21 陕西科技大学过程装备制造与检测课程设计 缺陷的类型主要包括未焊透，未熔合，裂纹，气孔及夹渣等。这些缺陷如不进行定期检查及有效的安全评定而盲目使用势必会造成重大恶性事故，给企业带来重大的经济损失，因此怎样实现对焊缝内部缺陷精确定位，定量和定性分析及缺陷评定，是需迫切解决的课题。
在焊缝缺陷检测中，超声检测是目前公认的最有效的常规无损检测方法之一，与其它常规检测相比具有明显的优势。基于以上原因，本文重点研究焊缝内部缺陷的超声波检测方法，从而对焊接缺陷进行有效的安全评定。
1 超声波检测的原理及其特点
1.1设计任务书
设计目的：
为了让我们充分了解超声波检测的方法及原理，以及操作步骤和注意事项，并为我们以后工作打好良好的基础。 设计内容：
详细介绍了超声波检测的原理及特点，并以中厚板横焊缝为例介绍了超声波检测的仪器设备，以及检测过程和缺陷评定等内容，最后还介绍了现场探伤，缺陷定位和长度测量的具体方法，并通过标准对检测中的缺陷进行了等级评定并得出了检测工艺卡。 任务与要求：
1．根据要求对中厚板焊缝进行扫查及缺陷的评定。 2.掌握超声检测仪的基本结构和使用方法。
22 陕西科技大学过程装备制造与检测课程设计 3.能进行超声检测仪的调试和对一般故障分析及排除。
1.2超声波检测的原理
超声检测的原理如图1-1所示。可逆压式压电换能器通过瞬间电激发能产生机械振荡并形成脉冲超声波，该声波在金属中传播时如果遇到缺陷就会产生反射并能返回到换能器处，由于压电传感器是可逆的，于是能把声脉冲信号转换成电脉冲信号。测量出该信号的幅值及传播时间就可评定工件中缺陷的严重程度。
图1-1脉冲超声检测的原理
利用超声波对材料中的宏观缺陷进行探测，依据的是超声波在材料中传播时
23 陕西科技大学过程装备制造与检测课程设计 的一些特性，如：超声波在通过材料时能量会有损失，在遇到两种介质的分界面时，会发生反射等等，常用的频率为0.5~25MHz。以脉冲反射技术为例，由声源产生的脉冲波被引入被检测的试件中后，若材料是均质的，则声波沿一定的方向， 以恒定的速度向前传播。随着距离的增加，声波的强度由于扩散和材料内部的散射和吸收而逐渐减少。当遇到两侧声阻抗有差异的界面时，则部分声能被反射。这种界面可能是材料中某种缺陷（不连续），如裂纹、分层、孔洞等，也可能是试件的外表面与空气活水的界面。反射的程度取决于界面两侧声阻抗差异的大小，在金属与气体的界面上几乎全部反射。通过探测和分析反射脉冲信号的幅度、位置等信息，可以确定缺陷的存在，评估其大小、位置。通过测量入射波和接收声波之间声传播的时间可以得知反射点距入射点的距离。
通常用以发现缺陷并对缺陷进行评估的主要信息为：来自材料内部各种不连续的反射信号的存在及其幅度；入射信号与接受信号之间的声传播时间；声波通过材料以后能量的衰减。
1.3超声波检测的特点
（1）超声波检测方法的优点
1）适用于金属、非金属、复合材料等多种材料制件的无损评价。 2）穿透能力强，可对较大厚度范围的试件内部缺陷进行检测，可进行整个试件体积的扫查。如对金属材料，既可检测厚度1~2mm的薄壁管材和板材，也可检测几米长的钢锻件。
3）灵敏度高，可检测材料内部尺寸很小的缺陷。
4）可较准确地测定缺陷的深度位置，这在很多情况下是十分需要的。 5）对大多数超声技术的应用来说，仅需从一侧接近试件。 6）设备轻便，对人体及环境无害，可作现场检测。 （2）.超声波检测方法的局限性
1）由于纵波脉冲反射法存在的盲区，以及缺陷取向对检测灵敏度的影响，
24 陕西科技大学过程装备制造与检测课程设计 对位于表面和非常近表面的延伸方向平行于表面的缺陷常常难于检测。
2）试件形状的复杂性，如小尺寸、不规则形状、粗糙表面、小曲率半径等，对超声检测的可实施性有较大影响。
3）材料的某些内部结构，如晶粒度、相组成、非均匀性、非致密性等，会使小缺陷的检测灵敏度和信噪比变差。
4）对材料及制件中的缺陷作定性、定量表征，需要检验者较丰富的经验，且常常是不准确的。
5）以常用的压电换能器为声源时，为使超声波有效地进入试件一般需要有耦合剂。
2 超声波检测仪器型号和一些基本设备
2.1超声波检测仪器型号
图2-1 UFD-X5型超声波探伤仪
UFD-X5数字式超声波探伤仪是一款便携式、数字式超声波探伤仪，它能够快速便捷、无损伤、精确地进行工件内部多种缺陷（裂纹、夹杂、气孔等）的检
25 陕西科技大学过程装备制造与检测课程设计 测、定位、评估和诊断。
硕德的X系列：经济实用 性能与价格的完美结合，既要有速度，还要有灵活性；既要轻便，又要坚固；既要有准确性，还要有吸引力。X系列超声波探伤仪专为成长型企业量身定制，是追求性价比的首选。即插即用U盘存储，直观B扫动态显示，准确回波编码技术，精确10位AD采样，所有常用功能一键直达，无不站立于超声波探伤仪技术的最前沿，均诠释着X系列对技术创新的孜孜求，没有任何其他经济型探伤仪能如此轻松地融合众多非凡的特性。 2.1.1 UFD-X5超声波探测仪功能简介
（1）、二维编码B扫描 直观显示缺陷位置。高端探伤仪常用的二维色彩编码B扫描功能。B扫描功能图像式的观察缺陷模式，能够产生很好的对比效果，更便于缺陷的分析判断。通过:灰度/彩色调色板还可以自动显示缺陷危害程度，也可实时对比观测A扫波形和B扫图像 （2）、超大容量数据储存：2000个数据组 （3）、探伤与高精测厚一体
（4）、5条智能DAC曲线，符合JIS和API标准
（5）、实用DGS曲线:大平底、平底孔、通孔三种参考类型
2.2超声波探头
超声波探头是用来产生与接收超声波的器件，是组成检测系统的最重要的组件之一。超声波探头的性能也是直接影响到发射的超声波的特性，影响到超声波 的检测能力。