钢轨探伤——任务2.7 缺陷的定位定量分析.pptx

项目二钢轨探伤仪的运用及性能检测任务2.7缺陷的定位定量分析

超声波探伤方法缺陷的定位缺陷的定量

定位定量分析

提高伤损的检出能力并对缺陷做出正确的定位定量分析，是钢轨探伤工作的重要内容，也是钢轨探伤人员业务能力的具体体现。在钢轨探伤中，0°、37°和70°探头对缺陷定位定量的方法有什么不同呢？每一种探头在定位定量分析中该如何应用？本节内容根据不同探头探伤的原理和波型来学习如何对缺陷进行定位定量分析。

超声波探伤方法超声波探伤方法可按原理、波型、显示方式等多个角度来对其进行分类。1.按原理分类超声波探伤方法按原理可分为穿透法、脉冲反射法、衍射时差法（TOFD）等。我们主要介绍穿透法和脉冲反射法。

超声波探伤方法（1）穿透法它是最早采用的超声波探伤法，也叫透射法。

超声波探伤方法（1）穿透法先将两个探头分别置于被测工件的两个相对面，一个探头发射超声波，超声波即透射过被测工件而被另一面的探头所接受，若被测件内有缺陷存在，由于缺陷可引起超声波的衰减，因此透射过的超声波的能量减少。根据能量减少的程度可判断缺陷的大小。

超声波探伤方法（1）穿透法穿透法分为：连续穿透法、脉冲穿透法两种。脉冲穿透法的优点是：不存在探测盲区，判定缺陷方法简单，适用于连续的自动化探测较薄的工件。缺点是：探伤灵敏度低，分辨率差，不能确定缺陷的深度位置，一般需要专用的探头夹持装置。

超声波探伤方法（2）脉冲反射法超声波以持续极短的时间发射脉冲到被检工件内，当遇到缺陷和底面就会产生反射，根据反射波的情况来检测试件缺陷的方法称为脉冲反射法。是目前应用最广泛的一种超声波探伤法，探伤结果一般用A型显示。脉冲反射法可分为：垂直探伤法、斜角探伤法两种。

超声波探伤方法①垂直探伤法使超声波垂直进入工件进行探伤的方法称为垂直探伤法。如图3-1-2所示，当被测工件无缺陷时，示波屏上只有始波（T）和底波（B），当被测件中有小缺陷时，示波屏上除始波和底波外，还有缺陷波（F），当被测件中的缺陷大于声束直径时，示波屏幕上只有始波和缺陷波，底波消失。

超声波探伤方法②斜角探伤法使超声波以一定入射角（大于0o）进入工件，超声波以与探测面成一定角度的传播方式进行探伤的方法，称为斜角探伤法。如图3-1-3所示，当被测工件无缺陷时，示波屏上只有始波（T），当被测件中有缺陷时，示波屏上除始波外，还有缺陷波（F）。

超声波探伤方法③衍射时差法衍射时差法（简称TOFD）是利用缺陷部位的衍射波信号来检测和测定缺陷尺寸的一种超声检测方法，通常使用纵波斜探头，采用一发一收模式。缺陷处的衍射现象如图1－47所示。

超声波探伤方法③衍射时差法TOFD方法一般将探头对称分布于焊缝两侧。在工件无缺陷部位，发射超声脉冲后，首先到达接收探头的是直通波，然后是底面反射波。有缺陷存在时，在直通波和底面反射波之间，接收探头还会接收到缺陷处产生的衍射波，如图1－48所示。除上述波外，还有缺陷部位和底面因波型转换产生的横波，因为声速小于纵波，因而一般会迟于底面反射波到达接收探头。

超声波探伤方法③衍射时差法主要优点：缺陷的衍射信号与缺陷的方向无关，缺陷检出率高；超声波束覆盖区域大；缺陷高度测量精确；实时成像，快速分析；缺陷的定量不依赖于缺陷的回波幅度；快速、安全、方便。局限性：由于TOFD的直通波和底面反射波均有一定的宽度，处于此范围的缺陷波难以被发现，因此在扫查面和底面存在几毫米的表面盲区；TOFD信号较弱，易受噪声影响；倾向于“过分夸大”中下部缺陷和部分良性缺陷，比如气孔、夹层等；TOFD数据分析对检测人员要求高。

超声波探伤方法2.按波型分类超声波探伤方法按波型可分为纵波法、横波法、表面波法、板波法、爬波法等。重点介绍纵波法和横波法。

超声波探伤方法（1）纵波法利用纵波进行工件缺陷探伤打的方法称为纵波法，通常垂直探伤法就属此类。它在板材、锻件、铸件、复合材料等探伤中广泛应用，本节探伤原理分类中介绍了利用纵波的脉冲反射式垂直探伤法，它属于一次脉冲反射法。此外还有多次脉冲反射法，该法是以多次底面脉冲反射信号为依据进行探伤的一种方法。

超声波探伤方法（1）纵波法当工件内无缺陷时，在荧光屏上将显示底波的多次反射，并随着声波往复多次,底波的幅度逐次递减。当工件内有较小缺陷时，每次反射底波前，同时显示缺陷波。缺陷比较大遮挡了整个发射声束，荧光屏上显示缺陷的多次反射波。缺陷愈严重，衰减愈大，底面回波愈少。反射波的次数与发射声波的能量、缺陷的位置有关，在钢轨探伤中，用0o探头发现轨头至下颚间的水平裂纹常有这样的显示。

超声波探伤方法（2）横波法利于横波进行工件缺陷的探伤方法称为横波法，横波探伤法，如图3-1-5所示。探头晶片入射角大于第一临界角而小于第二临界角，被测件中只有折射横波。

超声波探伤方法（3）表面波法利用表面波进行探伤