常见缺陷的波形特征-超声波探伤仪

常见缺陷的波形特征缺陷名称波形特征典型波形图缺陷波为林状波，波峰清晰，尖锐有力，伤波出现位置与缺陷分布相对应，探头移动时伤波切换，变化不快，降低探伤灵敏度时，伤波下降较底波白点慢。

白点对底波反射次数影响较大，底波 1~2 次甚至消失。

提高灵敏度时，底波次数无明显增加。

圆周各处探伤波形均相类似。

纵向探伤时，伤波不会延续到锻坯的端头。

轴类工件中的横向内裂纹直探头探伤，声速平行于裂纹时，既无底波又无伤波，提高灵敏度后出现一系列小伤波，当探头从裂纹处移开，则底波多次横向内反射恢复正常。

斜探头轴向移动探伤和裂纹直探头纵向贯穿入射，都出现典型的裂纹波形即波形反射强烈，波底较宽，波峰分枝，成束状。

斜探头移向裂纹时伤波向始波移动，反之，向远离始波方向移动。

内裂伤波为心部的强脉冲，圆周方向移中心锻纹动探头时伤波幅度变化较大，时强时造裂纹弱，底波次数很少或者底波消失。

轴类锻件中的纵向内裂，直探头圆周探伤，声束平行于裂纹时，既无底波纵向内也无伤波，当探头转动90°时反射波最裂纹强，呈现裂纹波形，有时会出现裂纹的二次反射，一般无底波。

底波与伤波出现特殊的变化规律（如图）。

缺陷名称波形特征典型波形图伤波反射强烈，波底宽大，成束状，在主伤波附近常伴有小伤波，缩孔对底波影响严重，常使底波消失，圆周各处伤波基本类似，缩孔常出现在冒口端或热节处。

伤波幅度强，出现在工件心部，沿轴向探伤时伤波具有连续性，由缩孔残余于缩孔锻造变形，圆周各处伤波幅度差别较大，缺陷使底波严重衰减，甚至消失。

单个夹渣伤波为单一脉冲或伴单个夹有小伤波的单个脉冲，波峰园钝不渣清晰，伤波幅度虽高，但对底波及其反射次数影响不大。

夹杂物分散性夹杂物，伤波为多个，有时呈现林状波，但波顶园钝不清分散性晰，波形分枝，伤波较高，但对底夹杂物波及底波多次反射次数影响较小。

移动探头时，伤波变化比白点为快。

缺陷名称波形特征典型波形图锻件中的疏松，在低灵敏度时伤波很低或无伤波，提高灵敏度后才呈现典型的疏松波形，中心疏松多出现心部，一般疏松出现始波与底波之间。

铸件超声波探伤第八章铸件超声波探伤铸件中常见的主要缺陷有：1.气孔这是金属凝固过程中未能逸出的气体留在金属内部形成的小空洞，其内壁光滑，内含气体，对超声波具有较高的反射率，但是又因为其基本上呈球状或椭球状，亦即为点状缺陷，影响其反射波幅。

钢锭中的气孔经过锻造或轧制后被压扁成面积型缺陷而有利于被超声检测所发现，如图5.2所示。

2.缩孔与疏松铸件或钢锭冷却凝固时，体积要收缩，在最后凝固的部分因为得不到液态金属的补充而会形成空洞状的缺陷。

大而集中的空洞称为缩孔，细小而分散的空隙则称为疏松，它们一般位于钢锭或铸件中心最后凝固的部分，其内壁粗糙，周围多伴有许多杂质和细小的气孔。

由于热胀冷缩的规律，缩孔是必然存在的，只是随加工工艺处理方法不同而有不同的形态、尺寸和位置，当其延伸到铸件或钢锭本体时就成为缺陷。

钢锭在开坯锻造时如果没有把缩孔切除干净而带入锻件中就成为残余缩孔（缩孔残余、残余缩管），如图5.3、5.4、5.5所示。

如果铸件的型模设计不当、浇注工艺不当等，也会在铸件与型模接触的部位产生疏松，如图5.28所示。

断口照片中的黑色部分即为疏松部位，其呈现黑色是因为该工件已经过退火处理，使得疏松部位被氧化和渗入机油所致。

图5.28W18钢铸件-用作铣刀齿，采用超声纵波垂直入射多次底波衰减法发现的疏松断口照片断口照片3.夹渣熔炼过程中的熔渣或熔炉炉体上的耐火材料剥落进入液态金属中，在浇注时被卷入铸件或钢锭本体内，就形成了夹渣缺陷。

