無損檢測(cè)中超聲探傷技術(shù)的應(yīng)用

趙海燕 落寶龍 張雨生

(內(nèi)蒙古包頭市包鋼鋼聯(lián)無縫鋼管廠,內(nèi)蒙古包頭 014010)

無損檢測(cè)中超聲探傷技術(shù)的應(yīng)用

趙海燕 落寶龍 張雨生

(內(nèi)蒙古包頭市包鋼鋼聯(lián)無縫鋼管廠,內(nèi)蒙古包頭 014010)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,我國的超聲檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)得到了長足的發(fā)展,對(duì)于各項(xiàng)勘測(cè)、科研以及建筑等方面的發(fā)展起著積極的推動(dòng)作用。現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)要求檢測(cè)過程不損傷檢測(cè)對(duì)象的內(nèi)部結(jié)構(gòu),因此出現(xiàn)了無損檢測(cè)技術(shù),無損檢測(cè)中的超聲探傷技術(shù)具有精度高、速度快等特點(diǎn),因此具有廣闊的發(fā)展前景,本文就無損檢測(cè)中超聲探傷技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探究。

無損檢測(cè) 超聲探傷技術(shù) 應(yīng)用

超聲無損檢測(cè)技術(shù)的出現(xiàn)是檢測(cè)技術(shù)的一次變革，改變了傳統(tǒng)檢測(cè)方式，極大的提高了檢測(cè)效率。在過去的幾十年里，我國的超聲無損檢測(cè)技術(shù)獲得了長足的發(fā)展，在材料檢驗(yàn)以及結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)中成為使用最廣泛的檢測(cè)技術(shù)。該項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)畢竟不會(huì)對(duì)使用者的身體健康造成傷害，還能夠保護(hù)檢測(cè)對(duì)象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，檢測(cè)效果精確，能夠在短時(shí)間內(nèi)獲得檢測(cè)結(jié)果，有助于各項(xiàng)檢測(cè)項(xiàng)目的有效展開。

1 超聲探傷原理

超聲探傷無損檢測(cè)是眾多無損檢測(cè)中的一種，利用超聲探傷無損檢測(cè)技術(shù)能夠在保證探測(cè)對(duì)象內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對(duì)探測(cè)對(duì)象的各項(xiàng)檢測(cè)參數(shù)詳細(xì)分析，分析材料內(nèi)部可能存在的各項(xiàng)缺陷(氣泡、廢渣、裂紋等)的形狀、分布位置、大小等，并通過其高靈敏度及穿透力對(duì)材料內(nèi)部的異常結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)分析，簡化了故障處理方式，提高了效率。

1.1 超聲探傷的基本原理

從超聲探傷的工作原理來看可以將其分為超聲反射探傷以及超聲投射探傷兩種，從效果來看，超聲反射具有更加精確的檢測(cè)結(jié)果，圖1是脈沖回波探傷儀的基本工作原理。

從圖1可以看出，脈沖回波探傷儀中的工作探頭將儀器內(nèi)部形成的超聲短波脈沖發(fā)送出來并穿透到檢測(cè)材料內(nèi)部，當(dāng)脈沖進(jìn)入材料內(nèi)部遇到內(nèi)部的缺陷或者邊界后被反射回來，反射脈沖經(jīng)過脈沖回波探傷儀內(nèi)部的信號(hào)處理系統(tǒng)，最后在終端示波器上顯示出來，若實(shí)踐中聲速為已知，即可根據(jù)終端示波器的傳輸時(shí)間得知缺陷的具體情況。

1.2 探傷分類

超聲探傷的方法有許多種，按照不同的分類方式可以將其歸結(jié)為不同的探傷類型。通常可以將其按照原理、耦合方式、探傷顯示方法、智能方式等進(jìn)行分類。按照原理可以將超聲探傷分為共振法、反射法、穿透法，其中的反射法是利用超聲探頭直接將脈沖發(fā)射到探測(cè)對(duì)象內(nèi)部并接受反射回來的信號(hào)的一種方法，分析反射脈沖探究材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)狀況。是目前利用最為廣泛的方式。按照耦合方式分類如圖2:

圖1 脈沖回波探傷儀原理

按照探傷顯示方法的不同可以將其分為三種類型，分別是是A型顯示、B型顯示以及C型顯示。這幾種顯示方式都有自己的特點(diǎn)，其中A型顯示僅顯示材料內(nèi)部缺陷離參考點(diǎn)的距離，即缺陷深度。B型顯示主要顯示材料內(nèi)部缺陷的橫截面形狀，以此分析缺陷的具體形狀，B型顯示中，所有的參數(shù)主要利用二維坐標(biāo)對(duì)缺陷的形狀分布進(jìn)行標(biāo)示，通過移動(dòng)探頭能夠得到不同的現(xiàn)實(shí)圖像，便于對(duì)缺陷進(jìn)行全方位觀察。C型顯示主要顯示探測(cè)對(duì)象內(nèi)部的平面圖形，與B型顯示不同的是，C型顯示是通過圖片的形式將檢測(cè)對(duì)象內(nèi)部狀況顯示出來，而B型顯示則是通過坐標(biāo)參數(shù)反應(yīng)探測(cè)對(duì)象的內(nèi)部狀況。按照智能方式可以將超聲探傷方法分為人工探傷以及自動(dòng)探傷。人工探傷主要通過認(rèn)為移動(dòng)探頭發(fā)射脈沖，自動(dòng)探傷中的探頭移動(dòng)是自動(dòng)進(jìn)行的。從設(shè)備上來說，自動(dòng)探傷需要更加先進(jìn)的技術(shù)支持。

