水浸超声检测技术知识讲解

水层对钢锻件水浸超声检测影响研究
水层对钢锻件水浸超声检测影响研究
水浸超声检测技术在超声无损检测领域占据着重要的位置,有着信号稳定、对曲面构件有较好的适应能力、效率高容易实现自动化等特点。

近几年,水浸超声检测发展迅猛,有着很好的应用前景。

本文针对水浸探伤的特点,研究了锻钢件超声波探伤中水层对探伤参数的影响,并分析了水层对水浸超声信号衰减的影响以及水浸探伤的声能损失。

最后对水浸聚焦探头的聚焦点及聚焦声场进行研究,通过调节聚焦点位置来适应不同厚度工件的检测。

本文的主要研究结果如下:(1)通过实验对水浸法与水磨法探伤的实验参数
进行比较,分析水浸聚焦探头、水浸式非聚焦探头和水磨探伤的信噪比差异,同时还对超声波探伤透声性、灵敏度余量及增益数等参数对比分析。

结果表明,非聚焦探头水浸探伤的各项参数要比水磨探伤的参数低,通过水浸聚焦探头能够有效提高水浸探伤的各项参数值,水浸聚焦探头探伤与水磨法探伤的参数相差不大。

(2)分析了超声波探伤中影响超声波声能衰减的因素。

结合理论和实验,分析水浸超声探伤中超声波在水中传播的声能损失,找出造成水浸法探伤声能损失严重的原因。

结果表明,超声波在水-钢界面上的透射与反射是造成声能损失严重的主要
原因,得到声能损失L=(η(1-η))/((1+η)~3),其中η为工件声阻抗与水的声
阻抗之比。

(3)理论分析水浸聚焦探头的声场特性,水浸聚焦探头在水中的聚焦点、焦柱长度和焦柱直径,研究水浸聚焦探头在工件中的聚焦位置,分析聚焦点位置
对水浸超声探伤信号的影响。

利用球靶法实验,分别得出5MHz、2.5MHz探头在水中的声场分布。

金属合金质量水浸式超声无损检测应用研究李 剑（鹤壁市质量技术监督检验测试中心，河南 鹤壁 458000）摘要：近年来，随着科学技术水平的不断提升，金属合金材料在电力、交通、核工业等领域应用愈加广泛。

然而，在锻造、焊接等工序当中金属合金材料多形成缩孔、孔隙大量内部缺陷。

为了进一步测定金属合金质量，水浸式超声无损检测的应用具有十分重要的价值。

本文在全面了解水浸式超声无损检测原理的基础上，阐述了水浸超声检测法在TC4合金棒材探伤中的应用要点，以期全面提升检测质量。

关键词：金属合金；水浸式超声无损检测；原理随着节能环保、轻量化理念的不断深化，高性能金属合金材料在各个领域得到了广泛应用。

然而，在金属合金材料加工制作过程中很容易出现各类内部缺陷，比如裂纹、孔隙等，这些缺陷的存在，不仅会影响材料力学性能，还会缩短设备使用寿命。

此外，在锻造和热处理等环节，金属合金很可能会出现组织结构不稳定性，进而影响设备或构件的可靠性。

为了解决此类问题，必须重视金属合金构件的质量检测。

目前，金属合金材料无损检测方法很多，比如射线检测、渗透检测等。

超声波检测也是常见的一种无损检测方法，为了全面提升检测质量，本文提出了水浸式超声无损检测技术，其特点为检测范围大、穿透性强、具有较高灵敏度和准确定位等，不仅可以准确测定金属合金材料的内部缺陷，还能无损评价其微观组织结构，因此，开展金属合金质量水浸式超声无损检测应用研究具有重要意义。