夹渣通常不会单一存在，往往呈密集状态或在不同深度上分散存在，它类似体积型缺陷然而又往往有一定线度。

4.夹杂熔炼过程中的反应生成物（如氧化物、硫化物等）-非金属夹杂，如图5.1和5.6，或金属成分中某些成分的添加料未完全熔化而残留下来形成金属夹杂，如高密度、高熔点成分-钨、钼等，如图5.29，也有如图5.24所示钛合金棒材中的纯钛偏析。

图5.29 BT9钛合金锻制饼坯中的钼夹杂（a）剖面低倍照片（b）X射线照相底片（c）C扫描显示（图中四个白色点状显示为同一个缺陷，是使用水浸点聚焦探头以不同灵敏度检测的结果，其他分散细小的白色点状为与该缺陷无关的杂波显示）（d）B扫描显示（e）3D显示（d）（a）（b）（c）（e）5.偏析铸件或钢锭中的偏析主要指冶炼过程中或金属的熔化过程中因为成分分布不均而形成的成分偏析，有偏析存在的区域其力学性能有别于整个金属基体的力学性能，差异超出允许标准范围就成为缺陷，如图5.23和5.24、5.27所示。

焊缝的超声波探伤及缺陷评定超声波探伤作为无损检测一种方法，因其探伤效率高、成本低、穿透能力强，而被广泛应用。

它是利用频率超过20KHz的高频声束在试件中与试件内部缺陷（如裂缝、气孔、夹渣等）中传播的特性，来判定是否存在缺陷及其尺度的一种无损检测技术。

超声检测因其固有特点，它比较适合于检测焊缝中的平面型缺陷，如裂纹、未焊透、未熔合等。

焊缝厚度较大时，其优点愈明显。

4.1 焊缝超声波探伤焊缝探伤主要采用斜探头横波探伤，斜探头使声束斜向入射，斜探头的倾斜角有多种，使用斜探头发现焊缝中的缺陷与用直探头探伤一样，都是根据在始脉冲与底脉冲之间是否存在伤脉冲来判断。

当发现焊缝中存在缺陷之后，根据探头在试件上的位置以及缺陷回波在显示屏上的高度，就可确定出焊缝的缺陷位置和大小。

这是因为在探伤前按一定的比例在超声仪荧光屏上作有距离—波幅曲线。

下面详细介绍。

(1)检测条件的选择由于焊缝中的危险缺陷常与入射声束轴线呈一定夹角，基于缺陷反射波指向性的考虑，频率不宜过高，一般工作频率采用2.0-5.0MHz：板厚较大，衰减明显的焊缝，应选用更低一些的频率。

探头折射角的选择应使声束能扫查到焊缝的整个截面，能使声束中心线尽可能与主要危险性缺陷面垂直。

常用的探头斜率为K1.5~K2.5。

常用耦合剂有机油、甘油、浆糊、润滑脂和水等，从耦合剂效果看，浆糊与机油差别不大，但浆糊粘度大，并具有较好的水洗性，所以，常用于倾斜面或直立面的检测。

(2) 检测前的准备(3)探测面的修整探测面上的焊接飞溅、氧化皮、锈蚀和油垢等应清除掉，探头移动区的深坑应补焊后用砂轮打磨。

探测面的修整宽度B应根据板厚t和探头的斜率K计算确定，一般不应小于2.5Kt。

(4)斜探头入射点和斜率的测定1) 斜探头的入射点测定。

斜探头声束轴线与探头楔块底面的交点称为斜探头的入射点，商品斜探头都在外壳侧面标志入射点，由于制造偏差和磨损等原因，实际入射点往往与标志位置存在偏差，因此需经常测定。

超声波探伤中各种缺陷的波形特征超声波探伤仪中各种缺陷的波形特征不同性质的缺陷，其缺陷波形的特征亦不相同，各种缺陷波形特征，如下所示：点状非金金属夹杂物：缺陷波波峰较原，而波幅较低且迟钝，当探头位置移动不大时，缺陷波很快消失。

