UT超声检测法

无损检测 (UT)是一种非破坏性测试方法，用于检测材料中的缺陷、裂缝和不连续性。

UT 在广泛的行业中具有广泛的应用，包括：
航空航天： * 检查飞机机身、机翼和发动机组件中的腐蚀、裂缝和缺陷
汽车： * 检测铸件、锻件和焊接接头中的裂缝、孔洞和夹杂物 * 评估刹车盘和轮辋的完整性
建筑： * 评估桥梁、大楼和混凝土结构中的缺陷、空洞和裂缝 * 检测钢筋腐蚀和混凝土劣化
能源： * 检查管道、锅炉和压力容器中的腐蚀、裂缝和缺陷 * 评估风力涡轮机叶片和海上平台的完整性
制造： * 检测金属铸件、锻件和焊接件中的缺陷 * 评估管道、棒材和板材的完整性
船舶： * 检查船体、甲板和机械组件中的腐蚀、裂缝和缺陷 * 评估焊缝、管道和压力容器的完整性
铁路： * 检测轨道、车轮和轴承中的缺陷、裂缝和磨损 * 评估桥梁和隧道中混凝土结构的完整性
其他应用：
•医疗成像（超声波）
•食品工业（超声波检测）
•艺术品修复（X 射线和超声波）
•考古学（地质雷达）
•安全和检查（X 射线和金属探测器）。

四种常规无损检测方法的比较无损检测就是利用声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息，进而判定被检对象所处技术状态(如合格与否、剩余寿命等)的所有技术手段的总称。

常用的无损检测方法：超声检测(UT)、磁粉检测(MT)、液体渗透检测(PT)及X射线检测(RT)。

超声波检测(UT)1、超声波检测的定义：通过超声波与试件相互作用，就反射、透射和散射的波进行研究，对试件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，并进而对其特定应用性进行评价的技术。

2、超声波工作的原理：主要是基于超声波在试件中的传播特性。

声源产生超声波，采用一定的方式使超声波进入试件；超声波在试件中传播并与试件材料以及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征被改变；改变后的超声波通过检测设备被接收，并可对其进行处理和分析；根据接收的超声波的特征，评估试件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。

3、超声波检测的优点：a.适用于所有金属、非金属和复合材料等多种制件的无损检测；b.穿透能力强，可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测。

如对金属材料，可检测厚度为1～2mm的薄壁管材和板材，也可检测几米长的钢锻件；c.缺陷定位较准确；d.对面积型缺陷的检出率较高；e.灵敏度高，可检测试件内部尺寸很小的缺陷；f.检测成本低、速度快，设备轻便，对人体及环境无害，使用较方便。

4、超声波检测的局限性a.对试件中的缺陷进行精确的定性、定量仍须作深入研究；b.对具有复杂形状或不规则外形的试件进行超声检测有困难；c.缺陷的位置、取向和形状对检测结果有一定影响；d.材质、晶粒度等对检测有较大影响；e.以常用的手工A型脉冲反射法检测时结果显示不直观，且检测结果无直接见证记录。

5、超声检测的适用范围a.从检测对象的材料来说，可用于金属、非金属和复合材料；b.从检测对象的制造工艺来说，可用于锻件、铸件、焊接件、胶结件等；c.从检测对象的形状来说，可用于板材、棒材、管材等；d.从检测对象的尺寸来说，厚度可小至1mm，也可大至几米；e.从缺陷部位来说，既可以是表面缺陷，也可以是内部缺陷。

超声波无损检测概述超声波无损检测一、超声波无损检测基本介绍超声检测（UT）是利用其在物质中传播、界面反射、折射(产生波型转换)和衰减等物理性质来发现缺陷的一种无损检测方法，应用较为广泛。

按其工作原理不同分为：共振法、穿透法、脉冲反射法超声检测;按显示缺陷方式不同分为：A型、B型、C型、3D型超声检测；按选用超声波波型不同分为：纵波法、横波法、表面波法超声检测；二、超声波的产生（发射）与接收（1）超声波的物理本质：它是频率大于2万赫兹的机械振动在弹性介质中的转播行为。

即超声频率的机械波。

一般地说，超声波频率越高，其能量越大，探伤灵敏度也越高。

超声检测常用频率在0.5～10 MHZ。

（2）超声波的产生机理——利用了压电材料的压电效应。

压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。

当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。

当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。

相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应，或称为电致伸缩现象。

(3)超声波的发射与接收①发射——在压电晶片制成的探头中，对压电晶片施以超声频率的交变电压，由于逆压电效应，晶片中就会产生超声频率的机械振动——产生超声波；若此机械振动与被检测的工件较好地耦合，超声波就会传入工件——这就是超声波的发射。

