1、各位超聲檢測朋友大家好！我主要從事超聲檢測儀器、探頭與試塊以及檢測方法的研究，具有近10年左右的、級人員培訓經驗。針對目前超聲檢測存在的問題，有些想法與觀點想與各位朋友進行探討。由于是個人觀點，不一定正確，望各位包涵！使用超聲波檢測任何一種工件，首先要建立起由超聲波檢測儀，超聲波探頭及試塊構成的超聲波檢測系統。檢測系統構建的是否合理，關鍵在于是否能夠在檢測之前完成掃描基線校準 、是否能夠對所用探頭進行技術指標測試、是否能夠確定檢測范圍、是否能夠確定檢測靈敏度。特種設備涉及到的鋼板、鋼管、鍛件與焊縫等類型工件中，還有相當一部分由于無法構建起完整的超聲波檢測系統，而無法實現真正意義的超聲波檢測。無

2、法正確構建起完整的超聲波檢測系統的原因是：1.部分超聲波原理或定義，并沒有在實際檢測過程中得到正確應用。2.多數型號的數字式超聲波檢測儀，雖然實現了由模擬式向數字式的轉化，也僅僅是實現了數據存儲，自動定量與定位，小型化等問題，數字式超聲波檢測儀的強大技術性能并沒有得到充分發揮。3.檢測儀器的技術指標與技術性能，超聲波探頭的制作原理，超聲波探頭種類的選擇依據與應用規則，不同類型試塊的定義與使用方法等基本概念模糊。 4.超聲波檢測的基本步驟與方法不明確。為了證明上述問題的存在，編制了190道問答題。目的是大家通過對這些題的討論，對超聲檢測方法有一個重新認識的過程，也是大家共同提高的過程。我個人認為

3、，超聲檢測教材是多人共同編寫，難免存在不完善之處。但就現在教材包含的內容，我們三級人員也不應該是現在這種技術狀態！依據多年的培訓經驗，我覺得我們級人員解決問題的能力，也就達到了50%左、右的水平！我們培訓的級人員也就達到了30%左、右的水平！我的個人觀點，一定會有很多級人員不認同，那就請各位回答一下這190道題來驗證一下。討論之前給大家舉幾個例子，大家想想看是否有道理。1.超聲波是由機械振動產生的，振動必須有力的存在，這個力是如何產生的？稱作什么力？如果連超聲波怎么來的都不清楚，我們還研究什么超聲波？2.橫波近場長度、端角反射、聚焦聲場、縱波傾斜入射、折射定律、薄層介質、縱波AVG曲線、介質散

4、射衰減系數、頻率對檢測的影響、檢測靈敏度與波長的關系、檢測區、探頭移動區等等理論，教材中都已經涉及到了，但是上述理論在實際檢測過程中是否分別得到了正確應用？3.現用教材焊縫檢測部分是寫的最完善的部分，但是探頭移動區計算公式1.25P,斜探頭K值選擇公式都出現了錯誤，我們這些級人員不是也用了幾十年嗎？4.標準要求檢測人員在不同的時間段，要對儀器的垂直線性、水平線性、靈敏度余量、動態范圍、信噪比、衰減器精度等項重要技術指標進行檢驗。這些指標如何測試？投入500元-600元，不但可以若干年，而且可以隨時隨地對儀器的上述指標進行測試，可是我們級人員有多少人會測試上述指標？5.生產超聲波檢測儀之前，不同

5、型號的儀器必須經過國家有關部門對儀器的頻帶范圍、觸發頻率、檢波方式、采樣頻率等項電氣性能進行測試，并且獲得合格的測試結論才能正式生產。這些電器指標是保證上述儀器重要技術指標的前提條件，因此我們檢測人員重點關注的應該是儀器具備哪些技術性能，那么什么是檢測儀器的技術性能？上述電氣性能既然經過了國家權威部門的鑒定認可，是什么原因還要定期對儀器的重要技術指標進行檢驗？6.平板對接焊縫檢測，需要建立起由檢測儀器、探頭、標準試塊、對比試塊構成的檢測系統。需要對掃描基線進行校準，需要對探頭K值與前沿等項技術指標進行測試后才能開始檢測。那么NB/T47013-2015標準提出的直縫焊管或容器的縱縫，內、外圓橫

