超声探伤技术在无损检测中的运用

佟鹏 胡晓凤 孙海凤

摘要：超声探伤在目前的使用效果较好，本文主要对该技術的原理、优缺点和基础分类方式进行简要介绍，找到技术的操作方法和相关注意事项，以确保该技术能够在各个行业的物体探伤工作中得到广泛的应用。其中，关键是要在工作开始之前先确定工作流程，并根据不同物体的材质特点和探伤要求，在工作中遵循适应性的原则，让探伤技术的使用价值得到充分发挥，且必须要保障探伤工作结束后，物体的性质、结构不会发生变化，可以继续投入使用。新时期，技术人员还在研究优化超声探伤技术，以期提升探伤效率及准确率，降低探伤难度。

关键词：超声探伤无损检测脉冲回波裂缝探测

Application of Ultrasonic Flaw Detection Technology in Nondestructive Testing

TONG Peng HU XiaofengSUN Haifeng

（North Hua'an Industry Group Co.， Ltd.， Qiqihar， Heilongjiang Province， 161046 China）

Abstract： Ultrasonic flaw detection has a good effect at present. This article mainly introduces the principle， advantages and disadvantages and basic classification of the technology， and finds the operation method and relevant precautions of the technology to ensure that the technology can be used in the detection of objects in various industries. widely used. Among them， the key is to determine the work flow before starting the work， and follow the principle of adaptability in the work according to the material characteristics of different objects and flaw detection requirements， so that the use value of flaw detection technology can be fully utilized， and flaw detection work must be guaranteed. After the end， the properties and structure of the object will not change and can continue to be put into use. In the new era， technicians are still studying and optimizing ultrasonic flaw detection technology in order to improve the efficiency and accuracy of flaw detection and reduce the difficulty of flaw detection.

Key Words： Ultrasonic flaw detection; Nondestructive testing; Pulse echo; Crack detection

无损检测是技术水平不断提升的当下人们提出的一个新概念，特点是在对物体进行质量检查时，不破坏物体的结构，只在物体表面通过一些技术手段完成检测，精准判断质量问题的类型和具体位置，预估该物体的使用价值及安全风险。新时期，技术人员会考虑在工作中应用超声探伤技术，该技术的特点就是通过超声波穿透物体，进入物体深层结构当中，完成对物体内部缺陷问题的判断，该技术具有操作难度低、稳定性和安全性高的特点，实际应用范围较广，能满足无损检测工作的基本要求[1-2]。

1超声探伤的原理、优缺点及基础分类方式

1.1探伤原理

在进行无损检测工作时使用超声探伤技术，要先了解该技术的基本原理，掌握技术的操作技巧，才能在实际工作中发挥该技术的使用价值，保障检测工作的精准度达标。通常来说，超声探伤主要是通过超声波的反射、折射等方式，根据声波接触物体时波形变化的情况，判断是否存在内部缺陷。并且，需要使用可视化的仪器，将声波图绘制出来，观察声波振动的幅度、频率，计算缺陷的深度、长度。此外，还需要应用到脉冲回波设备，而这是保障检测效率、质量的核心装置，要求工作人员具备操作该设备的能力[3-4]。

1.2技术优缺点

1.2.1优点介绍

超声探伤是要依靠超声波进行检测工作，特点是探测仪器体积小，便于携带，在不同介质中的声波反射效果不同，经常用于物品质量探测，具有明显的指向性。不仅能够判断出物体中是否存在结构缺陷，还能判断缺陷位置、严重程度，估算物体的使用价值，为后续的物体维修工作提供参考。此外，整个技术操作过程的安全系数高[5-6]。

1.2.2缺点分析

超声探伤技术在目前仍然有待进一步优化，关键是在对缺陷进行定量、定性分析时，存在一些难点问题还未攻克。比如，如果物品表面凹凸不平、过小、过薄，都无法使用超声探测方法进行无损检测。此外，对于有空腔的物体来说，检测准确度还需要进一步提升。

1.3技术类型

（1）反射超声波的方法是比较常见的一种超声探伤类型，主要是關注声波穿透物体后，反射回仪器上的时间和波形情况。（2）根据耦合方式的不同，探伤方法可分为直接与物体接触，用液体浸泡被检测物体以及使用电磁、激光来间接探伤的方法，不同方法有不同的应用价值和使用条件。在实际应用过程中，应根据被测物体的类型和数量，从成本、便利性、准确度等方面进行综合分析，选择出最合适的无损检测方法。（3）根据探伤结果的显示情况，在脉冲信号反射的过程中，根据仪器类型、数量，以及放置位置和使用方法的不同，会分成A类、B类、C类3种探伤技术方法。A类的应用效果良好，主要是通过在作业面设置2个点，发射声波并接收反射信号的方式，完成探伤任务。由于工作时整体造型上类似A这个字母，所以被称为A类探测法。（4）在科技信息技术发展进步的当下，超声探伤技术中还衍生出了智能探伤方法，需要人才具备对相关技术的操作能力，做好创新研究工作。