②接收——若发射出去的超声波遇到界面被反射回来，又会对探头的压电晶片产生机械振动，由于正压电效应，在晶片的上下电极之间就会产生交变的电信号。

将此电信号采集、检波、放大并显示出来，就完成了对超声波信号的接收。

可见，探头是一种声电换能元件，是一种特殊的传感器，在探伤过程中发挥重要的作用3．超声波检测方法的分类（1）按原理分类：超声波探伤方法按原理分类，可分为脉冲反射法、穿透法和共振法。

超声波UT 检测方案1..1 工作范围本方案适用于余热锅炉、汽机中低压管道项目的对接焊口、钢结构型材对接焊缝、板材及板材对接焊缝和钢锻件的超声波探伤检验。

1..2 材料准备1..2.1 仪器根据工程项目现场的具体情况，使用脉冲反射式超声波探伤仪。

1..2.2 仪器的技术要求仪器和探头的组合灵敏度、衰减器精度、水平线性和垂直线性等各种性能指标应符合 JB/T10061《A 型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件》及 JB/T10062《超声波探伤用探头性能测试方法》的规定。

a.仪器和探头的组合灵敏度：在达到所检工件最大声程时，其灵敏度余量应≥10dB。

b. 衰减器精度：任意相邻 12 dB 误差在±1dB 以内，最大累计误差不超过 1dB 。

c. 水平线性：水平线性误差不大于 1%。

d. 垂直线性：在荧光屏满刻度的 80%范围内线性显示，垂直线性误差不大于 5%。

1..2.3 探头1）晶片有效面积除另由规定外一般不应超过 50mm2，且任意一长边不大于 25 mm 。

2）单斜探头声束轴线水平偏离角不应大于 2 度，主声束垂直主方向不应有明显双峰。

3）直探头的远场分辨力应大于或等于 30 dB ，斜探头的远场分辨力应大于或等于 6dB4）仪器和探头的系统性能应按 ZBJ04001 和 JB/T10062 的规定进行测试（检验周期见表 2）。

5）探头和检验面应该紧密接触，必要时探头楔块应进行修磨使其与检验面吻合。

修磨后探头应该重新测定入射点和折射角。

表1 探头折射或 K 值选择1..2.4试块a. 试块应采用与被检工件相同或相近似声学性能的材料制成，直探头标准试块为CBI、CBII 试块；斜探头标准试块采用 CSK-IA、CSK-IIIA 试块。

b. 试块的制造要求应符合 ZBJ04001 和 JB/T10062 的规定进行测试。

c. 现场检测时，也可采用其它形式的等效试块。

.1..3检测准备1...3.1 检测表面1) 检测面的确定必须保证检查到工件被检部分的整个体积，即应检查到整条焊缝，检验区域的宽度为是焊缝本身再加上焊缝两侧各 10mm 区域(热影响区)。

文件名称 超声波检测（UT）作业指引 发布时间超声波检测（UT）作业指引编制人: 日期:审核人: 日期:批准人: 日期:修订记录日期修订状态修改内容修改人审核人批准人文件名称 超声波检测（UT）作业指引 发布时间1.质量控制流程图文件名称 超声波检测（UT）作业指引 发布时间2.检测人员超声波检测人员必须持有中国船级社（CCS）颁发的资格证书，并在有效期范围内；签发报告、资料审核人员，必须持有国家技术监督局颁发的超声波探伤Ⅱ级或Ⅲ级资格证书，并在有效期内。