6、波周向檢測是否也應該建立起檢測系統？檢測系統是否也應該進行調整？如何建立？如何調整？無論哪個行業的超聲波教材，基礎理論與通用技術部分并沒有太大的差別。如果我們重新考一次超聲級，或者是復證，如果考點是這190道題的內容，有多少人有把握順利過關呢？我們很多級人員分別是各個級考委會的培訓教師，如果我們授課時，在現有技術水平的基礎上，講清楚這些相關內容，那么超聲檢測會提高到什么水平呢？考慮到群里有上千名超聲級人員，如果每個人分別提出不同觀點，我實在沒有時間一一解答。試題一共190問，如果哪位朋友認為能夠答對90%及以上，請將答案公布在群里（在原題空白處答題，上傳到群文件，并留下聯系方式），我來以我的觀

7、點進行評判，希望各位對評判結果進行指點。因11月份的課程已經排滿，因此在10月16日至10月31日這16天以外的時間不能解答任何問題，望諒解！試題一共190問，按每問一分計算，滿分190分，答對90%及以上，最低分值為171分。為了感謝各位的積極參與，我與共同編寫“超聲檢測實用技術”一書的遼河油田檢測公司的盧盛華老師，以及北京堃興科技公司，共同出資對在2016年11月1日之前公布答案者，并且成績達到171分及以上，獎勵一超 聲 問 答 （共計190題） 編制：劉英和 盧盛華基礎部分試題一. 超聲波是由振動產生的，每一種振動形式必須在外力作用下才能發生，簡答促使聲源發生振動的外力來自何方？這種力

8、叫什么力？二超聲檢測，探頭表面與耦合劑層及被檢工件之間形成Z1Z2Z3的界面。依據薄層介質聲強透射率公式可知，聲強透射率T不但與介質的聲阻抗有關，而且與薄層介質的厚度d2及薄層介質的波長2有關。由上式可知：1.當薄層厚度d2= n2/2(n為整數)時，即2/2的整數倍，式中= 1 ，= 0，聲強透射率 T= 4Z1Z3/(Z1+Z3)2，即透射聲強與薄層的性質無關，而僅與薄層兩側介質的聲阻抗有關。2. 當薄層厚度d2=(2n+1)2/4(n為整數)時，即2/4的奇數倍，式中=0，=1，且Z2=時，聲強透射率T= =1，即超聲波完全透射。3 .當薄層厚度d22時，式中1，0，聲強透射率T4Z1Z

9、3/(Z1+Z3)2。檢測時介質的聲阻抗無法改變，頻率與薄層介質的聲速一定，則薄層介質的波長2也無法改變。簡答，如何分別實現上述1、2、3的檢測條件？三依據折射定律，當縱波由cL1cS220mm60mm采用雙晶直探頭或單晶直探頭檢測。簡答板厚45mm60mm時，是否適合雙晶直探頭檢測？原因是什么？二. 參考下圖，如果鋼板中不允許存在折疊、分層、白點與裂紋缺陷，檢測方法如何排列？三標準規定，鋼板斜探頭檢測按附錄D（標準149頁）的規定進行。依據附錄D回答以下問題：1.鋼板斜探頭檢測主要用來發現什么性質的缺陷？2.標準D.2.1條規定如下：原則上選用折射角度為450（K1）的斜探頭，晶片有效直徑一

10、般應在13mm25mm之間。也可以選用其他晶片尺寸和折射角度（K值）的探頭。問：如果選用71.570（K3）斜探頭檢測，不符合超聲波那一條基礎理論？3. 標準D.2.2條規定如下：探頭標稱頻率為2MHz5MHz。（1） 問：橫波斜探頭檢測，所能發現缺陷的大小與什么因素有關？（2） 問：如果檢測頻率為2MHz，橫波斜探頭能否有效檢測出表面深度0.5mm的裂紋缺陷？原因是什么？四.鋼板檢測的其他問題1.鋼板中裂紋缺陷自身高度測試（參考標準附錄R第195頁R4.1.2的內容）（1）參考下圖回答問題1) 圖示缺陷反射回波上升沿的斜率明顯大于下降沿的斜率是如何造成的？2) 圖示缺陷反射回波上升沿比較光滑

