板材纵波检测波彩画法及缺陷判定的讨论

　　采用接触法对中厚板进行超声波检测,是超声波检测在实际应用中最为广泛的方法之一,因此该方法成为对超声检测人员进行培训的一项重要内容,特别是初学者能更好地理解和掌握超声检测技术的基础性内容,但在有些教科书中对当中厚板中存在小缺陷时的检测波形进行阐述时,所画的示意图有待商榷,可能不利于学员理解,甚至会对初学者产生误导。

　　图1为笔者现使用的教材在板材超声波探伤一节中,介绍接触法探测中厚板材的示意图。该图分别模拟了板材中无缺陷和有缺陷时的检测波形。当板材中无缺陷时,调整仪器,在示波屏上会出现如图1(a)所示的波形,有始脉冲T和底面的多次回波,且每次底波与下一次底波在时间基线上是等距的,都等于一次底波到始脉冲的距离。当板材中存在较大缺陷时,示波屏上可出现缺陷的多次回波,底波将明显下降或消失。图1(c)所示的是底波完全消失的情形,此时缺陷波之间在时间基线上也是等距的,等于一次缺陷波到始脉冲的距离。这两种情况均与实际情况相吻合。

　　当板材中存在小缺陷时,示波屏上的各次底波的幅度有所下降,同时会出现缺陷和底面的多次回波共存的复杂现象。但缺陷波和底波之间的相对位置并非二者相间,相对固定。实际上,缺陷的多次回波应呈现图1(c)的特点,底波应呈现图1(a)的特点,两者之间各次回波的相对位置关系究竟如何,将由小缺陷在板材厚度方向上的位置来决定。当小缺陷正好位于板材厚度的中间位置时,缺陷波和底波的多次回波的位置会像图1(b)所示,即缺陷的偶次回波(如F2、F4、F6……)会与底波的回波B1、B2、B3……相重叠;当小缺陷位于板材厚度的中间位置靠上时,在每一次底波前应至少出现两次缺陷波;当小缺陷位于板材厚度的中间位置靠下时,在每一次底波前应出现一次缺陷波,但回波次数的增加,在某一底波前会出现两次缺陷波的现象。如图2所示。实际操作时,对板材中出现小缺陷的情形,要判断哪一个波是缺陷波,哪一个波是底波,只要掌握底波的位置特点,找准底波及其多次回波,就能很容易判断出缺陷波。必要时,可将探头移至板材无缺陷的区域,以帮助确定底波位置。

　　图3是一些教材在说明板材探伤中出现迭加效应时所画的示意图。根据上述分析,此图的画法同样也存在不妥。缺陷波应出现在什么位置,也应视小缺陷在板材中的具体位置而定,并非图中所示那样,缺陷波与底波二者相间,位置相对固定。

　　在对板厚δ<20 mm的板材探伤中,由于迭加效应的出现,一般要求根据F2的缺陷波进行评价,这是为了减少近场区的影响。但在实际中,F2很可能不会出现在图示位置。因此,笔者认为这句话应理解为:可根据在底波B1和B2之间出现的某一次缺陷波进行评价,不一定要根据F2进行缺陷评价。但这样的可操作性不是很强,同时近场区的位置取决于探头的频率、晶片尺寸和试件的声速。对板厚δ<20mm的板材在缺陷埋深不定的情况下,根据F2的缺陷波进行评价,是不可能减少近场区的影响,因而笔者建议在此情形下,较佳的办法是采用其它方法如双晶探头或水浸纵波检测法,以准确地评价板材中的缺陷情况。