焊接质量检测技术任务三.ppt

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1、焊接质量检测技术任务三焊缝的超声波探伤1．超声波的产生和接收2．超声波的类型3．超声波的特点一、超声波探伤的概述任务三焊缝的超声波探伤1．超声波探头2.超声波探伤仪3．超声波试块4．超声波仪器和探头的性能及其测试二、超声波探伤的设备任务三焊缝的超声波探伤1．焊缝中的常见缺陷2．探伤方法3．探伤条件的选择4.探伤仪的调节5．扫查方式6．缺陷位置的测定7．缺陷大小的测定8.缺陷评定9．焊缝质量的评定三、平板对接焊缝超声波探伤技术1．超声波的产生和接收（1）超声波的概念频率高于20000Hz的机械波叫做超声波。（2）超声波

2、的产生产生超声波探伤用的高频超声波，用的是压电换能器。压电换能器的主要部分是压电晶片，压电晶片由压电材料制成。压电材料具有压电效应，如图3-1所示。(a)正压电效应（b）逆压电效应图3-1压电效应一、超声波探伤的概述超声波探头中的压电晶片具有压电效应，超声波的产生和接收是利用超声波探头中压电晶片的压电效应来实现的,如图3-2所示。图3-2超声波的产生1—压电晶片2—电极3—电压一、超声波探伤的概述2．超声波的类型（1）纵波（L）介质质点的振动方向与波的传播方向相互平行的波，称为纵波，如空气中传播的声波等。纵波用符号L

3、表示，如图3-3所示。图3-3纵波一、超声波探伤的概述（2）横波（S）声波在介质中传播时，介质质点的振动方向和波的传播方向相互垂直的波，称之为横波。横波用符号S表示，如图3-4所示。图3-4横波一、超声波探伤的概述(3)表面波（R）仅在固体表面传播且介质表面质点做椭圆运动的声波，称为表面波。表面波用R表示，如图3-5所示。图3-5表面波一、超声波探伤的概述(1)超声场的特征值充满超声波的空间叫超声场。描述超声场的物理量主要有声压(p)、声强(I)及声阻抗（Z）。a.声压（p）超声场中某一点在某一时刻所具有的压强与没有

4、超声波存在时的静态压强之差，称为该点的声压，用P表示，单位为帕斯卡（Pa）。b.声强（I）单位时间内垂直通过单位面积的声波强度称为声强，常用I表示，单位为瓦/厘米2（W/cm2）。3．超声波的特点一、超声波探伤的概述3．超声波的特点一、超声波探伤的概述声波强弱的级别用符号△表示，通常规定引起听觉的最弱声强为I0=10-16W/cm2为声强的标准，另一声强I与标准声强I0之比的常用对数称为声强级，单位为分贝（dB），△=10lg(I/I0)（dB）（3-1）在超声波探伤中，仪器示波屏上的波高与声压成正比，则声压级可用式

5、（3-3）表示：Δ=20lgP2/P1=20lgH2/H1（3-3）【例1】示波屏上一波高为80mm，另一波高为20mm，前者比后者高多少dB?解：Δ=20lgH2/H1=20lg80/20=12dB答：前者比后者高12dB。c.声阻抗（Z）超声场中任一点的声压与该处质点振动速度之比为声阻抗，常用Z表示，单位为克/厘米2·秒（g/cm2·s）。一、超声波探伤的概述(2)超声波入射到界面时的反射和折射①垂直入射异质界面时的透射、反射和绕射当超声波从一种介质垂直入射到第二种介质上时，将在第一种介质中产生一个与入射波方向相

6、反的反射波，在第二种介质中产生与入射波方向相同的透射波，如图3-6所示。图3-6超声波垂直入射到异质界面一、超声波探伤的概述界面上反射波和透射波的分配比例由声强反射率（R）和声强透射率（T）来表示，见式（3-4）和（3-5）。（3-4）（3-5）一、超声波探伤的概述【例2】当Z1＞＞Z2时，如钢/空气界面，Z1=4.5×106克/厘米·秒，Z2=0.00004×106克/厘米·秒,则:一、超声波探伤的概述【例3】当Z1≈Z2时，即界面两侧介质的声阻抗近似相等时，如普通碳钢焊缝的母材与填充金属之间的声阻抗相差很小，Z1

7、=1克/厘米·秒，Z2=0.99克/厘米·秒,则：一、超声波探伤的概述当界面尺寸很小时，超声波将绕过其边缘继续前进，即产生波的绕射，如图3-7所示。图3-7超声波的绕射一、超声波探伤的概述②倾斜入射异质界面时的反射、折射及波型转换若超声波由一种固体介质倾斜入射到另一种固体介质时，在界面上除产生同种类型的反射波和折射波外，还将产生不同类型的反射波和折射波，这种现象称为波型转换。（a）（b）α=αⅠ（c）α=αⅡ图3-8纵波倾斜入射一、超声波探伤的概述（3）超声场的特点①纵波超声场纵波发射的超声场，如图3-9所示。超声波

8、能量集中在2θ以内的锥形区域内。θ称为半扩散角，可用（3-6）式表示：图3-9纵波发射的超声场一、超声波探伤的概述（3-6）（3-7）超声场分为两部分，即近场区和远场区。近场区长度N可用（3-7）式表示：一、超声波探伤的概述在近场区中，超声波的声压起伏很大，如图3-10所示。远场区轴线上的声压随距离增加单调减少。当大于3N时，声压与距离成反比，