1 超声波检测基础
超声检测是指超声波与工件相互作用，就反射、透射和散射波进行研究，对工件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，并进而对其特定应用性进行评价的技术。
1.1 超声波检测原理
利用超声波对材料中的宏观缺陷进行探测，依据的是超声波在材料中传播时的一些特性，如：声波在通过材料时能量会有损失，在遇到两种介质的分界时，会发生反射等等，其工作原理是：
1）用某种方式向被检试件中引入或激励超声波；
2）超声波在试件中传播并与其中的物体相互作用，其传播的方向或特征会被改变；
3）改变后的超声波又通过检测设备被检测到，并可对其处理和分析；
4）根据接收的超声波的特征评估试件本身及其内部存在的缺陷特征。
通常用以发现缺陷并对缺陷进行评估的基本信息为：
1）来自材料内部各种不连续的反射信号的存在及其幅值；
2）入射信号与接收信号之间的传播时间；
3）声波通过材料以后能量的衰减。
图1 超声检测示意图
1.2 超声波检测的优点和局限性
1.2.1 优点
与其他无损检测方法相比，超声检测方法的主要优点有：
（1）适用于金属、非金属、复合材料等多种材料的无损评价。
（2）穿透能力强，可对较大厚度范围的试件内部缺陷进行检测，可进行整个试件体积的扫查。
（3）灵敏度高，可检测到材料内部很小的缺陷。
（4）可较准确的测出缺陷的深度位置，这在很多情况下世十分必要的。
（5）设备轻便，对人体和环境无害，可作现场检测。
1.2.2 局限性
（1）由于纵波脉冲反射法存在盲区，和缺陷取向对检测灵敏度的影响，对位于表面和近表面的某些缺陷常常难以检测。
（2）试件形状的复杂性，如不规则形状，小曲率半径等，对超声波检测的课实施性有较大影响。
（3）材料的某些内部结构，如晶粒度，非均匀性等，会使灵敏度和信噪比变差。
2 横向裂纹检验
横向裂纹不仅给生产带来困难，而且可能带来灾难性的事故。裂纹焊接中最危险的缺陷之一，他严重削弱了工件的承载能力和腐蚀能力，即使不太严重的裂纹，由于使用过程中造成应力集中，成为各种断裂的断裂源。正因为裂纹有如此大的危害性，像JB/T 4730， GB 11345，AWS D1.1， API RP 2X等国内外各大标准中都有“裂纹不可接受”等类似描述。而超声波检测对缺陷性质判定没有射线检测直观，如果检测方法不当等原因造成横向裂纹的漏检或误判，其都有不良结果：若把其他缺陷判为横向裂纹造成不必要的返修，进而影响材料韧性等性能；把裂纹判为点状缺陷放过，则工程就存在较大的安全隐患。所以正确选择探测方法和对回波特性分析，对横向裂纹的超声波检测尤为重要。
2.1 探头角度的选择
纵波直探头：横向裂纹属面状缺陷，一般和探测面垂直，而0°直探头适用于发现与探测面平行的缺陷，所以直探头不能有效的探测出横向裂纹。
横波斜探头：对同一缺陷，70°和60°探头声程较大，声波能量由于被吸收和散射造成衰减严重，尤其只在检测母材厚度较大的焊缝时，回波高度较低，对发现缺陷波和波形分析不利，进而影响是否为横向裂纹的判定。而45°探头具有声束集中、声程短衰减小，声压往复透射率高的特点，所以选用45°探头具有良好的效果。图2是70°，60°和45°探头在相同的基准灵敏度的前提下，对同一横向裂纹的回波比较：
（a）70°探头回波 （b）60°探头回波
（c）45°探头回波
图2 70°，60°和45°探头对同一横向裂纹的回波
2.2 横向裂纹的扫查
图3 焊缝UT扫查方式平面图
常见的焊接缺陷（如夹渣、未熔合、未焊透等）大多与焊缝轴线平行或接近平行，或以点状形式存在，针对这种情况，综合使用图3中的方式A、方式B和方式C即可，但该三种扫查方式对横向裂纹等与焊缝轴线垂直（与声束方向平行）的横向缺陷无回波显示，即无法被检出。为能有效探出焊缝横向裂纹应尽可能使声束尽可能平行于焊缝。可用如下几种扫查方式探测横向裂纹：
2.2.1 骑缝扫查
如果焊缝较平滑或焊缝加强高已经打磨处理，探头“骑”在焊缝上探测是检查横向裂纹的极为有效的方法，可采用在焊缝上直接扫查的方式，如图3方式D所示。
2.2.2 斜平行扫查