2在无损检测中应用超声探伤技术的基本原则

2.1要规范工作流程

超声探伤技术的探测效率高、范围广，有较高的应用价值和良好的发展前景。不过，在实际使用这项技术时，必须要保证工作人员有实践操作经验，能了解技术的原理，应按照规定的流程有序完成每步操作，操作时要小心谨慎，细心发现问题，这是影响探测准确性的关键因素，要求工作人员引起重视。由于人耳无法直接接收超声波信息，还要保证基础设施完善，提前做好设备试运行工作，为探测工作的安全与稳定提供基础保障。

2.2要遵循适应性原则

由于探伤范围比较广，各种需要探伤的物品材质不同、体型大小不同，还有些物品具有结构复杂的特点，因此决定使用超声探伤技术，在不破坏物品使用性能的基础上展开探伤工作，必须要遵循适应性原则。可以根据常见的探伤技术类型及特点，进行对比分析，从中选择合适的技术方法，这也是降低检测工作难度的关键前提。

2.3不能破坏被检测物体

使用超声探伤技术必须遵循无损检测工作的规定，不能对物体造成不可逆的损害。从超声波的特点来看，有很多物体会吸收声波，这是工作人员在优化检测方案，提升检测效果时，应关注的重点问题之一。应当将相关工作要求融入管理机制当中，对人才的技术、设备操作行为进行严格、全面的管理。

3超声探伤技术在轨道及车辆无损检测中的实际应用要点

3.1钢轨检测

铁路出行方式是人们日常生活中使用频率最高的一种方法，而火车、动车都是属于有轨车辆，特点是要在提前建设好的轨道上按照既定的路线运行。为了降低轨道的检修成本，提高轨道的耐久性，在进行轨道建设工作时，施工人员会选择使用钢材。为了避免轨道在使用过程中出现裂纹、压溃等质量问题，带来使用安全隐患，必须要在不移动钢轨、不损坏钢材料结构的前提下，完成探伤工作。以使用超声探伤技术为例，需要让设备探头与钢轨表面接触，向钢轨内部发射声波信号。一般信号在遇到内部有缺陷的位置时，会反射信号。如果没有缺陷，则信号会直接穿过钢轨，不会发生信号反射的情况。基于此，工作人员只需要记录作业面出现反射信号的位置，根据反射的时间就可以计算内部缺陷与探测面之间的距离。

3.2车轮检测

车轮是车辆稳定、安全运行的基础零部件，而且车轮长期在地面上碾压，磨损频率高。因此，检修人员在进行车辆保养、维修等工作时，需要将侧重点放在对车轮的探伤检测工作上。为了保证检测任务结束后，该车轮还可以继续投入使用，应当采用无损检测法。注意分别对轮辋和轮胎进行检测，以轮辋为例，主要是观察这个零部件是否会出现裂纹。一般需要进行模拟试验，在样板轮上进行打孔和刻槽，模拟缺陷问题，研究解决对策。并且应将超声探测装置的探头放置在车轮边缘处，选择合适的超声探伤技术类型，对不同种类的轮辋缺陷展开探测工作。比如，对声波信号进行相位补偿时，需要使用相控阵。其分为纵波探测和横波探测两种方法。在周向、径向的缺陷问题上，不适宜使用横波探测的方法，并要确定探头的放置位置。而针对轴向缺陷，则可以根据实际情况灵活选择使用纵波或横波探测，关键要记录好探测时所获得的参数信息。

4超声探伤技术在建筑工程领域无损检测中的实际应用要点

4.1结构强度

在建筑物施工完成后，应进行一次全面的无损检测工作，以判断建筑物的质量是否达标，做好安全隐患排查工作。与此同时，在日常实际使用建筑物时，也要定期进行无损检测，方便第一时间发现建筑物的安全风险，并及时采取有效措施处理问题。以混凝土结构为例，建筑施工时经常以混凝土作为建筑物的基础原材料，进行墙体、梁柱的浇筑施工工作。在检测环节中，应当根据建筑物的使用要求，对混凝土结构的整体强度等级进行检测。一般工作人员比较关注的是混凝土的抗压能力，结合工作经验来分析，使用超声波穿透混凝土时，混凝土的弹性模量大小，将直接影响声波传递速度。一般模量越小，传递速度越慢，成正相关的关系，可构建数学模型，直观地观察出声波变化情况。此外，为了保障耦合效果符合无损检测要求，应当先清洁混凝土结构表面，保证作业面平整，还可以尝试使用耦合剂，避免探伤结果受到其他因素的影响，降低结构强度检测效果。

