爬波检测特点和检测范围

(1)爬波适合表面粗糙工件的近表面缺陷或薄件中缺陷的检验,如铸件、堆焊层等表面下缺陷裂纹以及螺栓根部的裂纹等。因为爬波产生的是一种压缩波,最大幅值方向与表面成一小角度,仅在表面下传播,表面散射相对较弱,对表面粗糙度不敏感.文献[10]利用爬波测定表面裂纹深度。实验表明利用爬波测定表面裂纹的深度是1~9 mm,对于深度>9 mm 的裂纹,可用端部回波法测定。

(2)将爬波探头的入射角α选为第一临界角,同时选择适当的/·D 值,通过改变。.…来改变表面附近缺陷的敏感度,这些都是它优于瑞利波之处.

(3)另外,爬波存在的区域只对表层几个毫米深的区域敏感,横波不会干扰检测,因横波的声速约为爬波与纵波的一半,由横波产生的信号在时间基线上位置要落后得多。

(4)由于爬波在传播过程中连续发生由纵波向横波的波型转换,因此衰减严重,声程较短,回波声压约与距离的四次方成反比…，使它的检测范围受到限制。在大多数应用中,爬波探头用于探测焦点附近表面或近表面缺陷。因此在探测表面下裂纹时可以结合衍射声时法(TOFD)，采用一发一收两个探头。

爬波检测的实际应用

1 、粗晶材料的爬波检测

粗品材料在现代工业中应用越来越广泛,如奥氏体不锈钢,其耐腐蚀性好、抗高温蠕变能力强、不存在脆性转变温度,所以低温韧性好。因此,在化工反应容器和管道、液气储存和运输、核电等工业部门中有着广泛的用途。但由于粗晶材料内部组织结构的特殊性,其超声检测的信噪比一般都较低。因而很难有效地将其内部缺陷检测出来。奥氏体钢冷却时不经过相变,导致粗大的枝状晶粒;另外,面心立方的品格对杂质的固溶度较小,使品界夹杂大大增加。这些使奥氏体不锈钢对超声的散射很大,背散射信号作为噪声,在探伤仪屏幕上呈现草状回波; 散射使衰减增大。散射回波是检测粗晶材料的主要困难所在。因此采用较高的信噪比是解决问题的关键,实践证明,一般要求信噪比为 10, 12,14 dB 或更高。国内外研究表明,对这种焊缝的检测,纵波比横波具有更高的灵敏度和信噪比(SIN)。有时横波无法发现的缺陷,纵波却可方便地探测到,因为爬波具有与体纵波相近的特性,在检测奥氏体焊缝的近表面缺陷时,爬波比体纵波更有优势。

国内宝鸡有色金属加工厂!借鉴了双品爬波探头适合粗品材料超声检测的优点，解决了爬波探头噪声干扰问题,研制出单晶片爬波探头,成功地实现了对粗品 TC4β挤压管的无盲区超声波检测，同时也说明用单品片爬波探头对粗品材料进行超声检测是一种理想的方法。

2 焊接接头的爬波检测焊缝是由焊接填充材料及部分母材熔融凝固形成的铸造组织，其组织结构和化学成分不同于母材,热影响区形成的粗品区导致塑性变形硬化和时 效硬化的叠加,韧性明显下降, 极易引发微裂纹含 9%Ni的奥氏体不锈钢常用于液化天然气存储罐。在焊接过程中焊接影响区往往形成大量树枝品,采用超声横波检测存在很大困难,因为横波比纵波衰减严重,散射回的缺陷信号湮没在草状杂波中无法辨认。Hatanaka等人!采用纵波斜探头和爬波探头在 50 mm 板厚、X 形坡口的对接接头进行了比较实验。实验结果表明,对于表层附近的缺陷采用纵波斜探头检测较困难，但采用爬波探头可以检出。结合 TOFD 法,采用时频分析,提高信噪比，可以进一步提高检测的精度在核电站设备中,按照可使用性原则对管道环焊缝进行评价主要依靠对缺陷尺寸的精确测定。高屈服强度马氏体钢X20(12Cr 1Mo(1/4)V)广泛用于核电站循环管道。由于焊接过程中焊接循环或服役中应力腐蚀的影响,很容易在管道内径环焊缝上引起紧闭裂纹、接近焊根的裂纹、严重的根部咬边和其它几何缺陷,采用常规探头和普通探伤技术很难达到满意的检测效果。Sony 等人8利用折射横波在遇到管内壁时再次发生波型转变,产生沿管内径表面传播的次级爬波(仅对内径裂纹敏感,对接近焊根其它的几何缺陷不产生任何干涉波),实现对内径表面紧闭裂纹的检测(图 4)

