超声无损检测的若干新进展

随着新材料不断涌现及现代工业对构件质量要求的提高,超声检测技术得到了较大发展。综述近年来国内外在超声导波技术、声发射新技术、新型超声非接触换能方法、超声信号处理与模式识别等方面的若干研究成果,这些超声检测新成果既有学术前沿性,又有一定应用背景。     

第七专题 超声检测信号处理

目前,超声检测正向着数字信号处理及成象方面发展。已经应用或正在研究采用的数字信号处理技术是:时间渡越衍射技术(TOFD)、合成孔径聚焦技术(SAFT)、裂谱分析(Split spectrum analysis)、倒谱分析(Cepstral analysis)、聚类分析(Cluster analysis)、模式识别和分析(Pattern recognition and analysis)、随机模式(Stochastic models)、自适应学习网络(Adaptive learning network)和神经网络(Neural networks)等,这些研究主要用于超声、声发射,涡流和X射线图象处理等方面。但用户最终的目标仅靠信号处理算法是不能达到的,必须借助于人工智能,如专家系统等其它技术的支持。本专题着重介绍超声检测信号处理领域中的一些新技术。     

第十二专题 超声检测可靠性

检测可靠性是指缺陷的检测结果与缺陷实际位置、性质、尺寸之间相符合的程度,或是它们之间差异的百分比。就目前几种常规无损检测方法来说,是难以达到的。因此,现阶段所谓的无损检测可靠性问题,仅指某一具体无损检测方法,在特定的检测灵敏度(或特定操作标准和验收标准)下,对具体工件检测时,能不漏检大于某一尺寸缺陷的百分比,这就是说,无损检测的可靠性问题即变成检出率和误判率的问题。 一般是从方法、设备及人为因素等方面探讨检测的可靠性。本文重点是研讨目前常规超声探伤方法的可靠性问题。 目前常规超声探伤所采用的原理是脉冲回波法,其判伤的标准是建立在当量值比较法的基础上。即以标准试块或对比试块上的人工缺陷处的回波峰值和回波时间(声程)作为基准,与实际缺陷处的回波峰值和回波时间进行比较,根据超声传播特性,用公式计算出缺陷的当量尺寸,再根据探伤标准确定判废与否。     

第九专题 超声成象技术及其在无损检测中的应用

在现代无损检测技术中,超声成象技术是一种令人瞩目的新技术。无损检测技术的基本目的是检测出物体中的缺陷,并确定其位置、大小和性质。物体的超声图象可提供直观和大量的信息,直接反映物体的声学和力学性质,而这些性质恰是应用断裂力学评价材料的依据。当然,超声成象技术还具有对人体无害、设备投入和使用费用相对较低等超声检测方法所共有的优点。此外,现代超声成象技术大都有自动数据采集、自动数据处理和自动作出评价的功能,使超声成象成为现代定量无损检测的一种重要技术。现在,超声成象在医疗诊断、地震遥感、地质勘探、海洋研究、材料科学等领域正在日益开辟新的用途。超声成象技术有着非常广阔的发展前景。     

第六专题 新材料超声检测

人工合成新材料的迅速发展,向无损检测技术,尤其向超声检测提出了新的挑战,促进了超声检测技术的革新。新型材料,特别是非金属材料超声检测的应用日益广泛,其中纤维增强复合材料、结构陶瓷材料、新型混凝土材料的无损检测,是国内外研究的热点。由于混凝土材料超声检测将有专题论述,本文只简述了纤维增强复合材料、结构陶瓷材料及其它非金属材料的超声检测技术,并着重论述超声检测新技术的应用。 1 复合材料的超声检测 在纤维增强复合材料的无损检测中,超声检测是应用最广泛的技术。它不仅能检测分层、气孔、裂缝和夹杂等缺陷,而且在判别疏松、密度差异、弹性模量、厚度等特性和几何形状的变化方面也具有一定的能力。对判定复合材料制件是否合格,确定是否变质均有良好的实用价值。     

第四专题 超声检测中缺陷的定量

超声检测中缺陷的定量也是人们研究的一个热点。缺陷定量可分为小于晶片直径的缺陷定量和大于晶片直径的缺陷定量。前者包括当量试块直接比较法、底波高度百分比法、当量计算法和AVG曲线法。后者包括相对灵敏度测长法、绝对灵敏度测长法、极坐标作图法、包络线作图法和标准图形参照比较法等。除常规缺陷定量方法外,精确的缺陷定量多采用聚焦探头和各种声成象设备。     

第三专题 超声检测中缺陷的定性

超声检测技术由于具有费用低、操作简便、对缺陷定位较准确和对裂纹检出较敏感等优点而得到广泛应用。采用A型脉冲反射式探伤法对各种缺陷定性、定量确有一定难度,长期以来,一直是研究的热点之一。 缺陷的定性技术至今尚无成熟的模式。常规方法主要是根据波形变化的静态和动态特征和缺陷的分布状态,结合被检材料的冷热加工工艺,通过各种不同的精密扫查方法,并辅以其它可能的试验方法,进行综合分析和判断。判断的准确性与检测人员的业务能力、技术水平和从事本专业的经验有一定关系。随着计算机技术的发展,这些缺陷定性经验,在一定范围内可编成软件通过计算机判断。为此,我国有关部门编制了焊缝缺陷定性程序图,为探伤人员对缺陷快速定性提供了有益的参考手段。     