11、，而下降沿上卻出現了很多“毛刺”，這種現象是如何形成的？3) 探頭與裂紋在同一檢測面時，裂紋端點衍射波在上圖反射回波的下降沿出現，衍射波與“毛刺”是如何區分的？4) 按照上圖反射回波的特點，采用端點衍射法測試裂紋自身高度時，最小能夠測試的裂紋自身深度是多少mm？原因是什么？（2）裂紋自身高度測試的研究結果表明，采用點聚焦K1斜探頭可以獲得將強烈的裂紋端點衍射波信號。下圖為厚度24mm鋼板表面的開口裂紋缺陷，裂紋深度9.1mm。依據上述條件回答以下問題：1) 使用K1點聚焦斜探頭能否獲得圖示裂紋缺陷的反射回波信號？原因是什么？2) 點聚焦斜探頭是否存在一定的近場長度？3) 圖示裂紋的自身高度如果

12、是2mm，采用端點衍射法是否能夠準確測試出其自身高度？4) 按現有探頭的制作能力，點聚焦斜探頭的聚焦半徑最小可以做到多少mm？2.材料的未知縱波或橫波聲速的測量問題（1）如何使用數字式超聲波檢測儀測量鋼板的縱波聲速（要求敘述測試過程）？（2）如何使用數字式超聲波檢測儀測量鋼板的橫波聲速（要求敘述測試過程）？鍛件檢測部分NB/T47013-2015標準鍛件檢測部分適用于碳鋼與低合金鋼材質。一標準第100頁5.5.2.2條款規定 鍛件一般應使用直探頭進行檢測，對筒形和環形鍛件還應增加斜探頭檢測。問：軸類鍛件經過鍛造和熱處理后是否會產生表面或近表面的橫向或縱向缺陷？如果產生橫向或縱向缺陷采用什么探頭

13、進行檢測？二.標準第100頁5.5.3.1.1條款規定，直探頭標稱頻率應在1MHz5MHz范圍之內。1. 碳鋼與低合金鋼材質鍛件是否屬于粗晶材料？2.如果用1MHz的超聲縱波檢測碳鋼與低合金鋼材質鍛件，對檢測靈敏度有何影響？三. 標準第101頁5.5.3.2.1條款規定（斜探頭檢測）探頭與被檢工件應保持良好的接觸，遇有以下情況時，應采用曲面試塊調節檢測范圍和基準靈敏度：a) 在凸表面上縱向（軸向）掃查時，探頭楔塊寬度大于檢測面曲率半徑的1/5；b) 在凸表面上橫向（周向）掃查時，探頭楔塊長度大于檢測面曲率半徑的1/5；1）出現軸向掃查的情況，使用什么規格型號的校準試塊調節檢測范圍？使用什么型號

14、的對比試塊調節基準靈敏度？2）出現周向掃查的情況，使用什么規格型號的校準試塊調節檢測范圍？使用什么型號的對比試塊調節基準靈敏度？調節檢測范圍是哪一種調節方法？四. 標準第101頁5.5.3.2.條款規定（斜探頭檢測）探頭標稱頻率主要為2MHz5MHz，探頭晶片面積為80mm2625mm2。1) 鍛件斜探頭檢測主要用來發現哪一種性質的缺陷？2) 探頭標稱頻率如果采用2MHz，一般可以發現最小缺陷的尺寸是多少？五. 關于軸類鍛件的檢測問題1.軸類鍛件的基本概況軸類鍛件基本囊括了所有鍛件的工藝制造過程，因此軸類鍛件中可能存在著鍛件制造過程中產生的所有類型缺陷，這就要求采用不同的超聲檢測方法檢測出不同

