一、超聲波檢測的核心檢測項目分類

1. 材料及構件內部缺陷檢測

• 典型缺陷類型：
  • 體積型缺陷：氣孔、夾渣、縮孔（鑄造件）、分層（復合材料）。
  • 裂紋類缺陷：疲勞裂紋、應力腐蝕裂紋、焊接冷裂紋。
  • 幾何不連續：未熔合（焊接）、未焊透、夾雜物。
• 適用對象：
  • 金屬材料（鋼、鋁、鈦合金等）、非金屬材料（陶瓷、塑料、復合材料）。
  • 關鍵部件（如壓力容器壁厚、管道焊縫、渦輪葉片）。

2. 幾何尺寸與厚度測量

• 檢測目標：
  • 材料腐蝕減薄（如化工管道、儲罐底板）。
  • 涂層/鍍層厚度（需使用高頻探頭提高分辨率）。
  • 復雜結構內部尺寸（如鑄件空腔深度、復合材料疊層厚度）。
• 技術要點：
  • 利用超聲波在材料中的傳播時間計算厚度（公式：厚度=聲速×傳播時間2厚度=2聲速×傳播時間?）。
  • 需校準材料聲速（不同材質差異顯著，如鋼：5920 m/s，鋁：6320 m/s）。

3. 材料性能評價

• 檢測項目：
  • 彈性模量、晶粒度評價（通過聲衰減分析）。
  • 殘余應力分布（需結合臨界折射縱波技術）。
  • 各向異性評估（如復合材料纖維取向）。

4. 在線監測與動態檢測

• 應用場景：
  • 高溫環境下設備實時監測（如煉化反應器）。
  • 動態載荷下裂紋擴展跟蹤（需高頻采樣與信號處理）。

二、分行業典型檢測項目解析

1. 制造業與重工業

• 焊接接頭檢測：
  • 檢測焊縫中的未熔合、氣孔、夾渣，符合ISO 17640標準。
  • 厚板焊縫采用多探頭聚焦技術或TOFD（衍射時差法）。
• 鑄鍛件檢測：
  • 鑄件縮松、縮孔檢測（低頻探頭穿透粗晶材料）。
  • 鍛件白點、折疊缺陷識別（結合縱波與橫波檢測）。

2. 航空航天

• 復合材料檢測：
  • 碳纖維增強聚合物（CFRP）的分層、脫粘檢測。
  • 蜂窩結構芯格積水檢測（利用超聲波阻抗差異）。
• 鈦合金部件：
  • 疲勞裂紋的早期發現（需高靈敏度相控陣探頭）。

3. 能源與電力

• 核電領域：
  • 反應堆壓力容器（RPV）輻照脆化監測。
  • 蒸汽發生器傳熱管壁厚檢測（內旋轉探頭）。
• 風電領域：
  • 風機主軸內部缺陷檢測（全聚焦模式TFM提高信噪比）。

4. 建筑工程

• 混凝土結構檢測：
  • 內部空洞、鋼筋銹蝕引起的層裂。
  • 預應力管道灌漿密實度評估（跨孔超聲法）。
• 鋼結構檢測：
  • 高強螺栓連接副的軸力損失（通過超聲波傳播時間變化反推應力）。

三、超聲波檢測的關鍵技術參數

四、檢測流程與步驟

1. 前期準備：
   • 確定檢測標準與驗收等級。
   • 表面處理（去除氧化皮、油漆，粗糙度≤6.3 μm）。
2. 設備校準：
   • 使用標準試塊（如IIW試塊）校準聲速、探頭角度和靈敏度。
3. 數據采集：
   • 手動掃查（靈活但效率低）或自動掃查（機器人+編碼器，精度±0.1 mm）。
4. 信號分析與評估：
   • 缺陷定量（當量法、端點衍射法）與定性（波形特征分析）。
5. 報告生成：
   • 記錄缺陷位置、尺寸、評級及建議處理措施。

五、UT檢測的優勢與局限性

• 優勢：
  • 高靈敏度（可檢測亞毫米級缺陷）。
  • 深度分辨率強（毫米級精度）。
  • 實時成像與數字化存檔。
• 局限性：
  • 需耦合劑，對表面粗糙度敏感。
  • 復雜形狀工件檢出率低（需定制探頭）。
  • 依賴操作者經驗（需ASNT Level II/III認證）。

六、未來發展趨勢

1. 相控陣超聲（PAUT）：多陣元探頭實現動態聚焦，適用于復雜幾何體。
2. 全矩陣捕獲（FMC）：結合TFM算法提升缺陷成像清晰度。
3. 人工智能輔助：基于深度學習的缺陷自動分類（準確率>95%）。
4. 便攜式設備：手持式UT與智能手機互聯，支持現場快速決策。

結語