[科普中国]-超声波检测

超声波检测（Ultrasonic Testing）缩写为UT，也叫超声检测，是利用超声波技术进行检测工作的，是五种常规无损检测方法的一种。

检测介绍无损检测是在不损坏工件或原材料工作状态的前提下，对被检验部件的表面和内部质量进行检查的一种检测手段，Nondestructive Testing。

当今国内有关的超声波检测标准为JB/T4730.3，GB/T11345-1989，CB/T3559-2011等，JB/T4730.3为一个比较综合性的标准，而后面两个标准为焊缝检测标准，还有其它的的钢板，铸锻件等检测标准，使用者可根据需要进行相应的查询1。

超声波检测仪超声波检测仪泄漏检测系统不同于特定气体感应器受限于它所设计来感应的特定气体，而是以声音来检测。

任何气体通过泄漏孔都会产生涡流，会有超音波的波段的部份，使得超音波检测仪泄漏检测系统能够感应任何种类的气体泄漏。

用超声波检测仪泄漏检测系统扫描，可从耳机听到泄漏声或看到数位信号的变动。越接近泄漏点，越明显。 若现场环境吵杂，可用橡皮管缩小接收区和遮蔽拮抗超音波。

另外超音波检测仪泄漏检测系统的频率调整能力也使得背景噪音干扰减少。可检查气压系统，测试电信公司所用的压力电缆等。桶槽、管路、及软管都可借加压而检测，以及真空系统，涡流排气，柴油引擎燃料吸入系统，真空舱，船舶舱间，水密门，材料处理系统，压力容器及管道的内外气液泄漏等2。

超声波机械振动在介质中的传播过程叫做波，人耳能够感受到频率高于20赫兹，低于20000赫兹的弹性波，所以在这个频率范围内的弹性波又叫声波。频率小于20赫兹的弹性波又叫次声波，频率高于20000赫兹的弹性波叫做超声波。次声波和超声波人耳都不能感受1。

超声波的特点1、超声波声束能集中在特定的方向上，在介质中沿直线传播，具有良好的指向性。

2、超声波在介质中传播过程中，会发生衰减和散射。

3、超声波在异种介质的界面上将产生反射、折射和波型转换。利用这些特性，可以获得从缺陷界面反射回来的反射波，从而达到探测缺陷的目的。

4、超声波的能量比声波大得多。

5、超声波在固体中的传输损失很小，探测深度大，由于超声波在异质界面上会发生反射、折射等现象，尤其是不能通过气体固体界面。如果金属中有气孔、裂纹、分层等缺陷（缺陷中有气体）或夹杂，超声波传播到金属与缺陷的界面处时，就会全部或部分反射。反射回来的超声波被探头接收，通过仪器内部的电路处理，在仪器的荧光屏上就会显示出不同高度和有一定间距的波形。可以根据波形的变化特征判断缺陷在工件中的深度、位置和形状3。

优缺点超声波探伤优点是检测厚度大、灵敏度高、速度快、成本低、对人体无害，能对缺陷进行定位和定量。超声波探伤对缺陷的显示不直观，探伤技术难度大，容易受到主客观因素影响，以及探伤结果不便于保存，超声波检测对工作表面要求平滑，要求富有经验的检验人员才能辨别缺陷种类、适合于厚度较大的零件检验，使超声波探伤也具有其局限性。

超声波探伤仪的种类繁多，但脉冲反射式超声波探伤仪应用最广。一般在均匀材料中，缺陷的存在将造成材料不连续，这种不连续往往有造成声阻抗的不一致，由反射定理我们知道，超声波在两种不同声阻抗的介质的界面上会发生反射。反射回来的能量的大小与交界面两边介质声阻抗的差异和交界面的取向、大小有关。脉冲反射式超声波探伤仪就是根据这个原理设计的。

脉冲反射式超声波探伤仪大部分都是A扫描式的，所谓A扫描显示方式即显示器的横坐标是超声波在被检测材料中的传播时间或者传播距离，纵坐标是超声波反射波的幅值。譬如，在一个工件中存在一个缺陷，由于缺陷的存在，造成了缺陷和材料之间形成了一个不同介质之间的交界面，交界面之间的声阻抗不同，当发射的超声波遇到这个界面之后就会发生反射，反射回来的能量又被探头接收到，在显示器屏幕中横坐标的一定的位置就会显示出来一个反射波的波形，横坐标的这个位置就是缺陷波在被检测材料中的深度。这个反射波的高度和形状因不同的缺陷而不同，反映了缺陷的性质1。

原理超声波探伤是利用材料及其缺陷的声学性能差异对超声波传播波形反射情况和穿透时间的能量变化来检验材料内部缺陷的无损检测方法。

脉冲反射法在垂直探伤时用纵波，在斜射探伤时用横波。脉冲反射法有纵波探伤和横波探伤。在超声波仪器示波屏上，以横坐标代表声波的传播时间，以纵坐标表示回波信号幅度。对于同一均匀介质，脉冲波的传播时间与声程成正比。因此可由缺陷回波信号的出现判断缺陷的存在；又可由回波信号出现的位置来确定缺陷距探测面的距离，实现缺陷定位；通过回波幅度来判断缺陷的当量大小2。

步骤1、检测前的准备

①熟悉被捡工件（工件名称、材质、规格、坡口形式、焊接方法、热处理状态、工件表面状态、检测标准、合格级别、检测比例等）；

②选择仪器和探头（根据标准规定及现场情况，确定探伤仪、探头、试块、扫描比例、探测灵敏度、探测方式）

③仪器的校准（在仪器开始使用时，对仪器的水平线性和垂直线性进行测定。）

④探头的校准（进行前沿、折射角、主声束偏离、灵敏度余量和分辨力校准。）

⑤仪器的调整（时基线刻度可按比例调节为代表脉冲回波的水平距离、深度或声程。）

⑥灵敏度的调节（在对比试块或其他等效试块上对灵敏度进行校验。）

2、检测操作

①母材的检验：检验前应测量管壁厚度，至少每隔90°测量一点，以便检验时参考。将无缺陷处二次底波调节到荧光屏满刻度做为检测灵敏度；

②焊接接头的检验：扫查灵敏度应不低于评定线（EL线）灵敏度，探头的扫查速度不应超过150mm/s，扫查时相邻两次探头移动间隔应保证至少有10%的重叠。

3、检验结果及评级：根据缺陷性质、幅度、指示长度依据相关标准评级。

4、对仪器设备进行校核复验。

5、出具检测报告。

注：有超标缺陷的焊接接头，其返修部位及返修时受影响的区域，均应按原检验条件进行复检3。

区别超声波探伤比X射线探伤具有较高的探伤灵敏度、周期短、成本低、灵活方便、效率高，对人体无害等优点;缺点是对工作表面要求平滑、要求富有经验的检验人员才能辨别缺陷种类、对缺陷没有直观性;超声波探 伤适合于厚度较大的零件检验3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学