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實施超聲探傷時,應如何選擇超聲波探頭?

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實施超聲探傷時,應如何選擇超聲波探頭?

發布日期:2023-02-13 作者:新威電子 點擊:

超聲波探傷中,超聲波的發射和接收都是通過探頭來實現的。超聲波探頭的種類很多,結構型式也不一樣。探傷前應根據被檢對象的形狀、衰減和技術要求來選擇探頭。探頭的選擇包括探頭型式、頻率、晶片尺寸和斜探頭K值的選擇等。

一、型式的選擇

常用的探頭型式有縱波直探頭、橫波斜探頭表面波探頭、雙晶探頭、聚焦探頭等。一般根據工件的形狀和可能出現缺陷的部位、方向等條件來選擇探頭的型式,使聲束軸線盡量與缺陷垂直。縱波直探頭只能發射和接收縱波,束軸線垂直于探測面,主要用于探測與探測面平行的缺陷,如鍛件、鋼板中的夾層、折疊等缺陷。

橫波斜探頭是通過波形轉換來實現橫波探傷的。主要用于探測與深測面垂直或成一定角的缺陷。如焊縫生中的未焊透、夾渣、未溶合等缺陷。表面波探頭用于探測工件表面缺陷,雙晶探頭用于探測工件近表面缺陷。聚焦探頭用于水浸探測管材或板材。

二、頻率的選擇

超聲波探傷頻率在O.5~10MHz之間,選擇范圍大。一般選擇頻率時應考慮一些因素:由于波的繞射,使超聲波探傷靈敏度約為,因此提高頻率,有利于發現更小的缺陷;頻率高,脈沖寬度小,分辨力高,有利于區分相鄰缺陷;可知,頻率高,波長短,則半擴散角小,聲束指向性好,能量集中,有利于發現缺陷并對缺陷定位。

可知,頻率高,波長短,近場區長度大,對探傷不利;頻率增加,衰減急劇增加。頻率的離低對探傷有較大的影響。頻率高,靈敏度和分辨力高,指向性好,對探傷有利。但頻率高,近場區長度大,衰減大,又對探傷不利。實際探傷中分析考慮各方面的因索,合理選擇頻率。一般在保證探傷靈敏度的前提下盡可能選用較低的頻率。

對于晶粒較細的鍛件、軋制件和焊接件等,一般選用較高的頻率,長用2.5~5.0MHz。對晶粒較粗大的鑄件、奧氏體鋼等宜選用較低的頻率,常用O.5~2.5MHz。如果頻率過高,就會引起嚴重衰減,示波屏上出現林狀回波,信噪比下降,甚至無法探傷。

三、探頭晶片尺寸的選擇

探頭圓晶片尺寸一般為φ10~φ30mm,晶片大小對探傷也有一定的影響,選擇晶片尺寸時要考慮一些因素:晶片尺寸增加,半擴散角減少,波束指向性變好,超聲波能量集中,對探傷有利;晶片尺寸增加,近場區長度迅速增加,對探傷不利;晶片尺寸大,輻射的超聲波能量大,探頭未擴散區掃查范圍大,遠距離掃查范圍相對變小,發現遠距離缺陷能力增強。

以上分析說明晶片大小對聲柬指向性,近場區長度、近距離掃查范圍和遠距離缺陷檢出能力有較大的影響。實際探傷中,探傷面積范圍大的工件時,為了提高探傷效率宜選用大晶片探頭。探傷厚度大的工件時,為了有效地發現遠距離的缺陷宜選用大晶片探頭。探傷小型工件時,為了提高缺陷定位定量精度宜選用小晶片探頭。探傷表面不太平整,曲率較大的工件時,為了減少耦合損失宜選用小晶片探頭。

四、橫渡斜探頭K值的選擇

在橫波探傷中,探頭的K值對探傷靈敏度、聲束軸線的方向,一次波的聲程(入射點至底面反射點的距離)有較大的影響。對于用有機玻璃斜探頭探傷鋼制工傳,βs=40°(K=O.84)左右時,聲壓往復透射率較高,即探傷靈敏度高。由K=tgβs可知,K值大,βs大,一次波的聲程大。因此在實際探傷中,當工件厚度較小時,應選用較大的K值,以便增加一次波的聲程,避免近場區探傷。當工件厚度較大時,應選用較小的K值。


超聲波探頭

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