探傷溫度對(duì)有機(jī)玻璃的影響
為實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷的探傷，檢測(cè)人員必須在探傷前對(duì)探傷系統(tǒng)依據(jù)參考試塊進(jìn)行標(biāo)定和調(diào)整，并保證其在探傷過程中保持不變。但是，在實(shí)際檢測(cè)中，尤其是現(xiàn)場檢測(cè)中，探傷系統(tǒng)的狀態(tài)卻隨著檢測(cè)環(huán)境、檢測(cè)對(duì)象的不同而發(fā)生改變。特別是探傷溫度的變化會(huì)對(duì)斜探頭的k值、超聲波擴(kuò)散角產(chǎn)生影響，從而影響缺陷的定位和探傷靈敏度。因此，定量分析探傷溫度對(duì)斜探頭k值、超聲波擴(kuò)散角的影響尤為重要。下面，就此問題，筆者進(jìn)行分析和討論。探傷溫度對(duì)斜探頭k值的影響對(duì)于焊縫超聲波探傷，一般使用斜探頭。通常，探頭晶片發(fā)出的超聲波經(jīng)過斜楔入射到工件表面，入射角α介于第一臨界角αⅠ和第二臨界角αⅡ之間。因此，工件中只存在橫波，從而實(shí)現(xiàn)橫波探傷。根據(jù)折射定律，璃中縱波波速一般取2730m／s，鋼鐵中橫波波速一般取3230m／s.探頭的k值作為探頭的固有特征值，以橫波折射角β的正切值來標(biāo)稱：k＝tanβ事實(shí)上，超聲波在固體中的傳播速度并不是一成不變的，一般固體中的波速隨介質(zhì)溫度的升高而降低。有探傷溫度對(duì)超聲波無損檢測(cè)缺陷定位、通過對(duì)超聲波探傷過程中斜探頭k值、聲波擴(kuò)散角與探傷溫度的關(guān)系進(jìn)行定量分析，探討了探傷溫度對(duì)缺陷定位、探傷靈敏度的影響，并提出了解決方法。
從以上我們可以看到，有機(jī)玻璃中縱波波速與溫度變化基本成線性關(guān)系，波速隨溫度的升高而降低。鋼鐵中橫波波速也與溫度變化基本成線性關(guān)系，但由于變化較小，可以認(rèn)為在常溫范圍內(nèi)鋼鐵中橫波波速保持不變。探傷溫度對(duì)超聲波擴(kuò)散角的影響常用斜探頭輻射的聲場由第一介質(zhì)中的縱波聲場與第二介質(zhì)中的橫波聲場兩部分組成，兩部分聲場是折斷的。為了便于理解和計(jì)算，我們將第一介質(zhì)中的縱波波源轉(zhuǎn)換成軸線與第二介質(zhì)中橫波波束軸線重合的假想橫波波源，這時(shí)整個(gè)聲場可視為由假想橫波波源輻射出來的連續(xù)的橫波聲場。同樣，斜探頭在工件中的橫波聲場也可認(rèn)為是假想聲源輻射的橫波聲場，和縱波聲場一樣具有良好的指向性，可以在被檢材料中定向輻射，只是波束的對(duì)稱性與縱波聲場有所不同：在聲束軸線與界面法線所決定的入射平面內(nèi)，聲束不再對(duì)稱于聲束軸線，而是聲束上半擴(kuò)散角θ上。
經(jīng)過計(jì)算我們可以看到，在聲速軸線與界面法線所決定的入射平面內(nèi)，溫度升高時(shí)，斜探頭擴(kuò)散角以及上、下半擴(kuò)散角隨之增大，波速指向性變差；溫度降低時(shí)，擴(kuò)散角以及上、下半擴(kuò)散角隨之減小，波速指向性變好。同時(shí)，k值越大，擴(kuò)散角以及上、下半擴(kuò)散角隨溫度的升高而增大越快，隨溫度的降低而減小越快。由于超聲波能量主要集中在擴(kuò)散角θ＝θ上＋θ下的區(qū)域內(nèi)，擴(kuò)散角越小，波束指向性越好，探傷靈敏度越高，分辨力越好，定位越精確。當(dāng)探傷溫度發(fā)生變化時(shí)，斜探頭擴(kuò)散角隨之發(fā)生變化，尤其是溫度升高時(shí)，斜探頭的擴(kuò)散角隨之增大，波束指向性變差，探傷靈敏度降低，分辨率變差，缺陷的定量定位誤差變大，易造成缺陷的漏檢誤判。
結(jié)論從上面的分析我們可以看到，由于探傷溫度對(duì)有機(jī)玻璃中縱波波速影響較大，造成了探傷溫度較高時(shí)，探傷靈敏度下降、缺陷定位誤差增大。另外，探傷溫度越高，造成的誤差就越明顯。在實(shí)際探傷中，環(huán)境溫度過高、工件冷卻不均勻等原因，都會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)構(gòu)造成不良影響。如果探傷溫度與設(shè)計(jì)溫度相差過大，我們必須采取相應(yīng)的措施使不良影響減少到最低限度。一方面我們可以根據(jù)實(shí)際情況，在探傷系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定和調(diào)整時(shí)考慮探傷溫度的影響，對(duì)有關(guān)參數(shù)進(jìn)行修正。另一方面，我們可以使用合適的探頭，選取對(duì)溫度改變不敏感的材料作為超聲波的傳播介質(zhì)。總之，對(duì)于我們工程質(zhì)量檢測(cè)人員來說，在平時(shí)工作中，必須重視檢測(cè)環(huán)境改變?cè)斐傻挠绊懀鶕?jù)實(shí)際情況選用合適的檢測(cè)工具，采用合適的檢測(cè)工藝，力圖將檢測(cè)誤差盡可能減少，提高檢測(cè)精度，減少漏判和誤判，保證工程的質(zhì)量。
