超声波检测中对缺陷的定性分析 超声波检测技术中评定缺陷的三大关键内容是：缺陷的定位、定量和定性。目前，超声波检测技术中对缺陷的定位和定量的研究已比较成熟，然而对缺陷的性质却很少进行评定（超声波检测标准中要求对缺陷进行定位和定量评定，但对缺陷的定性评定由于较困难而未作要求）。这是由于缺陷对超声波的反射特性取决于缺陷的取向、几何形状、相对于超声波传播方向的长度和厚度、缺陷表面的粗糙度、缺陷的内含物以及缺陷的性质和种类等诸多因素而难以准确定性。在实际检测中，由于难以判明缺陷的性质，往往会对一些含有非危险性缺陷的产品进行返修而造成浪费，同时也会忽视一些产品中含有的危险性缺陷（如裂纹），导致其服役过程中存在安全隐患。这样，就使得在超声波检测中对缺陷的定性分析显得尤为重要1。 1缺陷的定性分析 根据超声波的基础理论知识，结合在超声波实践检测工作中对缺陷的定性分析方面的经验体会，认为超声波检测中常用的缺陷定性评定方法主要有以下几种。 1.1波形判断法 目前，超声波检测中应用最广泛的是A型显示脉冲检测仪，通过长期的超声波检测实践及对材料、制造工艺的充分了解，通过对检测中发现的缺陷进行解剖、分析、验证，以积累经验，可以从显示屏上显示的缺陷回波的静态和动态波形，起波速度，回波前沿的陡峭程度与回波后沿的下降斜度，波峰形状，回波占宽，移动探头时缺陷回波的波幅、位置、数量及包络形状，多次反射底波的次数与波幅的下降规律，底波高度的损失情况等等；再根据缺陷在被检工作中的位置，分布状况，缺陷的当量大小，延伸情况，结合具体的材料特点、工艺及超声波的基础理论知识作出综合判断，达到较准确地评估缺陷的性质或种类。以下是一些焊缝中常见缺陷的回波特征。 1）气孔 气孔的回波起波速度快，波幅较低，用探头围绕该缺陷检测时可发现其回波具有点状缺陷的特点，无延伸长度。 2）夹渣 夹渣的回波位置无规律，波形较紊乱，移动探头时回波波形变化相对迟缓，反射率较低，起波速度较慢，波峰较园钝，后沿斜率不大，回波占宽较大，当探头声束改变对其延伸方向的垂直度时，波幅变化不太显著，回波表现为形状不规则的长条形缺陷特征。 3）未焊透 未焊透有中间未焊透和根部未焊透，特别是对于根部未焊透，其回波的起波速度较快，反应强烈，在焊缝两侧探查都能发现，且反射波幅大致相同。沿焊道方向移动探头时，可见其有一定延伸长度和位置且回波高度变化不显著，有规则形状的长条形缺陷特征，当声束相对其延伸方向改变角度时，回波的波幅迅速降低。4）未熔合 未熔合有层间未熔合、坡口未熔合、根部未熔合，探头移动时，未熔合的回波波形较稳定，从两侧探测时反射波幅不同，有时只能从一侧探到，这是由于未熔合部位两侧形状差别大，因此反射波的方向和强度有很大的差别。 5）裂纹 由于裂纹型缺陷的内含物多有气体存在，与基体材料声阻抗差异大，故裂纹的超声波回波反射率高，起波速度快，回波前沿陡峭，波峰尖锐，回波后沿斜率很大，探头扫查时可见其有一定延伸长度，在裂纹两端起波迅速，消失也迅速。 1.2相位判别法 超声波的声压反射率公式： RP=（Z2cos-Z1cos）/（Z2cos+Z1cos）其中：Z1为第一介质（被检材料）的声阻抗；Z2为第二介质（缺陷）的声阻抗；为入射角；为反射角；当声波垂直入射时：cos=cos=1则：RP=（Z2-Z1）/（Z2+Z1）根据上述公式，超声波在被检材料中投射到缺陷上时，界面上超声反射的大小取决于两者的声阻抗差，当Z2Z1时，反射波与入射波的相位相同。因此，可以利用回波与入射波的相位关系识别缺陷种类。 如图1所示：缺陷声阻抗（钨、钼等夹杂物）大于金属基体的声阻抗，缺陷回波与底波相位相反。 如图2所示：缺陷声阻抗（裂纹、非金属夹杂物）小于金属基体的声阻抗，缺陷回波与底波相位相同。 1.3测定回波判别法持续时间t2和脉冲后沿的下降时间t3以分析判断缺陷性质的方法。如图3所示： 示波屏首先以时间定标（可以用已知声速的试块来实现），在测试时应使缺陷回波高度为100%满刻度，然后读取90%满刻度、20%满刻度线与回波包络线交点所对应的t1、t2和t3。 对于裂纹类缺陷，其回波t1小，而t2则比非平面缺陷的t2要小；对于疏松夹杂类缺陷，由于缺陷周围不规则界面的弥散特性，使得回波t3较大，其t1和t2也比裂纹类的缺陷要大。 测定缺陷回波法与波形判断法判断含气体的裂纹类缺陷（回波前沿陡峭，回波占宽小，回波后沿斜率大）的特点是相应的，但用测定缺陷回波法可以更准确地判断缺陷的性质。超声波检测中对缺陷的定性分析还有一些其它方法。如根据缺陷回波的频谱包络形状与缺陷几何形状及取向，以及测得的缺陷尺寸与其对超声波长的比值密切相关，通过向缺陷发射宽频带窄脉冲波并对接收到的回波信号的频谱进行分析从而判断缺陷种类和性质，另外还有超声全息技术和利用计算机处理缺陷回波信 在波形判别经验的基础上，通过测定缺陷回波脉冲前沿的上升时间t1,脉冲号的办法，均能有效地对缺陷性质进行判别。 超声波检测技术对缺陷定性分析方法的可行性与可靠性研究，已由于生产发展的急切需要，特别是技术的发展，已越来越强调断裂力学的重要性，并进一步提出了损伤容限设计的概念而越来越受到重视。