一、超聲波探傷可靠性的實(shí)現(xiàn)
超聲波探傷儀的可靠性和穩(wěn)定性非常重要。開展超聲波探傷儀的檢定工作時(shí)，依據(jù)JJG746-2004《超聲探傷儀檢定規(guī)程》，對(duì)超聲波探傷儀的主要性能:垂直線性、水平線性、衰減誤差、動(dòng)態(tài)范圍以及最大使用靈敏度等進(jìn)行檢定。另外對(duì)比試塊材料與受檢件的成分，組織聲學(xué)特性應(yīng)一致或相似。
對(duì)比試塊材料的內(nèi)部純凈度利用入射角為0°的直射超聲波，在規(guī)定的工作頻率和靈敏度下進(jìn)行掃查，不得有大于或等于比受檢件材料允許的噪聲低6dB的任何信號(hào)。對(duì)比試塊應(yīng)每5年檢定一次。
二、超聲波探傷穩(wěn)定性的實(shí)現(xiàn)
1.探傷方法
探傷方法是保證探傷結(jié)果準(zhǔn)確的前提。因此應(yīng)根據(jù)工件的形狀、缺陷特點(diǎn)、材料性質(zhì)及探傷要求，準(zhǔn)確無誤地進(jìn)行探傷。
2.耦合劑的影響
耦合是實(shí)現(xiàn)聲能傳遞的必由途徑，耦合劑是探頭聲源與工件這兩種固體之間實(shí)現(xiàn)聲能傳遞、保證軟接觸所必需的傳聲介質(zhì)，它在二者界面上具有排除空氣，填充不平的凹坑和間隙，并兼有防磨損，方便移動(dòng)的功能。耦合損耗與耦合層厚度d及耦合層中超聲波波長(zhǎng)λ有關(guān)。圖1為2.25MHz直探頭用錠子油作耦合劑時(shí)測(cè)得耦合層厚度與回波高度之間關(guān)系曲線。從圖1中可以看出，在d<λ/4范圍內(nèi)，隨d/λ的增大，耦合損耗增大；在d=λ/4時(shí)，耦合損耗最大。在d=(2n-1)λ/4時(shí)，耦合損耗均較大，聲能透過率較小；當(dāng)d=nλ/2時(shí)，聲能透過率較大，耦合損耗較小。常用的耦合劑有機(jī)油、柴油、變壓器油、錠子油、水、甘油、糨糊等。
探測(cè)面的粗糙度也是影響耦合損耗的因素。圖2為使用不同聲阻抗耦合劑時(shí)，工件表面粗糙度對(duì)回波高度的影響，橫坐標(biāo)為表面粗糙度的平均高度Rz，它決定了耦合層的厚度，即d=Rz。
4.工作頻率的選擇
工作頻率的選擇是由被測(cè)材料的性質(zhì)和探傷要求決定的，對(duì)鑄鐵、未鍛件等可選用較低頻率，如1.25MHz；對(duì)晶粒度細(xì)的材料，如鍛鋼、拉拔鋁制件等則用2.5MHz、5MHz甚至10MHz。工作頻率高，則探傷靈敏度高、方向性好、分辨能力強(qiáng)和始波寬度小等，有利于發(fā)現(xiàn)和評(píng)定缺陷；但頻率高，不易穿透晶粒度較粗的工件。而工作頻率低，則分辨力也較低，但穿透力強(qiáng)，有利于克服材料的衰減。一般常用工作頻率為2.5MHz和5MHz。[pagebreak]
5.探頭類型的選擇
探頭類型的選擇應(yīng)根據(jù)工件可能產(chǎn)生缺陷的部位和方向、工件的幾何形狀和探測(cè)面情況進(jìn)行選擇。探頭晶片尺寸較大時(shí)，探頭入射至反射體的能量也大，即有p=p0πD2/4λS；又因θ=sin-11.22λ/D，故D大時(shí)指向角較小、聲束指向性好，能量相對(duì)集中，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)距離小缺陷能力強(qiáng)，即遠(yuǎn)場(chǎng)檢測(cè)靈敏度較高，適于厚度工件探傷。反之，晶片尺寸較小時(shí)，近場(chǎng)短，且近距離聲束較窄，有利于缺陷定位。但遠(yuǎn)場(chǎng)聲束擴(kuò)散大，故宜用于較小厚度工件探傷，如圖3所示。
1.通用AVG線圖的應(yīng)用
AVG曲線描述了距離-增益量-缺陷尺寸三者之間的關(guān)系，它能方便地用來進(jìn)行缺陷當(dāng)量的計(jì)算，所以它是一種主要的缺陷定量方法。相對(duì)缺陷距離A，是以探頭近場(chǎng)長(zhǎng)度N為單位來衡量的反射體距離，即A=N/S。通用AVG線圖中以A作為橫坐標(biāo)，并用常用對(duì)數(shù)刻度。相對(duì)缺陷尺寸G，是以探頭晶片直徑D為單位來衡量的反射體直徑，即G=Φ/D。通用AVG線圖中對(duì)應(yīng)一個(gè)G就有一條相應(yīng)的曲線，相鄰G值之間的變化也是常用對(duì)數(shù)規(guī)律。波幅增益量V(dB)表示反射聲壓相對(duì)于起始聲壓的dB值。通用AVG線圖中以V(dB)作為縱坐標(biāo)，采用十進(jìn)制常用坐標(biāo)。由圖4可見，在A<1，即近聲場(chǎng)內(nèi)，難以據(jù)超聲反射幅度判斷缺陷當(dāng)量，而在A>1，即遠(yuǎn)聲場(chǎng)，超聲回波幅度隨距離單調(diào)下降。
2.實(shí)用AVG線圖的應(yīng)用
實(shí)用AVG線圖是在通用AVG線圖基礎(chǔ)上經(jīng)坐標(biāo)變換得到的，它是針對(duì)某一確定的探頭晶片和探測(cè)頻率制作的，實(shí)用AVG線圖的橫坐標(biāo)為反射體實(shí)際聲程讀數(shù)，以厘米或毫米作為單位；縱坐標(biāo)為dB讀數(shù)，圖中每一條曲線直接表示某一相應(yīng)反射體當(dāng)量尺寸。下面用圖4舉例說明實(shí)用AVG線圖用于校正探測(cè)靈敏度和確定缺陷當(dāng)量的用法。用2.5MHz、Φ20直徑探頭探測(cè)厚度為300mm的鍛鋼件，要求大于Φ3當(dāng)量缺陷不漏檢，問利用工件底面如何校正探測(cè)靈敏度？以此靈敏度探測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)距探測(cè)面200mm處有一缺陷，其波高為19dB，求此缺陷當(dāng)量？
解:(1)使用相應(yīng)于2.5MHz，Φ20直徑探頭的實(shí)用AVG線圖(見圖4)。由題意可知:S=SB=Sf=300mm，Φf=3mm。
靈敏度調(diào)整量ΔdB=Vf(dB)-VB(dB)=22-57=-35dB。
(2)由題意可知，用300/Φ3靈敏度(Q點(diǎn)為靈敏度基準(zhǔn)點(diǎn))探測(cè)的缺陷聲程為Sf=200mm，ΔdB=19dB，因此只要從Q點(diǎn)向上平移19dB，并與橫坐標(biāo)Sf=200mm處的橫坐標(biāo)垂線交于Q′，則此Q′點(diǎn)對(duì)應(yīng)的當(dāng)量曲線值Φf=6mm就是所求缺陷。
