現(xiàn)場超聲波檢測操作過程中的易誤之處分析

肖成珺 趙俊生

摘要：超聲檢測結(jié)果的正確性和有效性，不僅取決于所采用的技術(shù)和裝備的先進(jìn)水平，更是依賴于檢測人員的技能水平、判斷能力和動手操作能力，如檢測人員對儀器工作性能的熟練程度，DAC曲線的校正以及耦合處理和傳輸修正等。因此，辨識和挖掘在超聲檢測操作過程中操作人員應(yīng)具備的業(yè)務(wù)素質(zhì)和易影響檢測結(jié)果的操作失誤，對提升超聲檢測結(jié)果的正確率具有重要意義。

關(guān)鍵詞：超聲波;缺陷;誤判;無損檢測

引言：

超聲檢測（Ultrasonic Testing，UT），也叫超聲波檢測，是利用超聲波對工件的缺陷進(jìn)行檢測的一種無損檢測方法。超聲波是聲波的一種，是機(jī)械振動在彈性介質(zhì)中傳播而形成的波動，通常其波動頻率處于20到1000 kHZ，人耳不可聞。超聲波在固體中傳輸時能量損失很小，探測深度大，而且在異質(zhì)界面上會發(fā)生反射、折射現(xiàn)象，如通過金屬材料中的氣孔、裂紋、分層等缺陷（缺陷中有氣體）或夾雜有其它異質(zhì)材料的部分，通過儀器捕捉這些反射和折射的信號即可實現(xiàn)對材料缺陷的檢測。在超聲檢測實踐過程中，當(dāng)超聲波檢測儀振動的超聲發(fā)射晶片被耦合到待測工件上時，在工件內(nèi)形成超聲波，并以一定的速度向工件內(nèi)部傳播。當(dāng)超聲波遇到缺陷或工件底面時，就會引起反射，反射后的超聲波返回到晶片，并被晶片轉(zhuǎn)換為電脈沖信號在顯示器中顯示出來，從而應(yīng)用物理學(xué)原理對電脈沖信號進(jìn)行分析研究，從而實現(xiàn)對工件的宏觀缺陷檢測和辨識，明確缺陷在工件中的深度、位置和形狀。

一、被檢工件問題

焊接是特種設(shè)備制造和加工過程中不可或缺的步驟，然而制造安裝過程中對工件的焊接接頭實際型式結(jié)構(gòu)與理論型式存在一定的差異，這些型式或多或少的都會給檢測帶來影響，必須要對焊接接頭結(jié)構(gòu)型式加以重視。這也會對超聲檢測的實施提出不同的要求。

二、檢測靈敏度從實驗轉(zhuǎn)化到檢測現(xiàn)場而發(fā)生的問題

保證實驗室儀器調(diào)整的檢測靈敏度與現(xiàn)場檢測信號的評價在同一水平上進(jìn)行，這是檢測有效與否的根本問題。然而影響檢測靈敏度的因素較多，即使是精確的對工件作傳輸修正，仍然難以使之保持同一水平，如工件表面上刷涂的耦合劑薄厚不均勻，操作過程中剛開始和結(jié)束時壓力不一樣，實驗室內(nèi)校正試塊的聲速與現(xiàn)場環(huán)境中的被檢工件（材質(zhì)，溫度）聲速不同等，均會導(dǎo)致超聲檢測信號在儀器上對距離的顯示不準(zhǔn)確。

三、偽缺陷的識別

了解產(chǎn)品制造工藝的過程和潛在的缺陷的種類，對預(yù)判缺陷產(chǎn)生的位置和形狀具有重要意義，也對對檢測結(jié)果具有重要影響。缺陷的排偽識別，多產(chǎn)生在鍛件與焊縫中，管板很少遇到。因此，在所有現(xiàn)場排偽識別缺陷的辦法中，一般不推薦用手指沾油拍打工件的做法，其原因是：

1） 二次底波在返回聲程上的任意一點被觸到時，都會產(chǎn)生波幅下降，而觸摸點并非發(fā)生反射之處。

2） 橫波入射之處，用手指拍打，波幅也會下降，遇到原因不明且不可理解的回波，要考慮：○1聲程擴(kuò)散;○2反射方向改變; ○3波形轉(zhuǎn)換自第二標(biāo)記點后加上方向改變。這里將形狀反射、側(cè)面干擾、變形遲到波等不是工件的真實不連續(xù)信號統(tǒng)稱為偽缺陷。