若焊缝表面较为粗糙且不宜进行打磨处理，为探测出焊缝中的横向裂纹，可用探头与焊缝轴线成一个小角度或以平行于焊缝轴线方向移动扫查，如图3方式E所示。 2.2.3 用双探头横跨焊缝扫查法
将两个斜探头放在焊缝两侧，组成一发一收装置，此时若焊缝中有横向裂纹，发射的超声波经反射后会被接收探头接收从而检出缺陷，如图4所示。
图4 双探头横跨焊缝扫查法
该三种方法各有特点，斜平行扫查操作简单、效率高、焊缝无需处理、耦合较好，但由于声束方向与裂纹不能完全垂直而造成灵敏度不高；双探头横跨焊缝扫查法操作精度要求高困难大、效率不高；骑缝扫查对焊缝表面要求较高，对埋弧焊或其他焊接方法但焊缝表面进过处理的焊缝，表面相对较平滑，能够有效的耦合，该方法较为直接，且效率高，灵敏度高，所以在很多情况下“骑缝扫查”是首选。
2.3 扫查灵敏度
按照各项目业主所规定的标准调节。
3 横向裂纹的判别
根据形状，我们把缺陷分为点状缺陷、线状缺陷和面状缺陷（裂纹、未熔合）。显然，反射体形状不同，超声波反射特性必然存在一定的差异，反过来，通过分析反射波、缺陷位置、焊接工艺等信息，就可以推测缺陷的性质。
横向裂纹具有较强的方向性，当声束与裂纹垂直时，回波高度较大，波峰尖锐，探头转动时，声束与裂纹角度变化，声束能量被大量反射至其他位置而无法被探头接收，回波高度急剧下降，这一特性是判定横向裂纹的主要依据。
检测过程中横向裂纹的判别可以按以下步骤：
1）在扫查灵敏度下将探头放在的焊缝缝上扫查（参考2.2节扫查方式）；
2）发现横向显示后，找到最高波，确定是否为缺陷回波；
3）定缺陷回波后，定出缺陷的具体位置，并在焊缝上做出标记；
4）探头围绕缺陷位置做环绕扫查（如图5所示）；
图5 环绕扫查示意图 图6 动态波形图1
环绕扫查时回波高度基本相同，变化幅值不大，其动态波形如图6所示，则可以判定其为点状缺陷；若环绕扫查时其动态波形如图7或图8所示，结合静态波形，可判断为横向裂纹，在条件允许的情况下可用同样的方法到焊缝背面扫查确认。
图7 动态波形图2 图8 动态波形图3
5）若条件允许可打磨到裂纹深度，借助磁粉检验（MT）进一步验证。
图9 横向裂纹MT验证
4 结论
超声波探伤是检出焊缝横向裂纹的有效手段，尤其是厚壁焊缝，射线检测灵敏度下降，难以发现其中的横向裂纹。用超声波检测方法，选择正确的参数、合适的扫查方式，掌握横向裂纹的静态和动态波形特点，能够有效的判别横向裂纹，这已举措已经在海洋石油工程的各个项目中得到应用，并多次准确成功检测出横向裂纹，保证了多项工程质量。
超声波探伤在钢闸门检测上的应用
钢闸门在水利工程中大量使用，主要以优质钢板为基材，通过焊接手段制做而成，表面采用橡胶止水、防腐方式为表面进行喷沙除锈及热喷锌，广泛应用于水电站、水库、排灌、河道、环境保护、污水处理、水产养殖等水利工程。钢闸门的焊接质量直接关系到闸门下游人民群众生命、财产的安全，因此刚闸门的焊接质量和焊接检测方法至关重要。超声波探伤作为无损检测检测方法之一，是在不破坏加工表面的基础上，应用超声波仪器或设备来进行检测，既可以检查肉眼不能检查的工件内部缺陷，也可以大大提高检测的准确性和可靠性。超声波是一种机械波，有很高的频率，频率比超过20 千赫兹，其能量远远大于振幅相同的可闻声波的能量，具有很强的穿透能力。用于探伤的超声波，频率为0.4- 25 兆赫兹，其中用得最多的是1- 5 兆赫兹。由于能够快速便捷、无损伤、精确地进行工件内部多种缺陷的检测、定位，并且超声波探伤具有探测距离大，探伤装置体积小，重量轻，便于携带到现场探伤，检测速度快，而且探伤中只消耗耦合剂和磨损探头，总的检测费用较低等特点，所以它的应用越来越广泛。利用超声波探伤，主要有穿透法探伤和反射法探伤两种方式。穿透法探伤使用两个探头，一个用来发射超声波，一个用来接收超声波。检测时，两个探头分置在工件两侧，根据超声波穿透工件后能量的变化来判别工件内部质量。反射法探伤高频发生器产生的高频脉冲激励信号作用在探头上，所产生的波向工件内部传播，如工件内部存在缺陷，波的一部分作为缺陷波被反射回来，发射波的其余部分作为底波也将反射回来。