按一般法規(guī)或規(guī)章要求，一旦檢測(cè)出一個(gè)可疑的內(nèi)孔表面（ID）相連的裂紋，則必須對(duì)它進(jìn)行鑒定。初始過(guò)程通常包括使用與檢測(cè)階段相同的1.5、2.25或5MHz斜探頭。進(jìn)一步評(píng)估信號(hào)幅度、上升和降落時(shí)間、回波動(dòng)態(tài)響應(yīng)和脈沖持續(xù)時(shí)間，希望籍此能幫助確定該可疑信號(hào)是否來(lái)自?xún)?nèi)部相連幾何體、沉頭孔、根部或者是否是一個(gè)實(shí)際的缺陷。

另一種方法，即使用單晶片爬波探頭也可用于鑒定過(guò)程，這種方法逐漸盛行，因?yàn)樗��?jiǎn)易而且能對(duì)該可疑缺陷提供檢測(cè)以及初步的定量信息。

單晶片爬波探頭詳述

用于內(nèi)孔（ID）爬波技術(shù)的單晶片探頭設(shè)計(jì)成能在感興趣的材料中產(chǎn)生70度的折射縱波。用于產(chǎn)生70度縱波的入射角也會(huì)生成其他波型的波。這些不同模式的波互相作用從而產(chǎn)生一個(gè)獨(dú)特的回波波型――波型變化決定于引起回波的缺陷材料中的深度。每種成分的行為可分為以下三種類(lèi)型：

直接縱波：這是70度折射縱波，在快速簡(jiǎn)易的校準(zhǔn)程序后，只有在裂紋非常深的時(shí)候才出現(xiàn)。

橫波（30－70－70）：伴隨著70度的縱波，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)30度的橫波。30度橫波傳播到試塊底面，有一部分聲波能量將折射為70度縱波信號(hào)。這種“波型轉(zhuǎn)換”的70度波將撞擊反射體表面然后傳播回到探頭。該往返信號(hào)也被認(rèn)為是“30－70－70”信號(hào)來(lái)表示三角聲程的每一段的角度。這個(gè)信號(hào)出現(xiàn)在中間壁厚的或是很深的缺陷處。

內(nèi)表面爬波：這種波型實(shí)質(zhì)上是一種沿著試塊內(nèi)表面?zhèn)鞑サ谋砻婵v波。當(dāng)出現(xiàn)內(nèi)表面爬波時(shí)，為可能存在內(nèi)表面相連缺陷提供強(qiáng)有力的證據(jù)，所以?xún)?nèi)表面爬波信號(hào)被認(rèn)為是一種“標(biāo)記”。

 

使用爬波探頭校準(zhǔn)

爬波技術(shù)之所以相對(duì)容易實(shí)施，歸因于校準(zhǔn)和信號(hào)評(píng)定很大程度上基于波型識(shí)別的簡(jiǎn)單概念這一事實(shí)。一般而言，這三種波型模式產(chǎn)生的信號(hào)是否出現(xiàn)A－掃描顯示取決于反射體的種類(lèi)和幾何形狀。

涉及這三種波形中的兩種波形的定位回波的校準(zhǔn)：內(nèi)表面爬波和30－70－70信號(hào)。建議校準(zhǔn)在與被檢測(cè)材料同樣厚度的校準(zhǔn)試塊上進(jìn)行。為了接近被檢測(cè)的裂紋，需要在試塊內(nèi)切割出一系列的切槽。具有代表性的切槽深度為20％～80％壁厚。由于能產(chǎn)生這三種波型模式指示，試塊側(cè)面可以用于校準(zhǔn)。當(dāng)參考試塊和測(cè)試材料厚度一樣時(shí)，每一種信號(hào)的到達(dá)時(shí)間的差值是一樣的。實(shí)施校準(zhǔn)時(shí)，來(lái)自試塊邊緣的30－70－70信號(hào)應(yīng)該定位于探傷儀屏幕的第四格而內(nèi)表面爬波信號(hào)定位于第五格。一旦建立起這種關(guān)系，就可以開(kāi)始使用爬波探頭進(jìn)行探傷和信號(hào)識(shí)別過(guò)程。由于在爬波組件中包含的較高的能量，以及爬波在靠近內(nèi)表面處傳播的事實(shí)，它對(duì)于內(nèi)表面連接裂紋非常而不遵循表面幾何形狀，對(duì)于使用橫波探頭能提供強(qiáng)烈指示的焊縫根部這樣的反射體，爬波的靈敏度比較低。因?yàn)檫@個(gè)原因，檢測(cè)員可以對(duì)原先判定為缺陷的重新評(píng)定，也可對(duì)懷疑為內(nèi)表面連接指示體補(bǔ)充掃查檢測(cè)材料。因?yàn)槊恳环N波形模式只在特定的條件下爬波探頭也允許用戶(hù)獲得初步的尺寸信息