3） 所有的偽缺陷信號不具有第二檢測位置的重復(fù)性，這是判斷偽缺陷的第一準(zhǔn)則，也是現(xiàn)場最易操作、最簡單、最有利的識別方法。真實的缺陷信號一般都具有第二方向上的重現(xiàn)性。因此，在進(jìn)行超聲檢測時，只需要把握住一次波信號進(jìn)行分析，而在焊縫檢測時，一次波信號只要出現(xiàn)在工件上的檢測范圍時，就可以認(rèn)定必有工件上的缺陷與之相對應(yīng)，若第一次波信號發(fā)生于第一標(biāo)記點及二次聲程范圍時，也存在著排偽識別認(rèn)定的問題。

4） 在第一聲程上除了聲束擴(kuò)散，形狀反射和缺陷多次反射，不會發(fā)生變形波。

在增益比較高的情況下，即使工件無缺陷，也會出現(xiàn)干擾波，這是因為縱波直探頭的聲束并非單一發(fā)射縱波，且液體介質(zhì)理論不適于固體彈性介質(zhì)，縱波直探頭也發(fā)射低振幅的橫波和斜射縱波，這是干擾波的來源。如果在第一聲程某位置上沒有值得分析的回波信號，而在第二聲程相應(yīng)位置的回波，就可以認(rèn)為它是偽缺陷波。

5） 油膜反射及爬波，表面波造成的棱角及焊道表面的反射，從屏幕所示反射波的二倍距離（按聲程折算），沿探頭前的表面上自遠(yuǎn)而近的順序抹去，就可以看到波形下降，并同時判斷發(fā)生反射的位置。

四、缺陷波形

真實存在的缺陷，都能在工件的結(jié)構(gòu)方式中找到形成原因。而假定存在的缺陷，都不具有結(jié)構(gòu)上在該處形成缺陷的可能。當(dāng)對焊接接頭結(jié)構(gòu)了如指掌時，就可以免去測量，可以參看其它教材，能對屏幕上的反射波進(jìn)行正確解釋，追根求源的程度表明檢測人員的技術(shù)水平。推薦觀察長、寬、高（厚度方向）動態(tài)波形包絡(luò)圖是確定缺陷特征的指南。

五、人員操作的情緒影響

從心理角度來講，人的感覺處理是單通道的，檢測人員在手工操作的同時，不但要觀察屏幕，注意回波的位置、波高，還要不斷變更波高區(qū)域，評價缺陷，同時處理這些涌入的信息，人的思維不能全部響應(yīng)，心理學(xué)的研究成果指出，人處理信息的速率是一定的，且隨人的個體差別很大，涌入的信息太多，不但處理結(jié)果發(fā)生失誤，還容易造成疲勞和煩躁，在人的潛意識中造成一種抵觸，這時就會發(fā)生正確和錯誤顛倒的現(xiàn)象，在長時間沒有輸入信息時，也會使人的注意力轉(zhuǎn)移分散，同樣對信息產(chǎn)生視而不見的結(jié)果。操作人員常見的易發(fā)生差錯的情況有：○1工作時間長，且環(huán)境過于單調(diào)無聲或過于嘈雜時;○2產(chǎn)生少量干擾波并且不斷變化時;○3陽光太亮，影響屏幕亮度或在高出攀附條件不好時;○4限制時間完成工作時。在人的潛意識中一旦發(fā)生工作抵觸，會首先表現(xiàn)為煩躁，因而會出現(xiàn)以下差錯：○1視誤差;○2省略探傷范圍;○3掃查距離變寬;○4標(biāo)記缺陷位置誤差;○5找不到最大反射波幅就對信號進(jìn)行評定;○6忘記調(diào)整掃查靈敏度波幅高度區(qū)分線的操作。

結(jié)語：

超聲檢測是一種最需要經(jīng)驗的一種方法，但經(jīng)驗并不僅僅來源于檢測操作的經(jīng)驗，就如射線評片的經(jīng)驗不是來源于看片的多少，而來源于對缺陷的跟蹤解刨驗證，超聲檢測的經(jīng)驗積累也來源于對缺陷的跟蹤解刨驗證，所以在缺陷返修的打磨消除過程中，有心的檢測人員會到現(xiàn)場去觀察缺陷的真實狀態(tài)，以便和自己檢測時的屏幕上的波形特征及變化特征相對照，技術(shù)的進(jìn)步由此而積累，檢測的自信心也由此而產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄭輝，林樹青.超聲檢測[M].2版北京：中國勞動社會保障出版社，2008.