15、類型的缺陷，軸類鍛件超聲檢測是最復雜、最典型的鍛件檢測方法之一。軸類鍛件的使用特點是要求軸類鍛件既要有一定的強度，又要有一定的韌性，所以軸類鍛件一般都具有中碳鋼或高碳鋼的特性。軸類鍛件分在役軸檢測與制造軸檢測，如果軸在使用之前經過了嚴格的檢測過程，在役軸中就不可能再次出現新的縮孔、疏松、白點、夾渣、分層、折疊、熱處理裂紋等制造缺陷，因此在役軸檢測重點關注的是疲勞裂紋檢測。3. 參考以下兩圖回答問題軸類鍛件缺陷分布示意圖 表面與埋藏縱向裂紋示意圖 (1) 以上兩圖所示各種類型缺陷分別采用什么檢測方法？(2) 每一種檢測方法使用的校準試塊與對比試塊分別是什么型號？(3) 檢測不同種類缺陷分別使用什

16、么規格型號的探頭？各種探頭的技術指標如何測試？(4) 各種類型缺陷檢測時都有哪些注意事項？(5) 參考下圖，如果軸端兩側分別帶有鋼字、頂針孔、螺栓孔，如何調節檢測靈敏度？六. 關于AVG曲線的應用問題超聲基礎部分介紹了AVG曲線的概念，如果鍛件使用AVG曲線方法檢測，不但節省了大量試塊，對于小于聲場截面積的缺陷也減少了大量計算過程。回答問題：1）目前鍛件檢測沒有采用AVG曲線方法的原因是什么？2）如果采用AVG曲線法檢測如何調整檢測系統？七. 鍛件檢測調整檢測靈敏度的問題1. 以2.5P14 0縱波直探頭檢測300 mm厚度工件為例。2. 確定檢測靈敏度鋼的縱波聲速cL= 5940 m/s；波

17、長l=cL/f= 5.94/2.5 = 2.38 mm 300 mm大平底面與同聲程2 mm平底孔回波分貝差； = 20lg2lx/p= 20lg22.38300/3.1422 = 20lg113.7 = 202.06 = 41.12 dB 41.1 dB 參考以下兩圖左圖底波高度80%時，儀器靈敏度余量為84.4dB。將右圖靈敏度余量由84.4dB-41.1 dB=43.3dB，即檢測靈敏度轉變為同聲程2 mm平底孔靈敏度，底波高度已經遠遠超出基準高度100%。檢測時如果存在截面積小于聲場截面積的缺陷，或發現密集型缺陷，底波高度或寬度的變化很難被發現，即容易出現漏檢。問：使用數字式檢測儀檢測

18、鍛件，如何使底波高度保持在80%不變，靈敏度余量還能夠由84.4dB轉變為43.3dB？八參考下圖，筒形鍛件外圓周向檢測時，如何確定橫波折射角度？九. 參考下圖，筒形鍛件外圓周向檢測，如果要求同時檢測內、外壁可能存在的縱向缺陷或埋藏缺陷，如何確定缺陷位置？還需要曲面修正嗎？十. 參考下圖，筒形鍛件外圓周向檢測，如果只要求檢測外壁或近表面可能存在的縱向缺陷或埋藏缺陷，如何確定缺陷位置？鋼管部分檢測內容全國有近千家鋼管制造企業，這些企業的幾千位檢測人員在特種設備行業考取從業資格證。然而這些企業的鋼管超聲檢測基本處在失控狀態！由于無縫鋼管的超聲檢測與筒形鍛件的檢測方法基本相同，因此試題內容僅包含了高

19、頻電阻焊、螺旋焊與直縫焊鋼管超聲檢測的內容（NB/T47013-2015標準包含了直縫焊管的檢測內容）。一高頻電阻焊鋼管的制造過程及常見缺陷高頻電阻焊鋼管是由冷軋碳素鋼薄板或鋼帶卷曲成型后焊接制成的鋼管，工字型焊口，管外壁焊縫余高刮平（縱向焊縫），管內壁略有余高，主要缺陷為側壁未熔合（制管行業稱作縱向開裂）。常見規格為管外徑21.3 mm219.1 mm，壁厚2.5 mm5.5 mm。二.高頻電阻焊鋼管執行的檢測標準與方法鋼管制造企業，高頻電阻焊鋼管超聲檢測執行SY/T6423.2標準。標準第4.1條款規定如下：“鋼管焊縫縱向缺欠應采用超聲波橫波方法進行檢測”三.以檢測21.3 mm 2.5

