《超聲波檢測(cè)概述》課件

超聲波檢測(cè)概述無(wú)損檢測(cè)的重要方法廣泛應(yīng)用于工業(yè)質(zhì)量控制目錄1基礎(chǔ)知識(shí)超聲波檢測(cè)簡(jiǎn)介超聲波物理基礎(chǔ)2技術(shù)與應(yīng)用檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)方法應(yīng)用領(lǐng)域3規(guī)范與發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范新技術(shù)發(fā)展第一章：超聲波檢測(cè)簡(jiǎn)介定義利用超聲波探測(cè)材料內(nèi)部缺陷的無(wú)損檢測(cè)方法特點(diǎn)無(wú)損傷、高精度、應(yīng)用廣泛基本流程什么是超聲波檢測(cè)？定義利用頻率高于20kHz聲波在介質(zhì)中傳播的特性進(jìn)行檢測(cè)目的探測(cè)材料內(nèi)部缺陷、測(cè)量厚度、評(píng)估材料性質(zhì)方式超聲波檢測(cè)的歷史發(fā)展11940年代首次將超聲波用于金屬缺陷檢測(cè)21950-1960年代A型掃描技術(shù)成熟，開(kāi)始工業(yè)應(yīng)用31970-1980年代B型和C型掃描出現(xiàn)，數(shù)字化技術(shù)引入41990年代至今相控陣技術(shù)發(fā)展，檢測(cè)設(shè)備小型化、智能化超聲波檢測(cè)的基本原理發(fā)射探頭將電能轉(zhuǎn)換為超聲波能量傳播超聲波在介質(zhì)中按聲學(xué)規(guī)律傳播反射遇界面或缺陷產(chǎn)生回波接收探頭接收回波并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)超聲波檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)無(wú)損性不破壞被檢測(cè)物體結(jié)構(gòu)高靈敏度可檢測(cè)微小缺陷精確測(cè)量能準(zhǔn)確定位缺陷位置和尺寸適用性廣適用于多種材料和構(gòu)件超聲波檢測(cè)的局限性表面狀態(tài)影響粗糙表面影響聲波耦合效果幾何形狀制約復(fù)雜形狀部件檢測(cè)困難操作技能要求高需專業(yè)人員進(jìn)行檢測(cè)與結(jié)果分析聲波盲區(qū)存在表層缺陷檢測(cè)困難第二章：超聲波的物理基礎(chǔ)波動(dòng)理論超聲波傳播的理論基礎(chǔ)聲學(xué)特性聲速、阻抗、衰減等參數(shù)測(cè)量原理反射、折射、散射等現(xiàn)象超聲波的定義和特性頻率特性頻率高于20kHz的機(jī)械波波長(zhǎng)特性波長(zhǎng)短，分辨率高指向性方向性好，能量集中穿透能力可在多種材料中傳播超聲波的產(chǎn)生和傳播產(chǎn)生方式壓電效應(yīng)磁致伸縮效應(yīng)電磁聲學(xué)效應(yīng)傳播方式縱波（壓縮波）橫波（剪切波）表面波（瑞利波）蘭姆波超聲波在材料中的傳播特性材料類型聲速范圍(m/s)聲阻抗(kg/m2s)鋼鐵5900-610045.7×10?鋁6300-640017.0×10?銅4700-500041.6×10?水14801.48×10?空氣3430.0004×10?聲波的反射和折射反射定律入射角等于反射角聲阻抗差異越大，反射越強(qiáng)折射定律遵循斯涅爾定律入射角正弦值與聲速成比例反射系數(shù)R=(Z?-Z?)/(Z?+Z?)Z為聲阻抗聲波的衰減和散射衰減原因吸收損耗散射損耗輻射損耗影響因素材料性質(zhì)頻率高低溫度變化晶粒大小第三章：超聲波檢測(cè)設(shè)備主機(jī)系統(tǒng)信號(hào)發(fā)生、接收和處理探頭裝置超聲波發(fā)射和接收耦合劑確保聲波良好傳遞標(biāo)準(zhǔn)試塊設(shè)備校準(zhǔn)和性能驗(yàn)證超聲波探頭的類型和選擇直束探頭、斜束探頭、雙晶探頭、相控陣探頭、浸沒(méi)式探頭選擇依據(jù)：頻率、尺寸、形狀、波型、檢測(cè)需求超聲波檢測(cè)儀器的組成發(fā)射部分產(chǎn)生高頻電脈沖接收部分接收回波信號(hào)并放大顯示部分將信號(hào)轉(zhuǎn)換為可視化波形控制部分參數(shù)調(diào)節(jié)和功能選擇數(shù)字式超聲波檢測(cè)儀0.01mm測(cè)量精