1 水浸式超声无损检测原理通过声音来测定物体质量的优劣，这种方法由来已久。

日常生活中，常见的有手拍西瓜、锤子敲铁轨等。

超声波无损检测起源于上世纪20年代，特别是脉冲反射法和仪器的出现，为超声检测注入了新的活力。

随着科技的不断进步，超声检测技术越来越先进，水浸式超声无损检测技术的应用，便取得了良好的应用效果。

其原理为将一定厚度的水层填充到探头和工件之间，声波通过水层，再射入试件，这是一种非接触式超声检测方法。

其特点如下：（1）能够直接消除检测中一些控制难度较大因素，保证声波发射以及接收较为稳定。

超声波在水下环境监测中的原理是什么在探索神秘的水下世界时，我们需要各种各样的工具和技术来获取信息。

超声波，作为一种神奇的“声音”，在水下环境监测中发挥着至关重要的作用。

那么，它的工作原理究竟是什么呢？要理解超声波在水下环境监测中的原理，首先得知道什么是超声波。

简单来说，超声波是一种频率高于人类听觉上限（约20kHz）的声波。

在水下，超声波具有独特的传播特性，使其成为监测水下环境的理想选择。

超声波在水下环境监测中的原理主要基于它的反射和散射特性。

当我们向水中发射一束超声波时，这束波会像一束光一样向前传播。

当它遇到水中的物体或边界时，部分声波会被反射回来。

就好比我们朝着一堵墙大声呼喊，会听到回声一样。

通过测量发射超声波和接收反射波之间的时间间隔，我们就可以计算出物体与发射源之间的距离。

这种距离测量的原理被称为“回波测距”。

假设我们知道超声波在水中的传播速度（约 1500 米/秒），并且准确测量出从发射到接收反射波的时间为 t 秒，那么物体与发射源之间的距离 S 就可以通过公式 S ＝ v × t ／ 2 计算得出（其中 v 是超声波在水中的传播速度）。

这就是超声波能够帮助我们了解水下物体位置和距离的基本原理。

除了测量距离，超声波还可以用于检测水下物体的形状和大小。

当超声波遇到不同形状和大小的物体时，反射波的强度和模式会有所不同。

通过分析这些反射波的特征，我们可以推断出物体的大致形状和尺寸。

比如说，如果遇到一个平滑的平面物体，反射波会比较强且集中；而如果遇到一个粗糙或不规则的物体，反射波会比较弱且分散。

就像我们用手电筒照射不同的物体，反射回来的光线强度和分布会不同，从而让我们能够判断物体的表面特征。

在水下环境监测中，超声波还能够用于测量水流速度和方向。

这是通过一种称为“多普勒效应”的原理实现的。

当超声波源和被检测的水流之间存在相对运动时，反射回来的超声波频率会发生变化。

根据频率的变化，我们就可以计算出水流的速度和方向。

发动机盘环件超声水浸检测关键参数影响研究引言随着计算机技术的发展，以及人们对于水浸法便于实现自动化检测、人为因素少、检测可靠性高的特点的认识的不断加深，那些要求高分辨力、高灵敏度和高可靠性检测的重要件，越来越多地采用水浸法进行检测。

发动机盘环件由于内部缺陷较小，且该类零件的表面加工余量仅为3-5mm，检测时必须采用高零敏度、高分辨力以保证微小缺陷的检出，因此，适宜采用水浸法进行检测。

水浸检测由于受人为因素影响小，检测可靠性比较高，并且可使用聚焦探头，利用聚焦探头声能集中的特点可有效提高检测灵敏度，可改善厚大发动机盘环件超声检测信噪比差的问题。

因此，在国外一些知名航空发动机公司如GE、RR等公司，对发动机盘环件的检测基本实现100%水浸检测，而且技术比较成熟。

国内水浸检测技术随着工业技术的发展，使用的范围越来越大，但是相应的技术标准还不完善，对水浸检测的一些关键参数没有作出明确的规定，如扫查间距、数据采样率、脉冲重复频率、阻尼、水距和频率等。

而这些参数又直接影响着缺陷评定的准确性，因此，研究各参数对缺陷评定的影响，并制定出一套最优的水浸检测参数对实际生产具有非常重要的指导作用。

关键词：自动化检测检测参数数据采样1影响检测结果的检测参数分析随着新型航空发动机对性能和减重要求的不断提高，其关重零件越来越多地采用整体结构设计。

随着产品要求的不断提升，相关原材料的检测标准也在不断加严，尤其是钛合金棒材，目前采用现有超声波水浸检测方法，检测信噪比难以有效保证。

如某机Ø25mm的钛合金棒材，采用超声波水浸法探伤时，常出现杂波过高，信噪比差的现象，干扰缺陷波的评定，降低检测效率，甚至无法探伤，严重影响后续零件的制造和装配。

我们主要从以下几组实验对影响检测结果的检测参数进行分析。

第一，通过不同的检测参数对相同的检测对象进行检测，分析测量误差，给出各检测参数对检测结果的影响规律；第二，通过动态响应实验来验证各检测参数的设定是否会引起缺陷的漏检。