角焊缝在电力石油化工等部门中大量应用于各种容器管道等金属结构件上，其质量状况直接影响到设备的安全运行。角焊缝对结构构件的连接方式与对接焊缝不同,其焊缝两侧的结构体相互成一定的角度,从力学方面来看,易造成应力集中,导致裂纹萌生,而且裂纹走向既有平行也有垂直焊缝方向。东北电力科学院金属材料研究所专门对焊接角焊缝及热影响区近表面裂纹的爬波检测方法进行了研究。他们设计的爬波探头和测试用校验试块对某电厂锅炉上一连接箱管角焊缝的检测结果表明,爬波探伤法非常适合于管道角焊缝的近表面检验除此以外,爬波还可以进行 T 形接头层状撕裂缺陷! 、材料表面堆焊及喷涂层下缺陷的检验。般容器制造过程检测多半采用爬波探头,在堆焊层表面上用接触法检测层中与层下缺陷。

3 瓷绝缘子的爬波检测

瓷绝缘子是输电线路的重要组成部分,主要作用是将导线悬挂于铁塔支架。近年来,因为绝缘子断裂而引发的供电事故已成为电力系统安全运行的一大隐患! 。根据 GB 8287.1《高压支柱绝缘子技术条件》的规定,实心圆柱棒形绝缘子在制造厂需逐个用纵波探头在端面进行超声波探伤试验。但这种试验是纵波在胶装铸造法兰之前的瓷件上进行,即将烧成的瓷件端部经切割磨平后,进行超声波探伤,而在瓷件胶装法兰后,尤其是绝缘子装上隔离开关后，在运行现场是无法进行纵波探伤的,因为超声波必须穿过铸铁、水泥等多种介质才能达到瓷件,无法对瓷件缺陷进行正确判断。

棒形支柱绝缘子大都在铸铁法兰处折断。据电力公司统计!9,国内瓷瓶断裂有 95%以上都是在法兰口内3cm 到第一伞裙之间。外露在瓷件表面的裂纹可直接观察到，所以超声波检测的部位应该是左右瓷件的端头与铸铁法兰胶装的整个区域 尤其是铸铁法兰口处,而爬波探头探测的是铸铁法兰下由资件的裂纹。

超声相关技术检测陶瓷材料表面和近表面缺陷已经证明了其有效性!20,通过超声显微镜来检测表面下缺陷已有报道。棒形支柱绝缘子径向纵波声速为5 817 m/s,轴向纵波声速为6 100 m/s,横波声速为3 450 m/s。经过分析2，爬波在钢中和电瓷中的声压分布规律是相同的。棒形支柱绝缘子经高温烧结后,，瓷质致密,对爬波衰减少,而且铸铁法兰,胶合剂和粘沙均不影响爬波传播。爬波检测绝缘子的原理见图 5.

在待测绝缘子法兰至裙根间涂上耦合剂, 将探头前沿紧靠法兰端面,沿圆周方向移动一周,观察屏幕上回波,在回波显示处应怀疑有裂纹;将探头放到回波显示处并沿轴线方向后移,如回波随之右移，且幅值成比例降低,则判为有裂纹存在。