陷是否超過(guò)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)；評(píng)估檢測(cè)靈敏度；分析缺陷隨距離的波幅變化規(guī)律。2.主要難點(diǎn)：①晶粒粗大導(dǎo)致聲衰減嚴(yán)重，信噪比低；②各向異性引起聲束畸變，定位定量誤差大；③柱狀晶結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生林狀回波，干擾缺陷識(shí)別。應(yīng)對(duì)措施：①選用低頻探頭（1MHz以下）降低衰減；②采用聚焦探頭提高聲束集中度；③制作專用對(duì)比試塊（模擬晶粒結(jié)構(gòu)）校準(zhǔn)；④結(jié)合多角度掃查（如0°、45°、60°）減少聲束畸變影響；⑤配合TOFD技術(shù)輔助驗(yàn)證缺陷高度。3.選擇原則：①保證聲束覆蓋整個(gè)焊縫截面；②使缺陷反射波方向與探頭接收方向匹配；③避免聲束在工件中發(fā)生多次反射干擾。舉例：厚度δ=20~60mm的焊縫，通常選K2.0~K2.5（折射角63.4°~68.2°），確保聲束覆蓋焊縫根部；厚度δ=60~150mm的厚焊縫，選K1.0~K1.5（折射角45°~56.3°），減少聲程衰減，提高遠(yuǎn)場(chǎng)檢測(cè)靈敏度。4.主要因素：①儀器精度（垂直線性、水平線性）；②探頭性能（頻率、晶片尺寸、指向性）；③耦合狀態(tài)（耦合劑厚度、表面粗糙度）；④缺陷特性（形狀、取向、表面狀態(tài)）；⑤材質(zhì)衰減（晶粒粗大、組織不均勻）。提高措施：①定期校準(zhǔn)儀器，確保線性誤差≤2%；②根據(jù)檢測(cè)對(duì)象選擇合適探頭（如粗晶材料用低頻大晶片）；③優(yōu)化耦合條件（打磨表面Ra≤6.3μm，使用高粘度耦合劑）；④采用多探頭多角度掃查，綜合評(píng)定缺陷當(dāng)量；⑤修正材質(zhì)衰減（通過(guò)對(duì)比試塊或底波法）。5.技術(shù)特點(diǎn)對(duì)比：①PR法：利用缺陷反射波檢測(cè)，對(duì)表面和近表面缺陷敏感，可直觀判斷缺陷位置，但定量依賴經(jīng)驗(yàn)；②TOFD法：利用缺陷上下尖端衍射波檢測(cè)，可精確測(cè)量缺陷自身高度（誤差≤1mm），但近表面存在盲區(qū)（約2~3mm）。聯(lián)合優(yōu)勢(shì)：PR法彌補(bǔ)TOFD近表面盲區(qū)，TOFD提供缺陷高度定量，二者結(jié)合可全面評(píng)價(jià)缺陷尺寸（長(zhǎng)度、深度、高度），提高檢測(cè)可靠性，尤其適用于裂紋類危險(xiǎn)性缺陷的評(píng)定。四、計(jì)算題1.折射角θ：根據(jù)斯涅爾定律，sinθ/sinβ=c鋼橫/c楔，sinθ=(3230/2700)×sin45°≈0.842，θ≈57.4°。近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度N：晶片有效直徑D=√(122+122)=16.97mm≈17mm，N=D2f/(4c)=(172×2.5×10?)/(4×3230×103)≈(722.5×10?)/(12.92×10?)≈55.9mm（注：此處公式應(yīng)為N=a2f/(πc)，原公式有誤，正確計(jì)算：a=12mm，N=(122×2.5×10?)/(π×3230×103)=(360×10?)/(10.15×10?)≈35.5mm，可能題目公式采用簡(jiǎn)化形式，按題設(shè)公式計(jì)算得55.9mm）。2.水平距離L=80×1=80mm（時(shí)基水平1:1）；深度d=L/K=80/2=40mm（K=水平距離/深度）；聲程S=√(L2+d2)=√(802+402)=√8000≈89.44mm。3.當(dāng)量距離計(jì)算：Δ=20lg(20%/80%)=20lg(0.25)=-12dB；由公式Δ=10lg(ab2/(af2×x))，ab=π×(20/2)2=100πmm2，af=π×(3/2)2=2.25πmm2；-12=10lg[(100π)2/((2.25π)2×x)]=10lg[(10000)/(5.0625x)]；lg(10000/(5.0625x))=-1.2→10000/(5.0625x)=10^-1.2≈0.063；x=10000/(5.0625×0.063)≈31200mm=31.2m（顯然不合理，正確公式應(yīng)為Δ=20lg(Φb/Φf)+10lg(xf/xb)，其中Φb為底波當(dāng)量（可視為無(wú)窮大平底孔），Φf為缺陷當(dāng)量，xf為缺陷距離，xb為工件厚度。重新計(jì)算：底波高度對(duì)應(yīng)Φ∞平底孔，Δ=20lg(Hf/Hb)=20lg(20/80)=-12dB=20lg(Φ3/Φx)+10lg(300/300)（x=300mm），則-12=20lg(3/Φx)，lg(3/Φx)=-0.6，3/Φx=10^-0.6≈0.251，Φx≈11.95mm，即當(dāng)量距離為300mm處Φ12mm平底孔，可能題目公式表述有誤，按常規(guī)當(dāng)量計(jì)算方法，結(jié)果應(yīng)為Φ12mm左右）。五、綜合分析題1.關(guān)鍵因素及要求：-探頭選擇：厚焊縫（280mm）需兼顧遠(yuǎn)場(chǎng)靈敏度和近場(chǎng)分辨力，選用2.5MHz、K1.0~K1.5斜探頭（減少聲程衰減），或相控陣探頭（多晶片聚焦提高檢測(cè)效率）。-掃查方式：采用單面雙側(cè)掃查，覆蓋焊縫全厚度；相控陣檢測(cè)時(shí)需設(shè)計(jì)多角度聚焦法則（如0°、45°、60°），確保檢出不同取向缺陷。-靈敏度校準(zhǔn)：使用CSK-ⅣA試塊（模擬大厚度焊縫）校準(zhǔn)DAC曲線，修正材質(zhì)衰減（通過(guò)對(duì)比試塊或底波衰減系數(shù)測(cè)量）；靈敏度設(shè)置為評(píng)定線+10dB，確保檢出Φ2mm×40mm橫孔當(dāng)量缺陷。-缺陷評(píng)定：按NB/T47013標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)定缺陷長(zhǎng)度（6dB法或端點(diǎn)衍射法）、波幅（與DAC比較）及位置；對(duì)波幅超過(guò)定量線的缺陷，需結(jié)合TOFD測(cè)量高度，判定是否為裂紋類缺陷（如高度≥10mm需返修）。2.原因分析：①鋁合金聲速高（6320m/s），常