超声波探测技术在水下探测与搜索中的关键技术研究引言水下探测与搜索是一项重要的技术任务，涉及到海洋科研、海底资源开发、水下遗址探测等领域。

在水下探测中，基于超声波技术的探测方法被广泛应用，并且取得了显著成果。

本文将重点探讨超声波探测技术在水下探测中的关键技术研究。

一、超声波原理与特点超声波是指频率大于20kHz的音波，相比于可听频率范围内的声波，超声波在传播过程中具有更强的穿透力和较低的衰减。

这使得超声波具备了在水下环境中进行探测与搜索的优势。

1. 超声波传播特点超声波在水下传播具有较远的穿透深度和较高的传播速度。

由于水环境的声特性，超声波传播的速度约为1500m/s，这使得超声波能够迅速传播并返回关键信息。

此外，超声波在传播过程中也会受到散射、衍射、多次反射等现象的影响，需要合理处理以提高探测的准确性。

2. 超声波成像原理超声波在水下环境中可以通过发射器产生的声波信号和回波信号进行成像。

利用超声波成像原理，可以实时获取水下环境中目标物体的形态、位置和材料等特征信息。

这使得超声波成像成为水下探测与搜索的关键技术之一。

二、水下探测中的超声波技术应用1. 声纳定位与跟踪声纳定位技术是利用超声波来测量目标物体与声源之间的距离和方位。

这项技术在水下探测与搜索中扮演着重要的角色。

通过声纳定位技术，可以实现对目标物体的准确定位和跟踪，为水下探测任务提供定向指引。

2. 声纳回波成像利用超声波回波与原始声波的差异，可以通过声纳回波成像技术生成水下目标物体的图像。

这项技术可以帮助我们实时观察水下环境，准确定位和识别目标物体。

声纳回波成像在水下探测中具有广泛应用，包括海底地质调查、水下遗址探测和船只搜救等领域。

三、水下超声波探测技术的关键问题与挑战虽然超声波探测技术在水下探测与搜索中有着广泛应用，但仍然存在一些关键问题和挑战，需要进一步研究解决。

1. 聚焦技术超声波在水下环境中会受到声波传播的散射和衍射的影响，导致探测信号的失真和模糊。

水浸超声波C扫描系统技术参数1.设备名称：水浸超声波C扫描系统，1台套2.总体要求：2.1☆资格要求：设备制造商必须有五年以上研制、生产该类水浸超声波C扫描系统的经验，五年以上的销售业绩，已通过ISO 9001认证，且在知名飞机复合材料制造商有良好的供货记录。

2.2设备用途：用于复合材料工艺研究、分析与检验，应能够实现对碳纤维复合材料层压板和L型、T型加筋壁板的分层、脱粘、空隙、凹坑、内部杂质等缺陷实现可视化检测。

2.3设备组成：系统的基本配置必须包括机械部分、电气控制部分、超声波探伤仪部分、计算机部分和实现自动化C扫描探伤的其他所需附件。

2.4☆系统功能：探伤系统可以通过全水浸纵波反射法和穿透法对碳纤维复合材料层压板和L型、T型加筋壁板进行探伤。

系统可进行A/B/C种类的扫描，具有非线性超声测试功能，可通过C扫描图像判断缺陷大小、位置和深度，达到定位定标的效果，并形成报告。

可显示被检材料的超声A、B、C图像，可获取、处理并贮存多个数据参数。

2.5☆总体要求：关键部件必须采用进口知名产品，并需具有良好的可靠性、操作性、维修性、良好的安全性能、不污染环境及危害人身健康。

3.设备规格及主要参数：3.1系统功能探伤系统应能通过全水浸纵波反射法和穿透法对碳纤维复合材料层压板和L型、T型加筋壁板进行探伤。

3.2系统的最小扫描范围1000×800×600mm（X×Y×Z）；板厚：2-15mm。

3.3☆系统扫描方式A/B/C扫描模式，并可以显示不同类型的扫描结果；3.4机械与电气控制部分3.4.1框架和水箱：应采用高强度的不锈钢框架结构，配备进水口和出水口以及循环水泵和50微米过滤器等相关配件。

内部最小工作尺寸：长1000mm x 宽800mm x 深600mm。

3.4.2☆线性模组（X-Y-Z轴）：应采用国际知名品牌的原装进口线性模组，具备实现八轴运动控制能力，具有防水防尘和安全保护；3.4.3☆系统机电运动性能参数：轴有效行程速度范围分辨率定位精度重复定位精度回程间隙最小步进mm mm/s mm ±mm ±mm/300mm mm mm X ≥10000.1-150 0.01 ≤0.01≤0.05≤0.020.02Y ≥8000.1-150 0.01 ≤0.01≤0.05≤0.020.02Z ≥6000.1-50 0.01 ≤0.01≤0.05≤0.020.023.4.4☆探头调节机构：应设置探头调节机构，满足反射法和穿透法测试中的探头固定和安装要求，保证两种检测模式的顺利进行。