聚集非金属夹杂物：缺陷波呈连串的波峰，波幅一般较弱，其波形间有一二个较高的缺陷波，当移动探头时，缺陷波在一定宽度范困内变化，波峰此起彼落，波形显得混淆杂乱、迟饨、几个缺陷波峰相混为一，呈圆球状或锯齿状，左右滚动。

缺陷分布愈密则波形愈乱，当降低探测灵敏度时，只有个别较高的缺陷波出现，而波幅下降，底波无明显的变化。

疏松：疏松对声波有显著的吸收和散射作用，故使底波明显降低甚至消失，硫松严重时，无缺陷波，当探头移动时，间或出现波峰很低的蟠动波形，当探测灵敏度时，会出现一些微弱而杂乱的波形，侃无底波。

缩孔：缺陷波高大，在缺陷波的前后尚有些微弱的反射波，当缺陷较大时，底波严重衰减或消失，多个方向探测均能得到缺陷波。

白点：缺陷波呈丛集状，数个波同时呈现，波峰清晰、尖锐有力，有重复呈现的倾向，当探头移动时，缺陷波变化迅速而敏感，若降低探测灵敏度时，缺陷波仍然很高，白点面积较大或密集时，底波显著降低，如从各个方向探测均能得到缺陷波。

中心锻造裂纹：探头移动时，缺陷波幅变化很大(有时很强有时很弱)，且在炎光屏上移动，底波往往消失。

残余缩孔性裂纹：缺陷波幅强，常出现于工件中部，沿轴向探测时，缺陷波连续不断地出规，缺陷严重时，底波显著降低或消失。

夹杂性裂纹：这种缺陷和夹杂物混杂在一起，探测时难以和夹杂物波形区别，当夹杂物严重或存在较大的单个夹杂物时，应考虑这种缺陷产生的可能。

气孔：缺陷波形尖锐、陡峭、波根清晰，当探头绕缺陷移动时，均有缺陷波出现，当探头沿焊缝水平转动时，单个气孔及针状气孔的缺陷波很快消失。

连续气孔则连续不断地出现缺陷波，密集气孔则出现数个此起彼落的缺陷波，当探头垂直焊缝移动时，除针状气孔外，缺陷波均很快消失。

T型焊缝超声波检测常见的缺陷及波形分析关键词：T型焊缝缺陷探伤面未熔合裂纹静态波形动态波形某临港重型装备基地联合厂房工程是国家重点工程，受业主委托对制造方产品进行检测，检测地点在制造方车间内进行。

其中1000t吊车梁钢结构要求进行超声波检测。

吊车梁的腹板和上翼板属于全焊透T型焊缝结构，进行超声波检测应克服以下几点问题：㈠、焊缝结构复杂，探头难于选择；㈡、焊缝内部缺陷产生部位不同，探伤面难于选择；㈢、难于区分缺陷波和变形波，缺陷位置和性质难于判断。

1000t吊车梁的钢结构形状为工字型的焊接结构件，如下图（A）所示。

上下翼板厚度为δ=30、40、45mm，腹板规格为2750×17950，厚度为δ=18、22、30mm，材质为Q345B。

执行标准有《钢结构工程施工及验收规范》GB50205-2001、《钢结构手工超声波探伤方法和探伤结果分级》GB/T11345-1989标准。

根据吊车梁加工图纸要求，上翼板和腹板连接处焊缝为全熔透焊缝，此焊缝应符合GB50205-2001的Ⅰ级要求，即焊缝满足于超声波检测的GB/T11345-1989的B Ⅰ级标准。

一、探头的选择问题T 形焊缝分为全熔透焊缝和半熔透焊缝，对于全焊透的T型焊缝的检测，不能采用射线检测，只有进行超声波检测。

超声波检测方法中分为纵波法、横波法、表面波法、板波法、爬波法等。

通常GB/T11345-1989的B级标准要求，采用横波法探伤，使用一个斜探头即可达到目的了，但考虑T型焊缝结构特点，检测时可以采用横波法和纵波法相结合进行探伤，那么探头就要用到直探头和斜探头。

如：选用2.5MHz φ14的直探头，2.5MHz 10×10 K2的斜探头，还有2.5MHz 10×10 K1的斜探头。

直探头及K1的斜探头用于发现上翼板侧层状撕裂、翼板与腹板间的未焊透及腹板与母材间未熔合等缺陷，K2的斜探头用于发现其他位置常见面状及点状缺陷，如未熔合、未焊透、气孔、夹渣等缺陷。