根据发射波、缺陷波、底波相对于扫描基线的位置可确定缺陷位置；根据缺陷波的幅度可确定缺陷的大小；根据缺陷波的形状可分析缺陷的性质；如工件内部无缺陷，则只有发射波和底波。探伤过程中，首先要了解图纸对焊接质量的技术要求。钢结构的验收标准是依据GB50205- 95《钢结构工程施工及验收规范》来执行的。标准规定：对于图纸要求焊缝焊接质量等级为一级时评定等级为Ⅱ级时规范规定要求做100%超声波探伤；对于图纸要求焊缝焊接质量等级为二级时评定等级为Ⅲ级时规范规定要求做20%超声波探伤；对于图纸要求焊缝焊接质量等级为三级时不做超声波内部缺陷检查。在此值得注意的是超声波探伤用于全熔透焊缝，其探伤比例按每条焊缝长度的百分数计算，并且不小于200mm。对于局部探伤的焊缝如果发现有不允许的缺陷时，应在该缺陷两端的延伸部位增加探伤长度，增加长度不应小于该焊缝长度的10%且不应小于200mm，当仍有不允许的缺陷时，应对该焊缝进行100%的探伤检查。另外还应该知道待测工件母材厚度、接头型式及坡口型式。一般地母材厚度在8- 16mm 之间，坡口型式有I型、单V型、X型等几种形式。在弄清楚以上这此东西后才可以进行探伤前的准备工作。在每次探伤操作前都必须利用标准试块（CSK- IA、CSK- ⅢA）校准仪器的综合性能，校准面板曲线，以保证探伤结果的准确性。1)探测面的修整：应清除焊接工作表面飞溅物、氧化皮、凹坑及锈蚀等，光洁度一般低于▽4。焊缝两侧探伤面的修整宽度一般为大于等于2KT+50mm， （K：探头K值，T：工件厚度）。一般的根据焊件母材选择K值为2.5 探头。例如：待测工件母材厚度为10mm，那么就应在焊缝两侧各修磨100mm。2)耦合剂的选择应考虑到粘度、流动性、附着力、对工件表面无腐蚀、易清洗，而且经济，综合以上因素选择浆糊作为耦合剂。3)由于母材厚度较薄因此探测方向采用单面双侧进行4)由于板厚小于20mm所以采用水平定位法来调节仪器的扫描速度。5)在探伤操作过程中采用粗探伤和精探伤。为了大概了解缺陷的有无和分布状态、定量、定位就是精探伤。使用锯齿形扫查、左右扫查、前后扫查、转角扫查、环绕扫查等几种扫查方式以便于发现各种不同的缺陷并且判断缺陷性质。6)对探测结果进行记录，如发现内部缺陷对其进行评定分析。焊接对头内部缺陷分级应符合现行国家标准GB11345- 89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》的规定，来评判该焊否合格。如果发现有超标缺陷，向车间下达整改通知书，令其整改后进行复验直至合格。一般的焊缝中常见的缺陷有：气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等。到目前为止还没有一个成熟的方法对缺陷的性质进行准确的评判，只是根据荧光屏上得到的缺陷波的形状和反射波高度的变化结合缺陷的位置和焊接工艺对缺陷进行综合估判。对于内部缺陷的性质的估判以及缺陷的产生的原因和防止措施大体有以下几点：1） 气孔。单个气孔回波高度低，波形为单缝，较稳定。从各个方向探测，反射波大体相同，但稍一动探头就消失，密集气孔会出现一簇反射波，波高随气孔大小而不同，当探头作定点转动时，会出现此起彼落的现象。产生这类缺陷的原因主要是焊材未按规定温度干，焊条药皮变质脱落、焊芯锈蚀，焊丝清理不干净，手工焊时电流过大，电弧过长等。防止这类缺陷防止的措施有：不使用药皮开裂、剥落、变质及焊芯锈蚀的焊条，生锈的焊丝必须除锈后才能使用。所用焊接材料应按规定温度烘干，坡口及其两侧清理干净，并要选用合适的焊接电流、电弧电压和焊接速度等。2） 夹渣。点状夹渣回波信号与点状气孔相似，条状夹。渣回波信号多呈锯齿状波幅不高，波形多呈树枝状，主峰边上有小峰，探头平移波幅有变动，从各个方向探测时反射波幅不相同。这类缺陷产生的原因有：焊接电流过小，速度过快，熔渣来不及浮起，被焊边缘和各层焊缝清理不干净，其本金属和焊接材料化学成分不当，含硫、磷较多等。防止措施有：正确选用焊接电流，焊接件的坡口角度不要太小，焊前必须把坡口清理干净，多层焊时必须层层清除焊渣；并合理选择运条角度焊接速度等。