4.2结构厚度

建筑工程施工工作不仅会对建筑结构的使用质量进行严格的管理，还会根据设计方案的相关要求，科学控制结构厚度。在厚度的检测工作中，也可以使用超声探伤技术。结合该技术的原理来看，最简单的方法就是：通过声波的反射情况来精准确定结构厚度。通常当声波从一种固体中穿过，进入另一种固体当中，声波波形会发生不同的变化。具体操作时，要充分考虑到声阻抗率的数据变化情况。常见做法是在建筑结构的同一个作业面上的不同位置点，设置2个探测头，让一个探测头发出的声波信号通过折射、反射等方式，发送到另一个探测头上，利用三角关系原理，结合2个探头的距离和声波折射的长度、角度，完成垂直高度的计算。最终精准获得结构的厚度数据，将实际数据与设计数据相对比，判断施工误差。

4.3焊接缝隙

建筑结构施工建设工作中会使用许多金属材料，根据建筑框架造型特点，还会涉及到对材料的切割和焊接处理工艺。因此，每个焊接点的连接情况，就是施工人员在质量管理工作中需要关注的重点问题。新时期，应用超声探伤技术可以进行焊接缝隙的有效探测。首先，工作人员要了解常见的焊接质量问题种类及特点。其次，要对超声技术进行合理的选择。比如，可以使用脉冲回波的方式，完成焊接点是否存在缝隙的探测工作。也可以使用相控阵，并配合成像技术，完成对焊接位置的缺陷检测。尤其是在地下管道安装工作中，可以应用该方法来全面检查管道是否存在裂纹、渗漏等情况，应做好对成像图的分析。完成探测任务后，能够预估材料的使用寿命，为及时更换新的材料提供参考数据，保障建筑物框架结构、地下管道的使用价值能够得到充分发挥。

5超声探伤技术在其他领域无损检测中的实际应用要点

5.1复合材料检测

在材料生产制造工作中，相关企业会根据市场对各种材料的使用需求，加工制作复合材料。以复合棒材为例，在生产过程中进行无损检测工作时，应用频率较高的是电磁超声检测技术，与脉冲回波的方式相比，这种技术主要利用电磁感应原理，对材料表面和内部进行区域划分，分别展开缺陷检测工作。可使用蛇形线圈，控制好两端的绕组方向和电流方向。在实际遇到缺陷后，要将形成的电磁波扫描出来，通过图形来可视化地分析缺陷的具体情况，有序开展缺陷修复工作。

5.2高温设备检测

电磁超声检测技术能进行高温检测，对于一些高温压力管道也有良好的检测效果。因此，在很多新能源存储、运输等工作中，针对设备容器的质量问题，可以使用这种检测技术。其特点是不会与设备直接接触，对被检测物体的表面光滑度没有较高要求。但是，工作时需要使用电能，应着重考虑换能效率方面的问题。

6 结语

常见超声波探伤方法主要是通过脉冲回波设备，向物体当中发射声波，根据声波折射、反射情况完成探伤任务，也可以使用电磁超声检测技术。具体进行钢轨、车轮质量检测，建筑物结构强度、厚度、焊接缝隙检测，以及复合材料、高温设备检测工作时，要保障基础设施健全，科学确定设备探头的摆放位置，做好作业面的清洁处理工作。大多数情况下，合理使用耦合剂是提高探测效果的有效方法。注意提升人才的创新意识及专业能力，保障人才能够灵活应用设备、技术，实现无损检测工作目标。

参考文献

[1]李庆晴.超声微锻造辅助激光增材制造GH3039合金组织与力学性能[D].南昌：南昌大学，2021.

[2]周山.基于声学的陶瓷结构缺陷检测方法研究[D].唐山：华北理工大学，2021.

[3]张哲语.超声波探伤技术在钢结构无损检测中的应用[J].冶金管理，2021（13）：45-46.

[4]尚國文.超声无损检测技术在金属材料焊接成型中的应用探究[J].中国金属通报，2021（6）：202-203.

[5]魏明贤，邬冠华，王俊涛，等.激光焊缝无损检测技术研究现状[J].无损探伤，2022，46（1）：25-30.

[6]左鹏.探讨超声探伤技术在无损检测中的应用[J].电子元器件与信息技术，2021，5（8）：65-66.