2 無損檢測(cè)中超聲探傷技術(shù)的應(yīng)用

無損檢測(cè)中超聲探傷技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，在運(yùn)用方式上基本大同小異，本文以超聲探傷技術(shù)在機(jī)車檢測(cè)方面以及土木建筑方面的應(yīng)用進(jìn)行分析。

2.1 無損檢測(cè)中超聲探傷技術(shù)在機(jī)車檢測(cè)方面的應(yīng)用

鐵路是我國目前主要交通運(yùn)輸方式之一，對(duì)我國的交通事業(yè)發(fā)展以及民生工程起著積極地推動(dòng)作用。機(jī)車檢測(cè)關(guān)乎到眾多乘客的生命財(cái)產(chǎn)安全，必須依靠可靠的檢測(cè)技術(shù)。因此無損檢測(cè)中超聲探傷技術(shù)在機(jī)車檢測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用。

無損檢測(cè)中超聲探傷技術(shù)機(jī)車檢測(cè)中的應(yīng)用主要是對(duì)高速鋼軌的檢測(cè)、車輪的檢測(cè)、輪輞缺陷檢測(cè)。

高速鋼軌會(huì)由于受到列車長時(shí)間的運(yùn)行其內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)一些缺陷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除這些缺陷能夠有效保證乘車人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。對(duì)鋼軌的檢測(cè)一般包括踏面剝離及剝離前期檢測(cè);踏面表面及近表面裂紋檢測(cè)[1]。高速鋼軌的檢測(cè)主要利用超聲脈沖反射原理。在檢測(cè)過程中通常利用電磁超聲探傷技術(shù)向車輪與鋼軌接觸面發(fā)射電磁脈沖，發(fā)射的脈沖會(huì)沿著接觸面逐漸向下擴(kuò)散。脈沖在鋼軌內(nèi)部會(huì)不斷延伸。當(dāng)鋼軌內(nèi)部介質(zhì)均勻時(shí)脈沖信號(hào)平穩(wěn)，若鋼軌內(nèi)部出現(xiàn)缺陷，脈沖信號(hào)會(huì)發(fā)生相應(yīng)的反應(yīng)并通過反射信號(hào)將缺陷狀況呈現(xiàn)出來。技術(shù)人員根據(jù)反射信號(hào)判斷缺陷的位置及深度，對(duì)其進(jìn)行定位并分析缺陷的具體情況，做出針對(duì)性處理。

圖2 耦合方式分類探傷圖

············

無損檢測(cè)中超聲探傷技術(shù)對(duì)機(jī)車車輪的檢測(cè)通過探頭向車輪發(fā)射電磁脈沖，擴(kuò)散范圍呈圓周形，脈沖在傳播過程中損耗較小。脈沖在接觸面的傳播的過程中沿著車輪的弧形向兩側(cè)展開，并沿著車輪的圓周在傳播一周后回到探頭位置，該檢測(cè)過程是周期性的，能夠?qū)囕嗊M(jìn)行多次檢驗(yàn)，提高檢驗(yàn)效果。

2.2 無損檢測(cè)中超聲探傷技術(shù)在土木建筑方面的應(yīng)用

土木建筑往往需要保證建筑的強(qiáng)度，尤其是結(jié)構(gòu)性混凝土的強(qiáng)度對(duì)建筑整體的結(jié)構(gòu)性能影響重大。對(duì)混凝土的抗壓及抗拉強(qiáng)度檢驗(yàn)主要通過脈沖在混凝土材料中的傳播參數(shù)相關(guān)性來判斷。研究表明，脈沖在混凝土材料中的傳播速度越快混凝土的彈性模量就越大，即混凝土材料的強(qiáng)度越大。對(duì)混凝土強(qiáng)度的檢測(cè)可以利用探頭將超聲波發(fā)射到材料內(nèi)部，并將得到的參數(shù)繪制成圖，研究其強(qiáng)度分布是否合理。

利用無損檢測(cè)中超聲探傷技術(shù)檢測(cè)土木建筑內(nèi)部可能出現(xiàn)的裂縫也是目前常用的方法之一。由于建筑內(nèi)部由于應(yīng)力作用可能出現(xiàn)一些表面難以觀察到的缺陷，因此可以利用無損檢測(cè)中超聲探傷技術(shù)在結(jié)構(gòu)內(nèi)部傳播的穩(wěn)定性判斷其結(jié)構(gòu)是否出現(xiàn)異常。另外還可利用超聲波速度對(duì)土木建筑的厚度進(jìn)行測(cè)量。

3 結(jié)語

無損檢測(cè)中超聲探傷技術(shù)在各項(xiàng)檢測(cè)中的運(yùn)用越來越廣泛，其改變了傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)大費(fèi)周折的操作過程，降低對(duì)檢測(cè)對(duì)象的損壞，不僅檢測(cè)效率高，還能節(jié)省更多的人力物力，提高安全性，無損檢測(cè)中超聲探傷技術(shù)在未來的應(yīng)用前景必將更加光明。

[1]朱曉恒.超聲探傷技術(shù)在無損檢測(cè)中的應(yīng)用[J].測(cè)控技術(shù),2010. 5:112-116.

[2]于四海.超聲探傷技術(shù)在無損檢測(cè)中的應(yīng)用[J].中華民居,2013. 4:297-298.