圖1的A掃描只顯示ID爬波信號(hào)，這表明有淺裂紋存在。圖2中的A－掃描同時(shí)顯示內(nèi)表面爬波和30-70-70往返信號(hào)，這表明有中間層內(nèi)缺陷存在。圖3中的A－掃描顯示了所有的三種信號(hào)。ID爬波、30－70－70往返信號(hào)和直接的縱波信號(hào)都存在。這表明有深裂紋存在。由于任何超聲技術(shù)都存在局限性。來(lái)自三種波形模式的信號(hào)可能有不同的幅值關(guān)系，這取決于探頭頻率、阻尼特性、晶片尺寸和被檢材料的厚度。更有甚者，被檢金屬的類(lèi)型和實(shí)際內(nèi)表面形狀也可能改變?nèi)肷浣菑亩�改變回波幅值關(guān)系。由于這些原因，對(duì)這種技術(shù)建議使用合適的校準(zhǔn)試塊。

這種潛伏的可變性也是這種技術(shù)之所以作為定性方法的原因�；夭ǖ年P(guān)系對(duì)于缺陷大致的深度給出了一個(gè)非常好的指示，但是必須使用進(jìn)一步定量技術(shù)來(lái)驗(yàn)證反射體的深度。

定量技術(shù)

定量技術(shù)使用定量流程圖

使用內(nèi)表面爬波技術(shù)得到的結(jié)果可用一個(gè)定量流程圖來(lái)概括

尖端衍射技術(shù)

這種方法用于定量范圍約為5－35％壁厚深度的淺裂紋。在這種方法中，來(lái)自裂紋尖端的信號(hào)的抵達(dá)時(shí)間用于確定裂紋深度。為了簡(jiǎn)化這個(gè)過(guò)程，儀器校準(zhǔn)成每一個(gè)屏幕格子對(duì)應(yīng)用一個(gè)特定的裂紋深度。典型地，選定屏幕的最初五格中的每一格代表材料厚度的20％。因此，穿過(guò)20％壁厚深處的裂紋會(huì)在第4個(gè)屏幕分格上產(chǎn)生信號(hào)，穿過(guò)40％壁厚深處的裂紋會(huì)在第3個(gè)屏幕分格上產(chǎn)生信號(hào)等等。同樣要注意在這個(gè)技術(shù)中要把尖端信號(hào)和角反射分離開(kāi)，從這種分離中獲得的信息使操作者對(duì)裂紋深度做出最終的精確的判定。圖4顯示了一個(gè)穿過(guò)20％壁厚缺陷的A－掃描波形。

為了對(duì)來(lái)自裂紋尖端的信號(hào)提供良好的分辨率，典型的是使用高阻尼、5MHz、45或60度的斜探頭。由于裂紋尖端的信號(hào)可能比較弱，探傷儀應(yīng)該有RF顯示模式。當(dāng)信噪比比較差時(shí)，用這種顯示模式可以更容易地看到裂紋尖端信號(hào)，如圖5所示。

雙波型技術(shù)

這種方法用于對(duì)穿透30-70%壁厚深度范圍的裂紋進(jìn)行定量。典型地使用3MHz雙晶片串列式的探頭。該探頭由前面的晶片發(fā)射50度折射縱波和相應(yīng)的橫波，并由后面接收來(lái)自晶片的波形。

這種探頭的校準(zhǔn)和使用實(shí)質(zhì)上是尖端衍射和爬波技術(shù)的結(jié)合。使用尖端衍射技術(shù)，探傷儀是這樣校準(zhǔn)的，使得來(lái)自裂紋尖端的信號(hào)位于屏幕特定的分格上。在評(píng)定/定量過(guò)程中同樣使用這種衍射技術(shù)，來(lái)記錄和使用不同波型波的分離。

高角度縱波技術(shù)

最后的定量技術(shù)用于穿過(guò)約60－95％壁厚深度范圍的裂紋進(jìn)行定量。這種方法再次使用來(lái)自裂紋尖端信號(hào)抵達(dá)時(shí)間作為裂紋深度的指示。來(lái)自靠近表面的裂紋的信號(hào)校準(zhǔn)在前幾個(gè)分格處而更深一點(diǎn)的指示信號(hào)校準(zhǔn)在更多數(shù)目的分格處。應(yīng)該注意：這些指示信號(hào)顯示了保持試樣中的大量的好的材料的數(shù)量，而不是裂紋的實(shí)際深度。我們建議這種技術(shù)使用雙晶片高角度縱波探頭。對(duì)于檢測(cè)幾乎完全沿著壁厚方向傳播的裂紋，內(nèi)表面爬波探頭是很有用的。

結(jié)論

這些技術(shù)最重要的方面就是它們的簡(jiǎn)易性。一旦理解了聲束的行為，檢測(cè)和定量?jī)?nèi)表面連接缺陷的過(guò)程就成為校準(zhǔn)和波型識(shí)別的一種技術(shù)。此外，因?yàn)樵摱�量技術(shù)基于回波的抵達(dá)時(shí)間，因此，在本質(zhì)上就更精確。而傳統(tǒng)技術(shù)則利用信號(hào)的幅值，會(huì)因耦合條件而遭受許多變化。采用渡越時(shí)間基本技術(shù)，會(huì)降低或消除這些變化的影響。