现场超声波检测操作过程中的易误之处分析

肖成珺 赵俊生

摘要：超声检测结果的正确性和有效性，不仅取决于所采用的技术和装备的先进水平，更是依赖于检测人员的技能水平、判断能力和动手操作能力，如检测人员对仪器工作性能的熟练程度，DAC曲线的校正以及耦合处理和传输修正等。因此，辨识和挖掘在超声检测操作过程中操作人员应具备的业务素质和易影响检测结果的操作失误，对提升超声检测结果的正确率具有重要意义。

关键词：超声波;缺陷;误判;无损检测

引言：

超声检测（Ultrasonic Testing，UT），也叫超声波检测，是利用超声波对工件的缺陷进行检测的一种无损检测方法。超声波是声波的一种，是机械振动在弹性介质中传播而形成的波动，通常其波动频率处于20到1000 kHZ，人耳不可闻。超声波在固体中传输时能量损失很小，探测深度大，而且在异质界面上会发生反射、折射现象，如通过金属材料中的气孔、裂纹、分层等缺陷（缺陷中有气体）或夹杂有其它异质材料的部分，通过仪器捕捉这些反射和折射的信号即可实现对材料缺陷的检测。在超声检测实践过程中，当超声波检测仪振动的超声发射晶片被耦合到待测工件上时，在工件内形成超声波，并以一定的速度向工件内部传播。当超声波遇到缺陷或工件底面时，就会引起反射，反射后的超声波返回到晶片，并被晶片转换为电脉冲信号在显示器中显示出来，从而应用物理学原理对电脉冲信号进行分析研究，从而实现对工件的宏观缺陷检测和辨识，明确缺陷在工件中的深度、位置和形状。

一、被检工件问题

焊接是特种设备制造和加工过程中不可或缺的步骤，然而制造安装过程中对工件的焊接接头实际型式结构与理论型式存在一定的差异，这些型式或多或少的都会给检测带来影响，必须要对焊接接头结构型式加以重视。这也会对超声检测的实施提出不同的要求。

二、检测灵敏度从实验转化到检测现场而发生的问题

保证实验室仪器调整的检测灵敏度与现场检测信号的评价在同一水平上进行，这是检测有效与否的根本问题。然而影响检测灵敏度的因素较多，即使是精确的对工件作传输修正，仍然难以使之保持同一水平，如工件表面上刷涂的耦合剂薄厚不均匀，操作过程中刚开始和结束时压力不一样，实验室内校正试块的声速与现场环境中的被检工件（材质，温度）声速不同等，均会导致超声检测信号在仪器上对距离的显示不准确。

三、伪缺陷的识别

了解产品制造工艺的过程和潜在的缺陷的种类，对预判缺陷产生的位置和形状具有重要意义，也对对检测结果具有重要影响。缺陷的排伪识别，多产生在锻件与焊缝中，管板很少遇到。因此，在所有现场排伪识别缺陷的办法中，一般不推荐用手指沾油拍打工件的做法，其原因是：

1） 二次底波在返回声程上的任意一点被触到时，都会产生波幅下降，而触摸点并非发生反射之处。

2） 横波入射之处，用手指拍打，波幅也会下降，遇到原因不明且不可理解的回波，要考虑：○1声程扩散;○2反射方向改变; ○3波形转换自第二标记点后加上方向改变。这里将形状反射、侧面干扰、变形迟到波等不是工件的真实不连续信号统称为伪缺陷。

3） 所有的伪缺陷信号不具有第二检测位置的重复性，这是判断伪缺陷的第一准则，也是现场最易操作、最简单、最有利的识别方法。真实的缺陷信号一般都具有第二方向上的重现性。因此，在进行超声检测时，只需要把握住一次波信号进行分析，而在焊缝检测时，一次波信号只要出现在工件上的检测范围时，就可以认定必有工件上的缺陷与之相对应，若第一次波信号发生于第一标记点及二次声程范围时，也存在着排伪识别认定的问题。

4） 在第一声程上除了声束扩散，形状反射和缺陷多次反射，不会发生变形波。

在增益比较高的情况下，即使工件无缺陷，也会出现干扰波，这是因为纵波直探头的声束并非单一发射纵波，且液体介质理论不适于固体弹性介质，纵波直探头也发射低振幅的横波和斜射纵波，这是干扰波的来源。如果在第一声程某位置上没有值得分析的回波信号，而在第二声程相应位置的回波，就可以认为它是伪缺陷波。

5） 油膜反射及爬波，表面波造成的棱角及焊道表面的反射，从屏幕所示反射波的二倍距离（按声程折算），沿探头前的表面上自远而近的顺序抹去，就可以看到波形下降，并同时判断发生反射的位置。

四、缺陷波形

真实存在的缺陷，都能在工件的结构方式中找到形成原因。而假定存在的缺陷，都不具有结构上在该处形成缺陷的可能。当对焊接接头结构了如指掌时，就可以免去测量，可以参看其它教材，能对屏幕上的反射波进行正确解释，追根求源的程度表明检测人员的技术水平。推荐观察长、宽、高（厚度方向）动态波形包络图是确定缺陷特征的指南。

五、人员操作的情绪影响

从心理角度来讲，人的感觉处理是单通道的，检测人员在手工操作的同时，不但要观察屏幕，注意回波的位置、波高，还要不断变更波高区域，评价缺陷，同时处理这些涌入的信息，人的思维不能全部响应，心理学的研究成果指出，人处理信息的速率是一定的，且随人的个体差别很大，涌入的信息太多，不但处理结果发生失误，还容易造成疲劳和烦躁，在人的潜意识中造成一种抵触，这时就会发生正确和错误颠倒的现象，在长时间没有输入信息时，也会使人的注意力转移分散，同样对信息产生视而不见的结果。操作人员常见的易发生差错的情况有：○1工作时间长，且环境过于单调无声或过于嘈杂时;○2产生少量干扰波并且不断变化时;○3阳光太亮，影响屏幕亮度或在高出攀附条件不好时;○4限制时间完成工作时。在人的潜意识中一旦发生工作抵触，会首先表现为烦躁，因而会出现以下差错：○1视误差;○2省略探伤范围;○3掃查距离变宽;○4标记缺陷位置误差;○5找不到最大反射波幅就对信号进行评定;○6忘记调整扫查灵敏度波幅高度区分线的操作。

结语：

超声检测是一种最需要经验的一种方法，但经验并不仅仅来源于检测操作的经验，就如射线评片的经验不是来源于看片的多少，而来源于对缺陷的跟踪解刨验证，超声检测的经验积累也来源于对缺陷的跟踪解刨验证，所以在缺陷返修的打磨消除过程中，有心的检测人员会到现场去观察缺陷的真实状态，以便和自己检测时的屏幕上的波形特征及变化特征相对照，技术的进步由此而积累，检测的自信心也由此而产生。

参考文献

[1] 郑辉，林树青.超声检测[M].2版北京：中国劳动社会保障出版社，2008.