20、mm規格高頻電阻焊鋼管為例，回答以下問題:1.實施橫波檢測的理由是什么？2.檢測之前掃描基線校準與橫波探頭K值與前沿測試分別使用的什么型號校準試塊？3. 高頻電阻焊鋼管的生產速度一般在80米/分鐘以上，如果采用在線檢測方式，哪一種掃查方式才不會出現漏檢？4. 如果橫波檢測不符合超聲檢測的基本理論，應該采用哪一種超聲波檢測方法？四.埋弧螺旋焊鋼管超聲波檢測1.埋弧螺旋焊鋼管的制造過程及常見缺陷埋弧螺旋焊鋼管是由帶鋼或卷板卷制成型，采用工字型焊口，管內、外同時埋弧焊接一次成型（焊縫形式見左圖）。一般埋弧自動焊外焊電流約等于內焊電流的兩倍，因此外焊熔深是內焊熔深的兩倍。主要缺陷為右圖所示的未焊透，焊

21、劑未烘干與雜質含量以及焊縫兩側銹蝕、氧化皮等是產生氣孔及夾渣缺陷的主要原因，焊接速度與內、外焊接電流的匹配控制是產生未焊透缺陷的主要原因。埋弧螺旋焊鋼管常用規格為219 mm2030 mm，壁厚6 mm24 mm。2.制造企業執行的檢測標準為GB/T9711、GB/T3091、API(美國標準)，使用的標準校準試塊是CSK-A，對比試塊是CSK-A。以超聲檢測2196 mm螺旋焊縫為例回答以下問題；（1） 檢測圖示螺旋焊縫對探頭有什么要求？（2） 處在焊縫近表面的氣孔、夾渣缺陷是否能夠被有效檢出？原因是什么？（3） 使用CSK-A對比試塊是否符合檢測要求？五埋弧直縫焊管超聲波檢測（包括容器的縱

22、向焊縫）1.埋弧直縫焊鋼管的制造過程及常見缺陷埋弧直縫焊鋼管是由鋼板卷制成型，依據壁厚不同分為工字型與X型兩種焊口形式。管壁較薄時采用工字型焊口，內、外埋弧焊接一次成型。管壁較厚時采用X型焊口，內、外埋弧多次焊接成型。一般埋弧自動焊的外焊電流是內焊電流的兩倍，因此外焊熔深是內焊熔深的兩倍。工字型焊口主要缺陷為焊縫層間未焊透，X型焊口主要缺陷為焊縫層間未焊透與坡口未熔合。焊劑未烘干與雜質含量較多，以及焊縫兩側銹蝕、氧化皮等也會產生氣孔及夾渣缺陷，有時也會產生裂紋缺陷，焊接速度與內、外焊電流的匹配控制是產生焊縫層間與坡口未熔合缺陷的主要原因。埋弧直縫焊鋼管直徑大于50mm，壁厚6 mm80mm。二

23、埋弧直縫焊鋼管檢測方法的選擇1. NB/T47013-2015標準第167頁附錄J，規定了此類焊縫檢測的系列對比試塊RB-L，簡答;（1）檢測之前掃描基線校準使用什么型號的標準校準試塊？（2）用什么校準方法？（3）探頭K值與前沿如何測試？2. NB/T47013-2015標準第167頁附錄J，表J.3規定了“內、外壁均可檢測”時，對探頭頻率、檢測面、探頭移動區的要求。（1）如果選擇在內壁檢測，使用的探頭叫什么探頭？（2）如果選擇在內壁檢測，掃描基線校準使用的是什么型號的標準校準試塊？采用的是哪一種校準方法？（4） 如果選擇在內壁檢測，探頭K值與前沿是如何測試的？（5） 如果選擇在內壁檢測，如何