3.探伤仪、探头和系统性能3.1.探伤仪：采用A型脉冲反射式超声波探伤仪，其工作频率范围为1～5MHz，仪器至少在荧光屏满刻度的80%范围内呈线性显示。

探伤仪应具有80dB以上的连续可调衰减器，步进级每档不大于2dB，其精度为任意相邻12dB误差在±1dB以内，最大累计误差不超过1dB。

水平线性误差不大于1%，垂直线性误差不大于5%，其余指标应符合ZBY230的规定。

3.2.探头：3.2.1.本工程超声波检测使用的探头有单直探头、单斜探头等，具体划分应符合ZBY344的规定。

3.2.2.晶片有效面积一般不应超过50mm2,且任一边长不应大于25mm。

3.2.3.单斜探头声束轴线水平偏离角不应大于2°，主声束垂直方向不应有明显的双峰。

3.3.超声探伤仪和探头的系统性能：3.3.1.在达到所探工件的最大检测声程时，其有效灵敏度与量应大于或等于10dB。

3.3.2.仪器和探头的组合频率与工称误差不得大于±10%。

3.3.3.仪器和直探头组合的始脉冲宽度：对于频率为5MHz的探头，其占宽不得大于10mm；对于频率为2.5MHz的探头，其占宽不得大于15mm。

3.3.4.直探头的远场分辨力应大于或等于30dB，斜探头的远场分辨力应大于或等于6dB。

3.3.5.仪器和探头的系统性能应按ZBJ04001和ZBJ231的规定进行测试。

超声波UT 检测方案1..1 工作范围本方案适用于余热锅炉、汽机中低压管道项目的对接焊口、钢结构型材对接焊缝、板材及板材对接焊缝和钢锻件的超声波探伤检验。

1..2 材料准备1..2.1 仪器根据工程项目现场的具体情况，使用脉冲反射式超声波探伤仪。

1..2.2 仪器的技术要求仪器和探头的组合灵敏度、衰减器精度、水平线性和垂直线性等各种性能指标应符合 JB/T10061《A 型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件》及 JB/T10062《超声波探伤用探头性能测试方法》的规定。

a.仪器和探头的组合灵敏度：在达到所检工件最大声程时，其灵敏度余量应≥10dB。

b. 衰减器精度：任意相邻 12 dB 误差在±1dB 以内，最大累计误差不超过 1dB 。

c. 水平线性：水平线性误差不大于 1%。

d. 垂直线性：在荧光屏满刻度的 80%范围内线性显示，垂直线性误差不大于 5%。

1..2.3 探头1）晶片有效面积除另由规定外一般不应超过 50mm2，且任意一长边不大于 25 mm 。

2）单斜探头声束轴线水平偏离角不应大于 2 度，主声束垂直主方向不应有明显双峰。

3）直探头的远场分辨力应大于或等于 30 dB ，斜探头的远场分辨力应大于或等于 6dB4）仪器和探头的系统性能应按 ZBJ04001 和 JB/T10062 的规定进行测试（检验周期见表 2）。

5）探头和检验面应该紧密接触，必要时探头楔块应进行修磨使其与检验面吻合。

修磨后探头应该重新测定入射点和折射角。

表1 探头折射或 K 值选择1..2.4试块a. 试块应采用与被检工件相同或相近似声学性能的材料制成，直探头标准试块为CBI、CBII 试块；斜探头标准试块采用 CSK-IA、CSK-IIIA 试块。

b. 试块的制造要求应符合 ZBJ04001 和 JB/T10062 的规定进行测试。

c. 现场检测时，也可采用其它形式的等效试块。

.1..3检测准备1...3.1 检测表面1) 检测面的确定必须保证检查到工件被检部分的整个体积，即应检查到整条焊缝，检验区域的宽度为是焊缝本身再加上焊缝两侧各 10mm 区域(热影响区)。

三种常规无损检测方法的比较无损检测就是利用声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息，进而判定被检对象所处技术状态(如合格与否、剩余寿命等)的所有技术手段的总称。

常用的无损检测方法：超声检测(UT)、磁粉检测(MT)和液体渗透检测(PT)。

超声波检测(UT)1、超声波检测的定义：通过超声波与试件相互作用，就反射、透射和散射的波进行研究，对试件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，并进而对其特定应用性进行评价的技术。

2、超声波工作的原理：主要是基于超声波在试件中的传播特性。

声源产生超声波，采用一定的方式使超声波进入试件；超声波在试件中传播并与试件材料以及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征被改变；改变后的超声波通过检测设备被接收，并可对其进行处理和分析；根据接收的超声波的特征，评估试件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。

3、超声波检测的优点：a.适用于金属、非金属和复合材料等多种制件的无损检测；b.穿透能力强，可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测。

如对金属材料，可检测厚度为1～2mm的薄壁管材和板材，也可检测几米长的钢锻件；c.缺陷定位较准确；d.对面积型缺陷的检出率较高；e.灵敏度高，可检测试件内部尺寸很小的缺陷；f.检测成本低、速度快，设备轻便，对人体及环境无害，使用较方便。

4、超声波检测的局限性a.对试件中的缺陷进行精确的定性、定量仍须作深入研究；b.对具有复杂形状或不规则外形的试件进行超声检测有困难；c.缺陷的位置、取向和形状对检测结果有一定影响；d.材质、晶粒度等对检测有较大影响；e.以常用的手工A型脉冲反射法检测时结果显示不直观，且检测结果无直接见证记录。

5、超声检测的适用范围a.从检测对象的材料来说，可用于金属、非金属和复合材料；b.从检测对象的制造工艺来说，可用于锻件、铸件、焊接件、胶结件等；c.从检测对象的形状来说，可用于板材、棒材、管材等；d.从检测对象的尺寸来说，厚度可小至1mm，也可大至几米；e.从缺陷部位来说，既可以是表面缺陷，也可以是内部缺陷。