度可達(dá)毫米級(jí)以下500MHz采樣頻率高速數(shù)據(jù)采集1TB存儲(chǔ)容量大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)10h電池續(xù)航連續(xù)工作時(shí)間相控陣超聲波檢測(cè)設(shè)備多元素探頭64-128個(gè)獨(dú)立可控壓電元件電子掃查無(wú)需移動(dòng)探頭即可改變角度和焦點(diǎn)成像能力實(shí)時(shí)二維、三維圖像顯示數(shù)據(jù)處理強(qiáng)大的后處理和分析功能便攜式超聲波檢測(cè)設(shè)備超聲波測(cè)厚儀小巧輕便，專用于厚度測(cè)量手持式探傷儀通用型缺陷檢測(cè)設(shè)備平板式掃查儀帶彩色大屏幕，功能全面第四章：超聲波檢測(cè)方法脈沖反射法利用缺陷回波進(jìn)行檢測(cè)透射法測(cè)量聲波透過(guò)能量2共振法分析材料共振頻率相控陣技術(shù)多元素探頭電子掃查4脈沖反射法發(fā)射超聲脈沖探頭發(fā)射短時(shí)超聲波波在介質(zhì)中傳播遇到缺陷或背壁產(chǎn)生反射接收反射波同一探頭或接收探頭接收信號(hào)分析處理根據(jù)回波時(shí)間和強(qiáng)度判斷缺陷透射法基本原理測(cè)量通過(guò)試件的超聲波能量減弱程度利用發(fā)射探頭和接收探頭分別置于試件兩側(cè)應(yīng)用特點(diǎn)適合檢測(cè)層狀缺陷對(duì)薄板材料檢測(cè)效果好無(wú)法確定缺陷深度需雙面可接觸共振法原理當(dāng)試件厚度為半波長(zhǎng)整數(shù)倍時(shí)產(chǎn)生共振通過(guò)掃頻找到共振頻率測(cè)量厚度特點(diǎn)精度高，適合精密測(cè)量主要用于薄壁構(gòu)件應(yīng)用薄板厚度測(cè)量材料彈性模量測(cè)定相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)傳統(tǒng)超聲波相控陣技術(shù)導(dǎo)波超聲檢測(cè)技術(shù)長(zhǎng)距離傳播可沿構(gòu)件表面?zhèn)鞑?shù)十米全體積檢測(cè)能探測(cè)整個(gè)橫截面隔熱層檢測(cè)可穿透絕緣層檢測(cè)管道高效率單點(diǎn)檢測(cè)長(zhǎng)距離區(qū)域第五章：超聲波檢測(cè)的應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)制造材料、焊縫、鑄件檢測(cè)土木建筑混凝土、鋼結(jié)構(gòu)評(píng)估交通運(yùn)輸航空、鐵路、船舶檢測(cè)能源化工管道、容器、核設(shè)備檢測(cè)醫(yī)療保健診斷成像、治療應(yīng)用金屬材料和構(gòu)件檢測(cè)鑄件檢測(cè)氣孔、縮孔、夾雜物內(nèi)部裂紋、冷隔鍛件檢測(cè)內(nèi)部裂紋、偏析組織不均勻性板材檢測(cè)層狀缺陷、分層厚度測(cè)量焊縫檢測(cè)檢測(cè)缺陷類型氣孔、夾渣、未熔合、未焊透、裂紋測(cè)量缺陷尺寸利用超聲波衍射時(shí)差測(cè)量精確尺寸評(píng)定焊縫質(zhì)量根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)判定焊縫是否合格復(fù)合材料檢測(cè)檢測(cè)目標(biāo)分層缺陷脫粘區(qū)域孔洞和夾雜纖維斷裂樹(shù)脂貧富區(qū)檢測(cè)技術(shù)C掃描成像相控陣檢測(cè)導(dǎo)波檢測(cè)脈沖回波法建筑工程檢測(cè)混凝土檢測(cè)強(qiáng)度評(píng)估、內(nèi)部缺陷、裂縫深度測(cè)量樁基檢測(cè)完整性、長(zhǎng)度、缺陷評(píng)估路面檢測(cè)厚度測(cè)量、空洞探測(cè)、結(jié)構(gòu)評(píng)估鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)焊縫質(zhì)量、腐蝕程度評(píng)估壓力容器和管道檢測(cè)1在線檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行中進(jìn)行檢測(cè)2腐蝕監(jiān)測(cè)厚度減薄、點(diǎn)蝕、剝落3裂紋檢測(cè)應(yīng)力腐蝕裂紋、疲勞裂紋4焊縫評(píng