3） 未焊透。反射率高，波幅也较高，探头平移时，波形较稳定，在焊缝两侧探伤时均能得到大致相同的反射波幅。其产生原因一般是：坡口纯边间隙太小，焊接电流太小或运条速度过快，坡口角度小，运条角度不对以及电弧偏吹等。防止措施有：合理选用坡口型式、装配间隙和采用正确的焊接工艺等。4）未熔合。探头平移时，波形较稳定，两侧探测时，反射波幅不同，有时只能从一侧探到。其产生的原因：坡口不干净，焊速太快，电流过小或过大，焊条角度不对，电弧偏吹等。防止措施：正确选用坡口和电流，坡口清理干净，正确操作防止焊偏等。5） 裂纹。回波高度较大，波幅宽，会出现多峰，探头平移时反射波连续出现波幅有变动，探头转时，波峰有上下错动现象。热裂纹产生的原因是：焊接时熔池的冷却速度很快，造成偏析；焊缝受热不均匀产生拉应力。防止措施：限制母材和焊接材料中易偏析元素和有害杂质的含量，主要限制硫含量，提高锰含量；提高焊条或焊剂的碱度，以降低杂质含量，改善偏析程度；改进焊接结构形式，采用合理的焊接顺序，提高焊缝收缩时的自由度。
目录1 拼音2 操作名称3 用品及准备4 检查方法5 观察内容 1 拼音gān zāng B chāo jiǎn chá
2 操作名称肝脏检查(B超)
3 用品及准备探头频率3.05.07.0MHz，灵敏度调节至使肝的轮廓清楚，膈肌为强回声带，肝内门静脉壁回声较强，管腔内为无回声区。使用电子线阵、电子凸阵、电子相控阵探头。
4 检查方法1． *** ①仰卧位，右上肢上举至头部，使肋间隙增大(常规 *** )。②左侧45°90°卧位，使肝脏向左移位，以检查肝门、膈顶部、右前叶及右后叶。③斜坡卧位，用于肝下缘位于肋缘之上的患者，或因肥胖、腹水使肝位置上移的患者，此位于吸气后屏气，可使肝位置下降，从肋缘下检查肝脏。④俯卧位，从背侧检查肝右叶后段。⑤立位，检查有无肝下垂。
2．检查途径
(1)剑突下途径：探头置剑突下，①斜切半横切扫查，又分向上倾斜约45°、向下倾斜约60°。②横切检查，向上倾斜75—80°。③纵切扫查，探头置中线左侧，向右逐渐移动探头，超声束作一系列纵切扫查。观察肝左叶的形态，左叶的上缘、膈面，左叶与心脏、腹主动脉、胰腺等的邻接关系，左叶同门静脉左干、角部、矢状部、左外下支、左外上支、左内支等的走行，分布情况，以及与之伴行的肝胆管情况。纵切扫查显示下腔静脉、腹主动脉。在肝左叶后方时，测量左叶的前后径、上下径。
(2)左肋缘下途径：探头置左肋缘下并朝向患者左肩，超声束呈水平扫查方向，从朝向患者左肩方向缓慢移动探头至中线，进行对肝左叶全貌的斜切扫查，尤其是观察被肋弓遮盖的左肝部分。
(3)右肋间途径：探头置肋间作肝的横切扫查，从右第4、5肋间开始顺序向下到肋缘下方，探头在肋间向外(腋前线至腋中线)向内(锁骨中线至胸骨旁线)作必要的滑动，充分显示肝右叶的横切及斜切图像，观察肝右叶内血管、胆道的分布、走行情况及肝右叶内的回声分布，测量最大横切面的前后径线即肝右叶的前后径。
(4)右肋缘下途径：①探头置右肋缘下，由前向后作垂直方向的横切扫查，观察在平静呼吸及深吸气时肝右叶在肋缘下的大小及厚径。②探头在右肋缘下从内向外或从外向内移动，超声束平面从肋下向患者头侧方向倾斜行肝脏的各种斜切扫查。可测量肝右叶最大斜径，观察肝的外形轮廓、膈面及脏面的形态，肝实质内的回声性质，门静脉主干、右干及右前支、右后上支、右后下支、肝静脉、胆囊、总胆管、右肝管、右叶肝内胆管等的走行分布情况。
(5)胸壁纵轴途径：上起右侧第4、5肋间，内侧到胸骨右缘，外侧至腋后线，下缘至右肋缘下，探头在右胸壁上作多个平行纵切扫查，检查时嘱患者作深吸气，使肝脏下移以扩大检查范围，观察肝脏及其与下腔静脉、胰腺、胆囊、右肾等脏器的关系，注意在肋骨后方的肝组织因声能的衰减而不显示或显示不清。在右锁骨中线或其附近处的纵切面扫查图上，测量右叶前后径及上下径。
(6)右背部途径：左侧卧位或俯卧位时，探头在右肩胛下角下方作横切、纵切、斜切扫查，观察右肝后段。
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