第十一专题 混凝土的超声检测（上）

1 混凝土结构无损检测的目的及方法分类 混凝土是结构工程的最重要材料之一,它的质量直接关系到结构物的安全。结构混凝土质量的传统检测方法,是以按规定取样制作的立方体试件为基础的。实践表明,用试件试验所测得的混凝土性能指标,往往与结构物中实际混凝土的性能有一定差别。因此,直接在结构物中检测混凝土质量的现场检测技术,已成为混凝土工程质量管理的重要手段。我国“钢筋混凝土工程施工及验收规范”(GB J204—83)中明确规定,当试件试验结果不符合混凝土强度验收的评定标准所规定的要求时,“可以在结构物中钻取混凝土试样或采取非破损试验方法进行检查”。从而在我国技术法规中正式确立了现场检测技术的重要意义和合法地位。近年来,我国广大科技工作者对如何加强混凝土质量控制和检测进行了大量研究,已将我国工程质量检测和评价技术水平提高到一个新的高度。全国各地普遍建立了工程质量监督机构,使整个质量保证系统日臻完善。目前我国已制订了若干部级技术规程,如《回弹法评定混凝     

第十一专题 混凝土的超声检测（下）

5 混凝土内部缺陷的超声检测 在混凝土结构物的施工及使用过程中,往往会形成一些缺陷和损伤,例如孔洞、裂缝、不密实区、蜂窝及保护不足、钢筋外露以及层状疏松等。这些缺陷和损伤严重影响结构物的承载力和耐久性。混凝土超声检测时所需测量的物理量是声时、衰减、接收波形以及频谱等。其判别缺陷的基本依据是: (1)超声波在混凝土中遇到缺陷时存在反射和绕射,按声时或声速变化来判别及计算缺陷的大小。 (2)超声波在缺陷处产生散射、吸收,因此接收波能量显著减小,可判断缺陷存在及大小。 (3)超声波遇到缺陷时,接收频率明显降低,可判别内部缺陷。 (4)超声波在缺陷处,波型会转换和不同相位叠加,接收波会畸变,可判别缺陷。     

第八专题超声检测中仪器和探头的评价

检测材料或零件所用的超声检测系统主要由超声仪、探头及连接电缆组成。对整个系统来说是使用性能的评价,常在工作现场进行,旨在了解系统性能是否有不能允许的改变,实质上对系统性能的了解,关键在于测量超声仪的电性能及探头性能。严格地说,使用前不甚了解超声仪的电性能和探头性能,其检测结果的可靠性是值得怀疑的。 国外,有关探头性能的测定已颁布许多标准,诸如1979年苏联发布的OCT 23702“无损检测超声换能器基本参数及其测试方法”,美国材料试验学会1985年发布的ASTM E 1065“超声探头性能测定导则”,英国1974年颁布的BS 4331“超声探伤设备工作特性测定方法”中就包含有“探头在役监测指南”。日本1982     

全自动相控阵超声检测技术在环焊缝检测中的应用

全自动超声波检测在国外已大量应用于长输管线的环焊缝检测 ,且已成为一种趋势。与传统手动超声检测和射线检测相比 ,其在检测速度、缺陷定量准确性、减少环境污染及降低作业强度等方面有着明显的优越性。加拿大Ｒ/ＤＴｅｃｈ公司生产的ＰｉｐｅＷＩＺＡＲＤ相控阵超声检测系统是专用于长输管线环焊缝的检测设备。该系统由数据采集单元、脉冲发生单元、电机驱动单元、相控阵探头、工业计算机和显示器等组成。系统在ＷｉｎｄｏｗｓＮＴ界面下运行ＰｉｐｅＷＩＺＡＲＤ操作软件 ,完成对焊缝的线性扫查、实时显示和结果评判。以下是笔者用该系…     

金属材料某些特性的超声表征

断裂力学出现前,在计算构件承载能力时,人们将“材料是无缺陷的连续均匀介质”作为产品设计的依据。可是,就宏观缺陷而言,在材料生产和加工过程中,它的出现是难以避免的。随着结构的大型化、高强度材料的应用及新工艺的发展,低应力断裂事故愈来愈严重。通过对低应力脆断问题的试验研究,60年代中期形成了断裂力学这门新学科,其概念是:假定在所有材料中均会出现缺陷而去定量描述它们对结构完整性的影响。正是由于断裂力学的发展提出了损伤容限设计思想。损伤容限设计的有效实施必须取得无损检测的密切配合。     

第八专题 水下无损检测技术的发展

对水下无损检测(UWNDT)技术的研究与发展状况进行了简要介绍与分析,内容包括Magfoil磁膜检测法、管道超声波检测工具、水下电磁检测、交流电位降法及水下交流磁场测量等新的技术方法和英美等国资助的一系列研究工作与计划。     

超声成像检测技术评述

本文介绍了超声成像检测方法，包括起声全息成像技术、B扫描和C扫描成像技术，以及超声显微镜成像技术等，并对各种方法进行了评述。     

第五专题 奥氏体包覆层钢件的超声检测

国际焊接学会(IIW)第五委员会奥氏体焊缝超声检测工作组在完成奥氏体焊缝超声检测手册的基础上,从1989年起集中力量解决奥氏体包覆层钢件的超声检测问题,现已完成第四稿,预计1994年正式出版,现把部分内容摘要介绍如下。 采用奥氏体包覆层是为了提高一般碳钢件的耐蚀性,有效降低耐蚀零部件的制造成本,但也会影响工件的超声检测。与无包覆层工件相比,主要存在的问题是:需提高检测灵敏度,以克服奥氏体包覆层所增加的衰减;横波通过奥氏体包覆层时波幅变化大;用横波探头检测时难于发现包覆层下的小缺陷,并难于定位;粗糙的包覆层表面增加耦合损失;噪声大、信噪比低。     

复合材料深度方向超声C扫描检测技术

介绍一种基于超声传播时域特性的深度方向超声C扫描成象检测技术,一次扫描可以同时获取被测材料内部若干层的扫描检测图象。