)估焊接質(zhì)量和完整性檢查航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用飛機(jī)結(jié)構(gòu)件檢測(cè)、發(fā)動(dòng)機(jī)葉片檢測(cè)、復(fù)合材料構(gòu)件檢測(cè)、火箭零部件檢測(cè)核電站設(shè)備檢測(cè)1反應(yīng)堆壓力容器焊縫完整性、埋藏缺陷檢測(cè)2熱交換器管束管壁減薄、腐蝕損傷評(píng)估3主管道系統(tǒng)疲勞裂紋、應(yīng)力腐蝕裂紋4堆內(nèi)構(gòu)件輻照損傷、應(yīng)力腐蝕評(píng)估鐵路和交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用鋼軌探傷實(shí)時(shí)檢測(cè)鋼軌內(nèi)部缺陷車輪檢測(cè)發(fā)現(xiàn)車輪裂紋和疲勞損傷車軸檢測(cè)檢測(cè)軸內(nèi)缺陷和裂紋石油化工行業(yè)的應(yīng)用儲(chǔ)罐底板檢測(cè)腐蝕減薄和點(diǎn)蝕評(píng)估管道完整性評(píng)估在役檢測(cè)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)反應(yīng)釜和換熱器壁厚測(cè)量和缺陷檢測(cè)高溫高壓設(shè)備蠕變損傷和材料退化評(píng)估醫(yī)療超聲檢測(cè)產(chǎn)科心臟腹部血管其他第六章：超聲波檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法和程序的統(tǒng)一規(guī)定評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)缺陷分級(jí)和驗(yàn)收準(zhǔn)則人員標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)人員資格和認(rèn)證要求設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)儀器性能和校準(zhǔn)要求國(guó)際超聲波檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)類別代表標(biāo)準(zhǔn)適用范圍ISO標(biāo)準(zhǔn)ISO16810,ISO16811通用原則和方法ASME標(biāo)準(zhǔn)ASMEBPVCSectionV壓力容器與鍋爐ASTM標(biāo)準(zhǔn)ASTME164,E213各類材料和產(chǎn)品EN標(biāo)準(zhǔn)EN10160,EN14127歐洲地區(qū)應(yīng)用中國(guó)超聲波檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12604超聲檢測(cè)方法GB/T6402焊縫超聲波檢測(cè)GB/T7233鍛件超聲波檢測(cè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB/T47013承壓設(shè)備JB/T4730壓力容器TB/T2102鐵路車軸行業(yè)特定的超聲波檢測(cè)規(guī)范核電行業(yè)RSE-M,RCC-M,ASMEXI更嚴(yán)格的檢測(cè)要求和評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)航空航天AMS-STD-2154,AITM對(duì)復(fù)合材料和特殊合金的特殊規(guī)定石油天然氣API650,ANSI/API1104針對(duì)管道和儲(chǔ)罐的專用標(biāo)準(zhǔn)超聲波檢測(cè)報(bào)告的編寫(xiě)基本信息委托方、檢測(cè)對(duì)象、日期、地點(diǎn)、人員檢測(cè)參數(shù)儀器型號(hào)、探頭參數(shù)、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)結(jié)果缺陷位置、尺寸、類型、分布結(jié)論評(píng)定根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)判定合格性，提出建議超聲波檢測(cè)的質(zhì)量控制設(shè)備校準(zhǔn)