五大常规无损检测技术之一：超声检测（UT）的原理和特点超声检测（Ultrasonic Testing），业内人士简称UT，是工业无损检测（Nondestructive Testing）中应用最广泛、使用频率最高且发展较快的一种无损检测技术，可以用于产品制造中质量控制、原材料检验、改进工艺等多个方面，同时也是设备维护中不可或缺的手段之一。

超声检测主要的应用是检测工件内部宏观缺陷和材料厚度测量。

按照不同特征，可将超声检测分为多种不同的方法：（1）按原理分类：超声波脉冲反射法、衍射时差法（Time of Flight Diffraction，简称TOFD）等。

（2）按显示方式分类：A型显示、超声成像显示（B、C、D、P扫描成像、双控阵成像等）。

A型显示的超声波脉冲反射法是五大常规无损检测技术之一，其他四种是：射线检测（Radiographic Testing）：射线照相法、磁粉检测（Magnetic Particle Testing）、渗透检测（Penetrant Testing）、涡流检测（Eddy Current Testing）。

超声检测原理超声检测，本质上是利用超声波与物质的相互作用：反射、折射和衍射。

（1）什么是超声波？我们把能引起听觉的机械波称为声波，频率在20-20000Hz之间，而频率高于20000Hz的机械波称为超声波，人类是听不到超声波的。

对于钢等金属材料的检测，我们常用频率为0.5~10MHz的超声波。

（1MHz=10的六次方Hz）（2）如何发出和接收超声波？超声检测用探头的核心元件是压电晶片，其具有压电效应：在交变拉压应力的作用下，晶体可以产生交变电场。

当高频电脉冲激励压电晶片时，发生逆压电效应，将电能转换成声能（机械能），探头以脉冲的方式间歇发射超声波，即脉冲波。

当探头接受超声波时，发生正压电效应，将声能转换成电能。

超声检测所用的常规探头，一般由压电晶片、阻尼块、接头、电缆线、保护膜和外壳组成，一般分为直探头和斜探头两个类别，后者的话通常还有一个使晶片与入射面成一定角度的斜锲块。

超声波检测讲义（UT）超声波探伤是利用超声波在物质中的传播、反射和衰减等物理特性来发现缺陷的一种探伤方法。

与射线探伤相比，超声波探伤具有灵敏度高、探测速度快、成本低、操作方便、探测厚度大、对人体和环境无害，特别对裂纹、未熔合等危险性缺陷探伤灵敏度高等优点。

但也存在缺陷评定不直观、定性定量与操作者的水平和经验有关、存档困难等缺点。

在探伤中，常与射线探伤配合使用，提高探伤结果的可靠性。

超声波检测主要用于探测试件的内部缺陷。

1、超声波：频率大于20KH Z的声波。

它是一种机械波。

探伤中常用的超声波频率为0.5~10MHz，其中2~2.5MHz被推荐为焊缝探伤的公称频率。

机械振动：物体沿着直线或曲线在某一平衡位置附近作往复周期性的运动，称为机械振动。

振幅A、周期T、频率f。

波动：振动的传播过程称为波动。

C=λ*f2、波的类型：（1）纵波L：振动方向与传播方向一致。

气、液、固体均可传播纵波。

（2）横波S：振动方向与传播方向垂直的波。

只能在固体介质中传播。

（3）表面波R：沿介质表面传播的波。

只能在固体表面传播。

（4）板波：在板厚与波长相当的薄板中传播的波。

只能在固体介质中传播。

3、超声波的传播速度（固体介质中）（1） E：弹性横量，ρ：密度，σ：泊松比，不同介质E、ρ不一样，波速也不一样。

（2）在同一介质中，纵波、横波和表面波的声速各不相同 C L＞C S＞C R钢：C L=5900m/s， C S=3230m/s，C R=3007m/s4、波的迭加、干涉、衍射⑴波的迭加原理当几列波在同一介质中传播时，如果在空间某处相遇，则相遇处质点的振动是各列波引起振动的合成，在任意时刻该质点的位移是各列波引起位移的矢量和。

几列波相遇后仍保持自己原有的频率、波长、振动方向等特性并按原来的传播方向继续前进，好象在各自的途中没有遇到其它波一样，这就是波的迭加原理，又称波的独立性原理。

⑵波的干涉两列频率相同，振动方向相同，位相相同或位相差恒定的波相遇时，介质中某些地方的振动互相加强，而另一些地方的振动互相减弱或完全抵消的现象叫做波的干涉现象。