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被检工件中缺陷的位置和大小,然而影响缺陷波位置和高度的因素很多。了解这些
影响因素,对于提高定位、定量精度是十分有益的。
"影响缺陷定位的主要因素
)仪器的影响
()仪器水平线性。仪器水平线性的好坏对缺陷定位有一定的影响。当仪器水平线性不佳时,缺陷定位误差大。()仪器水平刻度精度。仪器时基线比例是根据示波屏上水平刻度值来调节的,当仪器水平刻度不准时,缺陷定位误差增大。 )探头的影响
()声束偏离。无论是垂直入射还是倾斜入射,都假定波束轴线与探头晶片几何中心重合。而实际上这两者往往难以重合。当实际声束轴线偏离探头几何中心轴线较大时,缺陷定位精度定会下降。
()探头双峰。一般探头发射的声场只有一个主声束,远场区轴线上声压最高。但有些探头性能不佳,存在两个主声束,发现缺陷时,不能判定是哪个主声束发现的,因此也就难以确定缺陷的实际位置。
()斜楔磨损。横波探头在探伤过程中,斜楔将会磨损。当操作者用力不均时,探头斜楔前后磨损不同。当斜楔后面磨损较大时。折射角增大,探头 %值增大。当斜楔后面磨损较大时,折射角减小, %值也减小。此外,探头磨损还会使探头入射点发生变化,影响缺陷定位。
(&)探头指向性。探头半扩散角小,指向性好,缺陷定位误差小,反之定位误差大。 )工件的影响
()工件表面粗糙度。工件表面粗糙,不仅耦合不良,而且由于表面凹凸不平,使声波进入工件的时间产生差异。当凹槽深度为 ’时,则进入工件的声波相位正好相反,这样就犹如一个正负交替变化的次声源作用在工件上,使进入工件的声波互相干涉形成分叉,从而使缺陷定位困难。
()工件材质。工件材质对缺陷定位的影响可从声速和内应力两方面来讨论。当工件与试块的声速不同时,就会使探头的 %值发生变化。另外,工件内应力较大时,将使声波的传播速度和方向发生变化。当应力方向与波的传播方向一致时,若应力为压缩应力,则应力作用使试件弹性增加,这时声速加快。反之,若应力为拉伸应力,则声速减慢。当应力与波的传播方向不一致时,波动过程中质点振动轨迹受应力干扰,使波的传播方向产生偏离,影响缺陷定位。
()工件表面形状。探测曲面工件时,探头与工件接触有两种情况。一种是平面与曲面接触,这时为点或线接触,握持不当,探头折射角容易发生变化;另一种是将探 •*)(•
头斜楔磨成曲面,探头与工件曲面接触,这时折射角和声束形状将发生变化。影响缺陷定位。()工件边界。当缺陷靠近工件边界时,由于侧壁反射波与直接入射波在缺陷处产生干涉,使声场声压分布发生变化,声束轴线发生偏离,使缺陷定位误差增加。(")工件温度。探头的 值一般是在室温下测定的,当探测的工件温度发生变化时,工件中的声速发生变化,使探头的折射角随之发生变化。()工件中缺陷情况。工件内缺陷方向也会影响缺陷定位。缺陷倾斜时,扩散波束入射至缺陷时回波较高,而定位时误认为缺陷在轴线上,从而导致定位不准。 )操作人员的影响
(%)仪器时基线比例。仪器时基线比例一般在试块上调节。当工件与试块的声速不同时,仪器的时基线比例发生变化,影响缺陷定位精度。另外,调节比例时,回波前沿没有对准相应水平刻度或读数不准。使缺陷定位误差增加。
(&)入射点、 值。横波探测时,当测定探头的入射点、 值误差较大时,也会影响缺陷定位。
(’)定位方法不当。横波周向探测圆柱筒形工件时,缺陷定位与平板不同,若仍按平板工件处理,那么定位误差将会增加。例如 ()**"& + ,%标准规定声程修正系数 -.%/%且工件内外半径之比 012小于某一规定值( .%/3,012 43/,; .&/3,012 4 3/ 5; .&/",012 43/56"),要用曲面试块修证,否则定位误差大。
&/影响缺陷定量的因素
%)仪器及探头性能的影响
仪器和探头性能的优劣,对缺陷定量精度影响很大。仪器的垂直线性、衰减器精度、频率、探头形式、晶片尺寸、折射角大小等都直接影响回波高度。因此,在探伤时,除了要选择垂直线性好、衰减器精度高的仪器外,还要注意频率、探头形式、晶片尺寸和折射角的选择。
(%)频率的影响。由
&":&7 &<:&7
)7 . &389 . &389
;&7 :) 7;&7 :)可知,超声波频率 7对于大平底与平底孔回波高度的分贝差 )7有直接影响。 7增加, )7减少; 7减少, )7增加。因此在实际探伤中,频率 7偏差不仅影响利用底波调节灵敏度,而且影响用当量计算法对缺陷定量。
(&)衰减器精度和垂直线性的影响, =型脉冲反射式超声波探伤仪是根据相对波高来对缺陷定量的。而相对波高常常用衰减器来度量。因此衰减器精度直接影响缺陷定量,衰减器精度低,定量误差大。
当采用面板曲线图对缺陷定量时,仪器的垂直线性好坏将会影响缺陷定量精度。
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垂直线性差,定量误差大。
()探头形式和晶片尺寸的影响。不同部位不同方向的缺陷,应采用不同形式的探头。如锻件、钢板中的缺陷大多平行于探测面,宜采用纵波直探头;焊缝中危险性大的缺陷大多垂直于探测面,宜采用横波探头;对于工件表面缺陷,宜采用表面波探头;对于近表面缺陷,宜采用分割式双晶探头。这样定量误差小。
晶片尺寸影响近场区长度和波束指向性,因此对定量也有一定的影响。
(")探头 值的影响:超声波倾斜入射时,声压往复透射率与入射角有关。对于横波斜探头而言,不同 值的探头的灵敏度不同。因此探头 值的偏差也会影响缺陷定量。特别是横波检测平板对接焊缝根部未焊透等缺陷时,不同 值探头探测同一根部缺陷,其回波高度相差较大,当 %&’( )*’+( , %+-)++-)时,回波较高,当 %*’+ ).’&(/ % ++-)0-)时回波很低,容易引起漏检。
.)耦合与衰减的影响(*)耦合的影响。超声波探伤中,耦合剂的声阻抗和耦合层厚度对回波高度有较大的影响。由前面可知,当耦合层厚度等于半波长的整数倍时,声强透射率与耦合剂性质无关。当耦合层厚度等于 " 1"的奇数倍,声阻抗为两侧介质声阻抗的几何平均值( 2
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