超声检测特点及基础知识之一超声波检测主要用于探侧试件的内部缺陷，它的应用十分广泛。

超声波检测属于反射波检测法，即根据反射波的强弱和传播时间来判断缺陷的大小和位置。

超声波检测的频率范围为0.4-25MHz，其中用得最多的是1~5 MHz。

一、超声波检测的分类及特点超声波检测有多种分类方法：1、按原理分类超声波检测按原理来分：有脉冲反射法、穿透法和共振法三种。

目前用得最多的是脉冲反射法。

2、按显示方式分类按超声波探伤图形的显示方式分：有A型显示、B型显示、C型显示等。

目前用得最多的是A型显示探伤法。

3、按探伤波型分类按超声波的波型来分，脉冲反射法大致可分为直射探伤法(纵波探伤法)、斜射探伤法(横波探伤法)、表面波探伤法和板波探伤法4种。

用的较多的是纵波和横波探伤法。

4、按探头数目分类按探伤时使用的探头数目分：有单探头法，双探头法，多探头法3种。

用得最多的是单探头法。

5、按接触方法分类按接触方法分类有直接接触法和水浸法两种。

直接接触法的操作要领是，在探头和试件表面之间要涂上耦合剂，以消除空隙，让超声波能顺利地进入被检工件。

耦合剂可以用机油、水、甘油和水玻璃等。

用水浸法时，探头和试件之间有水层，超声通过水层传播，受表面状态影响不大，可以进行稳定的探伤。

在金属的探测中，超声波检测具有如下特点：（1）面积型缺陷的检出率较高，体积型缺陷的检出率较低；（2）适宜检验厚度较大的工件，例如直径达几米的锻件，厚度达几百毫米的焊缝。

不适宜检验较薄的工件，例如对厚度小于8nm的焊缝和6mm的板材的检验是困难的；（3）适用于各种试件，包括对接焊缝、角焊、板材、管材、棒材、锻件，以及复合材料等；（4）检验成本低、速度快、检测仪器体积小、重量轻，现场使用较方便；（5）无法得到缺陷直观图象、定性困难，定量精度不高；（6）检测结果无直接见证记录；（7）对缺陷在工件厚度方向上定位较准确；（8）材质、晶粒度对探伤有影响，例如铸钢材料和奥氏体不锈钢焊缝，因晶粒粗大不宜用超声波进行探伤。

0 引言GH4169/GH4169G合金是目前使用量最大的沉淀强化型镍基高温合金，常用于航空发动机涡轮盘。

由于GH4169合金的化学成分和合金锭的凝固条件，因此可能产生较严重的成分偏析。

Nb是合金中最主要的偏析元素，Nb的偏析会导致产生富Nb的块状Laves相，使合金的冲击性能和塑性急剧降低；同时，枝晶间富Nb、Ti，枝晶干贫Nb、Ti，使材料成品中出现粗细晶条带偏析，造成组织与性能不均匀，影响产品质量。

当合金枝晶间的微观偏析到一定程度时，就会产生“黑斑”、“白斑”以及尺寸较大的C、N 夹杂物，从而导致钢锭报废[1]。

某GH4169G低压涡轮盘经加工腐蚀检查后，在盘径向距圆周45mm处发现1块长条亮腐蚀区（尺寸约为12 mm×3 mm），经外观检查、金相分析以及能谱分析，判定该表面腐蚀可见的浅腐蚀区域为贫Nb偏析产生的白斑，同时白斑附近有碳化物聚集，其中夹杂少量Mg、Al氧化物。

清查该低压涡轮盘水浸超声检测记录和C扫图，发现在对应区域的某个检测面，超声检测有异常显示，但是显示波幅较低，根据超声验收标准评定，其符合验收要求。

笔者觉得有必要对GH4169/GH4169G这类缺陷的超声检测进行理论和实践分析，优化超声检测工艺，尽量提高此类缺陷的检出率。

1 低压涡轮盘腐蚀、金相及能谱分析情况在加工过程对某GH4169G低压涡轮盘进行腐蚀检查，在盘径向距圆周45 mm处发现1块长条亮腐蚀区（尺寸约为12 mm×3 mm），表面经人工打磨后重新进行腐蚀检查，浅色区域仍然存在。

根据公司《合金低倍、高倍组织检验（GH 4169）》技术条件的要求，要对腐蚀发现的长度大于2.5 mm的异常显示进行微观检查，结果如下：通过外观检查、金相分析以及能谱分析可知，表面腐蚀可见的浅腐蚀区域为贫Nb偏析产生的“白斑”，宏观尺寸和微观晶粒度均不符合标准要求。

