文档介绍：培训教材之理论基础
无损检测概述
无损检测包括射线检测(RT)、超声检测(UT)、磁粉检测(MT)、渗透检测(PT)和涡流检测(ET)等五种检测方法。主要应用于金属材料制造的机械、器件等的原材料、零部件和焊缝,也可用于玻璃等其它制品。
射线检测适用于碳素钢、低合金钢、铝及铝合金、钛及钛合金材料制机械、器件等的焊缝及钢管对接环缝。射线对人体不利,应尽量避免射线的直接照射和散射线的影响。
超声检测系指用A型脉冲反射超声波探伤仪检测缺陷,适用于金属制品原材料、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材料制品及其零部件表面、近表面缺陷的检测,包括干磁粉、湿磁粉、荧光和非荧光磁粉检测方法。
渗透检测适用于金属制品及其零部件表面开口缺陷的检测,包括荧光和着色渗透检测。
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、渗透和涡流统称为表面检测。

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,机械振动与波动是超声波探伤的物理基础。
物体沿着直线或曲线在某一平衡位置附近作往复周期性的运动,称为机械振动。振动的传播过程,称为波动。波动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传播过程。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l: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,波正好前进一个波长的距离,常用单位为米(m);频率f:波动过程中,任一给定点在1秒钟内所通过的完整波的个数称为频率,常用单位为赫兹(Hz);波速C:波动中,波在单位时间内所传播的距离称为波速,常用单位为米/秒(m/s)。
由上述定义可得:C=l f ,即波长与波速成正比,与频率成反比;当频率一定时,波速愈大,波长就愈长;当波速一定时,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传播的机械波,在同一介质中的传播速度相同。它们的区别在主要在于频率不同。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、超声波不可闻。
~10MHz之间,对钢等金属材料的检验,常用的频率为1~5MHz。超声波波长很短,由此决定了超声波具有一些重要特性,使其能广泛用于无损探伤。
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;超声波象光波一样具有良好的方向性,可以定向发射,易于在被检材料中发现缺陷。
能量高:由于能量(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。
能在界面上产生反射、折射和波型转换:超声波具有几何声学的上一些特点,如在介质中直线传播,遇界面产生反射、折射和波型转换等。
穿透能力强:超声波在大多数介质中传播时,传播能量损失小,传播距离大,穿透能力强,在一些金属材料中其穿透能力可达数米。
波的类型及波速测量

根据波动传播时介质质点的振动方向相对于波的传播方向的不同,可将波动分为纵波、横波、表面波和板波等。
纵波L
介质中质点的振动方向与波的传播方向互相平行的波,称为纵波,用L表示。
当介质质点受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传播纵波。固体介质能承受位伸或压缩应力;液体和气体虽不能承受拉伸应力,但能承受压应力产生容积变化。因此固体、液体和气体都能传播纵波。钢中纵波声速一般为5960m/s。纵波一般应用于钢板、锻件探伤。
横波S(T)
介质中质点的振动方向与波的传播方向互相垂直的波,称为横波,用S或T表示。
当介质质点受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,液体和气体介质不能承受剪切应力,因此横波只能在固体介质中传播,不能在液体和气体介质中传播。钢中横波声速一般为3230m/s。横波一般应用于焊缝、钢管探伤。
表面波R
当介质表面受到交变应力作用时,产生沿介质表面传播的波,称为表面波,常用R表示。又称瑞利波。
表面波在介质表面传播时,介质表面质点作椭圆运动,椭圆长轴垂直于波的传播方向,短轴平行于波的传播方向;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,因此表面波只能在固体介质中传播,不能在液体和气体介质中传播。
表面波的能量随深度增加而迅速减弱,当传播深度超过两倍波长时,质点的振幅就已经很小了,因此,一般认为表面波探伤只能发现距工件表面两倍波长深度内的缺陷。表面波一般应用于钢管探伤。
板波
在板厚与波长相当的薄板中传播的波,称为板波。根据质点的振动方