使用標(biāo)準(zhǔn)試塊定期校準(zhǔn)設(shè)備性能人員資質(zhì)確保檢測(cè)人員持證上崗程序?qū)徍藱z測(cè)程序符合標(biāo)準(zhǔn)要求結(jié)果驗(yàn)證通過(guò)抽檢和比對(duì)驗(yàn)證結(jié)果可靠性第七章：超聲波檢測(cè)技術(shù)的新發(fā)展全聚焦技術(shù)、非線性超聲、激光超聲、電磁聲波、空氣耦合超聲全聚焦技術(shù)（TFM）技術(shù)原理利用全矩陣數(shù)據(jù)采集，將聲場(chǎng)聚焦到每個(gè)像素點(diǎn)通過(guò)算法處理實(shí)現(xiàn)高分辨率成像技術(shù)優(yōu)勢(shì)成像分辨率高缺陷識(shí)別準(zhǔn)確缺陷表征能力強(qiáng)適用于復(fù)雜幾何形狀非線性超聲檢測(cè)技術(shù)基本原理材料微觀損傷導(dǎo)致聲學(xué)非線性參數(shù)變化檢測(cè)高次諧波和混頻分量應(yīng)用優(yōu)勢(shì)能檢測(cè)早期損傷對(duì)微裂紋和疲勞敏感主要應(yīng)用疲勞損傷評(píng)估輻照損傷檢測(cè)復(fù)合材料界面檢測(cè)激光超聲檢測(cè)技術(shù)激光產(chǎn)生超聲脈沖激光產(chǎn)生熱彈性效應(yīng)超聲波傳播在被檢材料中傳播并與缺陷相互作用激光干涉接收利用激光干涉技術(shù)接收表面振動(dòng)信號(hào)處理分析計(jì)算機(jī)分析處理獲取缺陷信息電磁聲波檢測(cè)技術(shù)（EMAT）0mm耦合距離無(wú)需耦合劑，可隔空檢測(cè)600°C工作溫度可在高溫環(huán)境下工作100m/s檢測(cè)速度適合高速在線檢測(cè)3mm最小缺陷典型檢測(cè)靈敏度空氣耦合超聲檢測(cè)技術(shù)非接觸檢測(cè)不接觸被檢物體表面無(wú)污染不使用耦合劑，適合特殊材料高靈敏度專用換能器提高信噪比廣泛適用適合蜂窩結(jié)構(gòu)和復(fù)合材料第八章：超聲波檢測(cè)數(shù)據(jù)分析波形分析A掃描、B掃描、C掃描圖像處理濾波、增強(qiáng)、重構(gòu)缺陷表征尺寸、位置、類型判定3評(píng)估與報(bào)告結(jié)果判定、缺陷評(píng)級(jí)A掃描、B掃描和C掃描A掃描波幅-時(shí)間顯示，一維信息B掃描深度-位置剖面圖，二維斷面C掃描平面缺陷分布圖，俯視圖像超聲波檢測(cè)圖像處理技術(shù)濾波處理去噪、平滑、消除偽信號(hào)對(duì)比度增強(qiáng)提高圖像清晰度和分辨率邊緣檢測(cè)提取缺陷邊界和輪廓三維重構(gòu)重建缺陷的三維形態(tài)缺陷尺寸測(cè)量和定位反射體尺寸(mm)回波高度(dB)誤差率(%)人工智能在超聲波檢測(cè)中的應(yīng)用智能決策自動(dòng)評(píng)定缺陷等級(jí)深度學(xué)習(xí)缺陷特征提取與分類模式識(shí)別識(shí)別典型缺陷特征數(shù)據(jù)挖掘從大量檢測(cè)數(shù)據(jù)中獲取規(guī)律超聲波檢測(cè)結(jié)果的解釋和評(píng)估1信號(hào)識(shí)別區(qū)分缺陷信號(hào)和干擾信號(hào)2缺陷表征確定缺陷類型、尺寸、位置和形態(tài)3危害評(píng)估分析缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)完整性的影響4合格判定根據(jù)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定檢測(cè)結(jié)果第九章：超聲波檢測(cè)人員培訓(xùn)與資格認(rèn)證基礎(chǔ)培訓(xùn)理論知識(shí)和基本操作實(shí)踐訓(xùn)練設(shè)備操作和檢測(cè)技能資格考核筆試和實(shí)際操作考核持證上崗獲得資格證書(shū)并定期復(fù)審超聲波檢測(cè)人員的分級(jí)1三級(jí)人員技術(shù)管理、程序編制、培訓(xùn)指導(dǎo)2二級(jí)人員獨(dú)立檢測(cè)、結(jié)果評(píng)定、報(bào)告編寫(xiě)3一級(jí)人員按程序操作、收集數(shù)據(jù)、初步判斷超聲波檢測(cè)人員的培訓(xùn)體系培訓(xùn)項(xiàng)目一級(jí)二級(jí)三級(jí)理論學(xué)時(shí)40