24、實現缺陷定位？缺陷定位還需要曲面修正嗎？焊縫超聲波檢測部分一NB/T47013-2015標準第122頁圖16規定的V型坡口熱映區寬度是否符合焊接規范？X形坡口的熱映區寬度是多少？二NB/T47013-2015標準第123頁圖17規定的V型坡口探頭移動區寬度1.25P是否滿足檢測要求？為什么？三.參考下圖，超聲教材規定的斜探頭K值選擇公式，是否能夠使聲束掃查到檢測區的全部（以上、下焊縫余高寬度相等為例）？K （bc+cg+l0）/T四. NB/T47013-2015標準第126頁6.3.10.1條規定，“檢測曲面工件時，如檢測面曲率半徑RW2/4時（W為探頭接觸面寬度，環縫檢測時為探頭寬度，縱縫

25、檢測時為探頭長度），應采用與檢測面曲率相同對比試塊，反射孔的位置可參照對比試塊確定。 標準第127頁，第6.3.10.3.2條款規定“曲面環向對接接頭超聲檢測方法見附錄K(170頁)”1. 什么叫超聲耦合？滿足耦合要求的最低條件是什么？2. 以容器的環縫（或鋼管對接焊縫）檢測為例試舉例說明，檢測什么規格的容器（或鋼管對接焊縫）可以滿足公式RW2/4的計算條件？可以使用到附錄K所示RB-C型試塊？使用什么規格型號的探頭？探頭寬度（W）是多少mm？3. 以容器的縱縫檢測為例試舉例說明，檢測什么規格的容器可以滿足公式RW2/4時的計算條件？五.鋼管環向對接焊縫超聲檢測問題（標準第129頁表30）不同

26、標準的規定SY/T4109標準規定，鋼管直徑600mm時，探頭與試塊都應具備與被檢鋼管相同或相近的軸向曲率半徑。ASME標準規定，鋼管直徑500mm時，探頭與試塊都應具備與被檢鋼管相同或相近的軸向曲率半徑。NB/T47013-2015標準規定，鋼管直徑159mm時，探頭與試塊都應具備與被檢鋼管相同或相近的軸向曲率半徑。問： 上述哪一個標準的規定更符合超聲耦合的要求？理論依據是什么？六奧氏體焊縫檢測1.奧氏體焊縫的晶粒組織見下圖2. NB/T47013-2015標準第162頁I.3.1.1條規定，“縱波斜探頭標稱頻率應在1MHz5MHz范圍內。”舉例說明，檢測哪一種材料牌號的奧氏體焊縫可以采用5

27、MHz頻率？采用5MHZ檢測頻率依據的哪一項基礎理論？這種材料牌號的奧氏體焊縫是否屬于粗晶？3. NB/T47013-2015標準第162頁I.3.1.3條規定，“使用雙晶縱波斜探頭或聚焦縱波斜探頭檢測時，應根據聲束會聚范圍和檢測深度選擇探頭。當壁厚較厚時，可選用多探頭厚度分區掃查，”表I.1規定，檢測厚度50mm80mm，雙晶縱波斜探頭或聚焦縱波斜探頭會聚深度60mm80mm。問：依據上述檢測厚度，會聚深度設置在60mm80mm的理論依據是什么？在保證檢測靈敏度與信噪比的前提下，雙晶縱波斜探頭或聚焦縱波斜探頭的最大聚焦半徑是多少mm？4. NB/T47013-2015標準第162頁I.3.1

28、條規定，“本附錄推薦采用雙晶縱波斜探頭、聚焦縱波斜探頭、窄脈沖縱波單斜探頭。問：針對奧氏體焊縫檢測，上述三種探頭各有什么優缺點？分別適合檢測的厚度是多少mm?5. NB/T47013-2015標準第163頁給出了奧氏體焊縫檢測使用的對比試塊；問：奧氏體焊縫檢測需不需要校準掃描基線？所用探頭的K值與前沿需不需要測試？使用什么型號校準試塊校準掃描基線？如何測試探頭的K值與前沿？6. 奧氏體焊縫檢測深度的問題采用奧氏體材料（縱波聲速5830 m/s），埋弧自動焊接方法焊接左圖所示X形焊縫。焊縫厚度18 mm，上、下表面焊縫余高寬度分別為18 mm與10 mm。使用前沿長度11 mm的2P1313K2低頻縱波單晶窄脈沖斜探頭檢測，一次波在焊縫兩側都可以檢測到埋藏深度10.4 mm的未焊透缺陷，缺陷情況如