同时，“白斑”附近有碳化物聚集，其中夹杂少量Mg、Al氧化物。

无损检测中的液体超声传感技术使用方法探究无损检测是一种对材料或结构进行检测和评估的技术方法，它可以在不破坏过程对象的情况下，获取内部和表面的信息。

在无损检测中，液体超声传感技术是一种常用的方法，通过使用液体来传导超声波，可以实现对材料或结构的评估。

本文将探究液体超声传感技术在无损检测中的使用方法。

首先，液体超声传感技术需要准备相应的设备和材料。

通常，我们需要一台超声波发生器、一个超声传感器和适当的液体介质。

超声波发生器用于产生超声波信号，而传感器则用于接收并转换超声波信号。

液体介质则可以是水、甘油，或者其他适合的液体。

在使用液体超声传感技术进行无损检测之前，我们需要对待检测的材料或结构进行适当的准备。

首先，将液体介质倒入适当的容器中，使其能够覆盖待检测区域。

然后，将超声传感器放置在容器中，并确保其与液体介质接触良好。

接下来，通过超声波发生器产生超声波信号，并将其发送到液体介质中。

液体超声传感技术在无损检测中的使用方法有多种。

其中，最常用的方法是通过分析超声波信号的传播时间和强度来评估材料或结构的状况。

当超声波遇到材料或结构的界面或缺陷时，会发生反射、折射和散射等现象，这些现象可以通过分析超声波信号的特征来判断待检测区域的状况。

此外，液体超声传感技术还可以用于测量材料或结构中的厚度。

通过将超声波沿着待测区域传播，并分析其传播时间和强度的变化，可以确定材料或结构的厚度。

这对于评估材料或结构的可靠性和耐久性非常重要。

除了上述方法，液体超声传感技术还可以用于检测材料或结构中的异物或瑕疵。

超声波在遇到异物或瑕疵时会发生反射或多次反射，从而产生特定的超声波信号。

通过分析这些信号的特征，可以确定异物或瑕疵的存在与位置。

液体超声传感技术在无损检测中的应用非常广泛。

它可以用于检测钢铁、铝合金、陶瓷、纤维复合材料等各种材料的内部和表面缺陷。

在航空航天、汽车制造、电力设备维护等领域，液体超声传感技术都起到了重要的作用。

超声波检测技术在水质监测中的应用随着环境问题的不断凸显，水质监测已经成为了一个重要的领域。

不仅需要对自然水源进行监测，还需要对工业废水和生活污水进行监测。

而这些都需要借助一些专业的技术。

其中，超声波检测技术便是一种重要的检测技术。

一、超声波检测技术简介超声波技术是指利用频率超过20kHz的高频声波信号进行检测。

在这种声波的作用下，可以观察到物体内部的微小变化。

常见的超声波检测设备包括超声波传感器、超声波测厚仪等。

其中，超声波传感器的作用便是将声波发送到被测物体中，然后通过接收反馈信号进行分析判断。

而测厚仪则是利用声波测量物体的厚度。

二、超声波检测技术在水质监测中的应用1. 水质污染的检测超声波技术可以通过传感器将声波发射到水体中，然后接收回波信号。

通过分析这些反馈信号，可以判断水体中是否存在污染物质。

这种方式不仅可以对自然水源进行检测，还可以对工业废水和生活污水进行检测。

这对于日常的水质监测工作具有非常重要的意义。

2. 测量水体深度和流速超声波技术同样可以用于测量水体的深度和流速。

传感器将声波发射到水面上，对反射信号进行分析后，可以得到水深的数据。

而测量流速则需要将传感器直接放到水中，通过分析反馈信号来计算流速。

这种技术可以在河流、湖泊等水域中进行使用，为实时监测和控制提供了重要的数据支持。

3. 检测水中气体和溶解氧的浓度超声波技术除了可以检测水体中的污染物质之外，还可以用于检测水中气体和溶解氧的浓度。

声波通过水中传播时，会与溶解在水中的气体发生作用，产生特定的声学信号，这种信号可以很好地反映水中气体的存在及其浓度。

这种技术的应用可以使监测更为准确，避免了人工检测过程中可能产生的误差。

三、超声波检测技术在水质监测中的优势1. 非侵入式检测超声波技术是一种非侵入式检测方式，不需要进行物理性质上的接触，避免了传统检测手段中存在的一些缺陷。

这样可以保证水样的完整性，为后续的化学分析等工作提供更加具有可靠性的数据。