无损检测中超声探伤技术的应用

赵海燕 落宝龙 张雨生

(内蒙古包头市包钢钢联无缝钢管厂,内蒙古包头 014010)

无损检测中超声探伤技术的应用

赵海燕 落宝龙 张雨生

(内蒙古包头市包钢钢联无缝钢管厂,内蒙古包头 014010)

随着科学技术的不断发展,我国的超声检测技术已经得到了长足的发展,对于各项勘测、科研以及建筑等方面的发展起着积极的推动作用。现代检测技术要求检测过程不损伤检测对象的内部结构,因此出现了无损检测技术,无损检测中的超声探伤技术具有精度高、速度快等特点,因此具有广阔的发展前景,本文就无损检测中超声探伤技术的应用进行探究。

无损检测 超声探伤技术 应用

超声无损检测技术的出现是检测技术的一次变革，改变了传统检测方式，极大的提高了检测效率。在过去的几十年里，我国的超声无损检测技术获得了长足的发展，在材料检验以及结构检验中成为使用最广泛的检测技术。该项检测技术毕竟不会对使用者的身体健康造成伤害，还能够保护检测对象的内部结构稳定性，检测效果精确，能够在短时间内获得检测结果，有助于各项检测项目的有效展开。

1 超声探伤原理

超声探伤无损检测是众多无损检测中的一种，利用超声探伤无损检测技术能够在保证探测对象内部结构的基础上对探测对象的各项检测参数详细分析，分析材料内部可能存在的各项缺陷(气泡、废渣、裂纹等)的形状、分布位置、大小等，并通过其高灵敏度及穿透力对材料内部的异常结构进行科学分析，简化了故障处理方式，提高了效率。

1.1 超声探伤的基本原理

从超声探伤的工作原理来看可以将其分为超声反射探伤以及超声投射探伤两种，从效果来看，超声反射具有更加精确的检测结果，图1是脉冲回波探伤仪的基本工作原理。

从图1可以看出，脉冲回波探伤仪中的工作探头将仪器内部形成的超声短波脉冲发送出来并穿透到检测材料内部，当脉冲进入材料内部遇到内部的缺陷或者边界后被反射回来，反射脉冲经过脉冲回波探伤仪内部的信号处理系统，最后在终端示波器上显示出来，若实践中声速为已知，即可根据终端示波器的传输时间得知缺陷的具体情况。

1.2 探伤分类

超声探伤的方法有许多种，按照不同的分类方式可以将其归结为不同的探伤类型。通常可以将其按照原理、耦合方式、探伤显示方法、智能方式等进行分类。按照原理可以将超声探伤分为共振法、反射法、穿透法，其中的反射法是利用超声探头直接将脉冲发射到探测对象内部并接受反射回来的信号的一种方法，分析反射脉冲探究材料内部的结构状况。是目前利用最为广泛的方式。按照耦合方式分类如图2:

图1 脉冲回波探伤仪原理

按照探伤显示方法的不同可以将其分为三种类型，分别是是A型显示、B型显示以及C型显示。这几种显示方式都有自己的特点，其中A型显示仅显示材料内部缺陷离参考点的距离，即缺陷深度。B型显示主要显示材料内部缺陷的横截面形状，以此分析缺陷的具体形状，B型显示中，所有的参数主要利用二维坐标对缺陷的形状分布进行标示，通过移动探头能够得到不同的现实图像，便于对缺陷进行全方位观察。C型显示主要显示探测对象内部的平面图形，与B型显示不同的是，C型显示是通过图片的形式将检测对象内部状况显示出来，而B型显示则是通过坐标参数反应探测对象的内部状况。按照智能方式可以将超声探伤方法分为人工探伤以及自动探伤。人工探伤主要通过认为移动探头发射脉冲，自动探伤中的探头移动是自动进行的。从设备上来说，自动探伤需要更加先进的技术支持。

2 无损检测中超声探伤技术的应用

无损检测中超声探伤技术的应用十分广泛，在运用方式上基本大同小异，本文以超声探伤技术在机车检测方面以及土木建筑方面的应用进行分析。

2.1 无损检测中超声探伤技术在机车检测方面的应用

铁路是我国目前主要交通运输方式之一，对我国的交通事业发展以及民生工程起着积极地推动作用。机车检测关乎到众多乘客的生命财产安全，必须依靠可靠的检测技术。因此无损检测中超声探伤技术在机车检测中得到了广泛应用。

无损检测中超声探伤技术机车检测中的应用主要是对高速钢轨的检测、车轮的检测、轮辋缺陷检测。

高速钢轨会由于受到列车长时间的运行其内部会出现一些缺陷，及时发现并消除这些缺陷能够有效保证乘车人员的生命财产安全。对钢轨的检测一般包括踏面剥离及剥离前期检测;踏面表面及近表面裂纹检测[1]。高速钢轨的检测主要利用超声脉冲反射原理。在检测过程中通常利用电磁超声探伤技术向车轮与钢轨接触面发射电磁脉冲，发射的脉冲会沿着接触面逐渐向下扩散。脉冲在钢轨内部会不断延伸。当钢轨内部介质均匀时脉冲信号平稳，若钢轨内部出现缺陷，脉冲信号会发生相应的反应并通过反射信号将缺陷状况呈现出来。技术人员根据反射信号判断缺陷的位置及深度，对其进行定位并分析缺陷的具体情况，做出针对性处理。

图2 耦合方式分类探伤图

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无损检测中超声探伤技术对机车车轮的检测通过探头向车轮发射电磁脉冲，扩散范围呈圆周形，脉冲在传播过程中损耗较小。脉冲在接触面的传播的过程中沿着车轮的弧形向两侧展开，并沿着车轮的圆周在传播一周后回到探头位置，该检测过程是周期性的，能够对车轮进行多次检验，提高检验效果。

2.2 无损检测中超声探伤技术在土木建筑方面的应用

土木建筑往往需要保证建筑的强度，尤其是结构性混凝土的强度对建筑整体的结构性能影响重大。对混凝土的抗压及抗拉强度检验主要通过脉冲在混凝土材料中的传播参数相关性来判断。研究表明，脉冲在混凝土材料中的传播速度越快混凝土的弹性模量就越大，即混凝土材料的强度越大。对混凝土强度的检测可以利用探头将超声波发射到材料内部，并将得到的参数绘制成图，研究其强度分布是否合理。

利用无损检测中超声探伤技术检测土木建筑内部可能出现的裂缝也是目前常用的方法之一。由于建筑内部由于应力作用可能出现一些表面难以观察到的缺陷，因此可以利用无损检测中超声探伤技术在结构内部传播的稳定性判断其结构是否出现异常。另外还可利用超声波速度对土木建筑的厚度进行测量。

3 结语

无损检测中超声探伤技术在各项检测中的运用越来越广泛，其改变了传统检测技术大费周折的操作过程，降低对检测对象的损坏，不仅检测效率高，还能节省更多的人力物力，提高安全性，无损检测中超声探伤技术在未来的应用前景必将更加光明。

[1]朱晓恒.超声探伤技术在无损检测中的应用[J].测控技术,2010. 5:112-116.

[2]于四海.超声探伤技术在无损检测中的应用[J].中华民居,2013. 4:297-298.