超聲波檢測的優點和局限性
(1)面積型缺陷的檢出率較高,而體積型缺陷的檢出率較低。
從理論上說,反射超聲波的缺陷面積越大,回波越高,越容易檢出,因為面積型缺陷反射面積大而體積型缺陷反射面積小,所以面積型缺陷的檢出率高。實踐中,對較厚(約30mm以上)焊縫的裂紋和未熔合缺陷檢測,超聲波檢測確實比射線照相靈敏。但在較薄的焊縫中,這一結論不一定成立。
必須注意,面積型缺陷反射波并不總是很高的,有些細小裂紋和未熔合反射波并不高,因而也有漏檢的例子。此外,厚焊縫中的未熔合缺陷反射面如果較光滑,單探頭檢測可能接收不到回波,也會漏檢。
(2)適宜檢驗厚度較大的工件,不適宜檢驗較薄的工件。
超聲波對鋼有足夠的穿透能力,檢測直徑達幾米的鍛件,厚度達上百毫米的焊縫并不太困難。另外,對厚度大的工件檢測,表面回波與缺陷波容易區分。因此相對于射線檢測來說,超聲波更加適宜檢驗厚度較大的工件。但對較薄的工件,例如厚度小于8mm的焊縫和6mm的板材,進行超聲波檢測檢驗則存在困難。薄焊縫檢測困難是因為上下表面形狀回波容易與缺陷波混淆,難以識別;薄板材檢測困難除了表面回波容易與缺陷波混淆的問題外,還因為超聲波探傷存在盲區以及脈沖寬度影響縱向分辨率。
(3)應用范圍廣,可用于各種試件。
超聲波探傷應用范圍包括對接焊縫、角焊縫、T型焊縫、板材、管材、棒材、鍛件、以及復合材料等。但與對接焊縫檢測相比,角焊縫、T型焊縫檢測工藝相對不成熟,有關標準也不夠完善。板材、管材、棒材、鍛件、以及復合材料的內部缺陷檢測超聲波是方法。
(4)檢測成本低、速度快,儀器體積小,重量輕,現場使用較方便。
便攜式手工探傷超聲波儀器有模擬式和數字式兩種,模擬式儀器1-2萬元,數字式儀器4-8萬元。檢測過程消耗材料費用很少。正常情況下,一個檢測人員一天能檢測數十米焊縫,檢測結果當場就能得到。目前數字式儀器的體積只有詞典大小,重2-3公斤,與射線儀器相比,現場使用要方便得多。
(5)無法得到缺陷直觀圖象,定性困難,定量精度不高。
超聲波探傷是通過觀察脈沖回波來獲得缺陷信息的。缺陷位置根據回波位置來確定,對小缺陷(一般10mm以下)可直接用波高測量大小,所的結果稱為當量尺寸;對大缺陷,需要移動探頭進行測量,所的結果稱指示長度或指示面積。由于無法得到缺陷圖象,缺陷的形狀、表面狀態等特征也很難獲得,因此判定缺陷性質是困難的。在定量方面,所謂缺陷當量尺寸、指示長度或指示面積與實際缺陷尺寸都有誤差,因為波高變化受很多因素影響。超聲波對缺陷定量的尺寸與實際缺陷尺寸誤差幾毫米甚至更大,一般認為是正常的。
近些年來,在超聲波定性和定量技術方面有一些進展。例如用不同掃查手法結合動態波形觀察對缺陷定性、采用聚焦探頭對缺陷定量、以及各種成像技術等等,但實際應用效果還不能令人滿意。
(6)檢測結果無直接見證記錄。
由于不能象射線照相那樣留下直接見證記錄,超聲波檢測結果的真實性、直觀性、全面性和可追蹤性都比不上射線照相。超聲波檢測的可靠性在很大程度上受檢測人員責任心和技術水平的影響,如果檢測方法選擇不當,或工藝制訂不當,或操作方面失誤,有可能導致大缺陷漏檢。而對超聲波檢測結果的審核或復查是困難的,因其錯誤的檢測結果不象射線照相那樣容易發現和糾正,這是超聲波檢測的一大不足。
近年來發展的數字式超聲波探傷儀雖然能記錄波形,但仍不能算檢測結果的直接見證記錄。只有做到對檢測全過程的探頭位置、回波反射點位置、以及回波信號三者關聯記錄,才能算真正的檢測直接記錄,而這對于便攜式超聲波儀器和手工探傷方法來說,是很困難的。
(7)對缺陷在工件厚度方向上的定位較準確。
這一條是相對于射線照相來說的。由于射線照相無法對缺陷在工件厚度方向上定位,通常對射線照相發現的缺陷用超聲波檢測定位。
(8)材質、晶粒度對探傷有影響。
晶粒粗大的材料,例如鑄鋼、奧氏體不銹鋼焊縫,未經正火處理的電渣焊焊縫等,一般認為不宜用超聲波進行探傷。這是因為粗大晶粒的晶界會反射聲波,在屏幕上出現大量“草狀回波”,容易與缺陷波混淆,因而影響檢測可靠性。
近年來對奧氏體不銹鋼焊縫超聲波探傷技術進行了專門研究,如果采用特殊的探頭(縱波窄脈沖探頭)降低信噪比,并制訂專門工藝,可以實施奧氏體不銹鋼焊縫超聲波檢測,其精度和可靠性基本上是能夠保證的。
( 9)工件不規則的外形和一些結構會影響檢測。
例如臺,槽,孔較多的鍛件,不等厚削薄的焊縫,管板與筒體的對接焊縫,直邊較短的封頭與筒體連接的環焊縫,高頸法蘭與管子對接焊縫等。
對鍛件,一般在臺、槽、孔加工前進行超聲波檢測。管板與筒體的對接焊縫,直邊較短的封頭與筒體連接的環焊縫一類結構對超聲波檢測的影響主要是探頭掃查面長度不夠,可通過增加掃查面,或采用兩種角度探頭,或把焊縫磨平后檢測等方法來解決。不等厚削薄的焊縫或類似結構的問題是掃查面不規則,對此可通過改變掃查面,或采用計算法選擇合適角度探頭和對缺陷定位等方法來解決。
(10)探頭掃查面的平整度和粗糙度對超聲波檢測有一定影響。
一般軋制表面或機加工表面即可滿足要求。嚴重腐蝕表面、鑄、鍛原始表面無法實施檢測。用砂輪打磨處理表面要特別注意平整度,防止溝槽和凹坑的產生,否則嚴重影響。