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绪论 1

第1章 声波基础知识 2

1.1 机械振动与机械波 2

1.1.1 机械振动 2

1.1.2 机械波 3

1.1.3 声波的分类 4

1.2 波的类型 5

1.2.1 根据质点的振动方向分类 5

1.2.2 按波的形状分类 7

1.2.3 按振动的持续时间分类 8

1.3 超声波的传播特性 8

1.3.1 波的干涉 8

1.3.2 波的衍射 9

1.4 超声波的传播速度 10

1.4.1 无限大固体介质中的声速 10

1.4.2 影响声速的物理量 11

1.4.3 液体介质、气体介质中的声速 12

1.5 超声场的特征值 12

1.5.1 声压 12

1.5.2 声阻抗 13

1.5.3 声强 13

1.5.4 分贝与奈培 14

1.6 超声波垂直入射到平界面时的反射和透射 15

1.6.1 单一平界面的反射率和透射率 15

1.6.2 薄层界面的反射率与透射率 18

1.6.3 声压往复透射率 20

1.7 超声波倾斜入射到界面时的反射和折射 21

1.7.1 波型转换与反射、折射定律 21

1.7.2 声压反射率 23

1.7.3 声压往复透射率 24

1.7.4 端角反射 25

1.8 超声波的聚焦与发散 26

1.8.1 声压距离公式 26

1.8.2 平面波在曲界面上的反射 27

1.8.3 平面波在曲界面上的折射 27

1.8.4 声透镜 28

1.9 超声波的衰减 29

1.9.1 衰减的原因 30

1.9.2 衰减方程与衰减系数 30

1.9.3 衰减系数测定 32

第2章 超声波发射声场与规则反射体的回波声压 33

2.1 纵波发射声场 33

2.1.1 圆盘波源辐射的纵波声场 33

2.1.2 矩形波源辐射的纵波声场 36

2.1.3 近场区在两种介质中的分布 37

2.1.4 实际声场与理想声场比较 38

2.2 横波发射声场 39

2.2.1 假想横波波源 39

2.2.2 横波声场结构 40

2.3 规则反射体的回波声压 42

2.3.1 平底孔回波声压 43

2.3.2 长横孔回波声压 44

2.3.3 短横孔回波声压 44

2.3.4 球孔回波声压 45

2.3.5 大平底面回波声压 45

2.3.6 圆柱曲底面反射波声压 46

2.4 AVG曲线 46

2.4.1 纵波平底孔AVG曲线 47

2.4.2 横波平底孔AVG曲线 51

第3章 超声检测设备与器材 52

3.1 超声检测仪 52

3.1.1 仪器的作用和分类 52

3.1.2 A型脉冲反射式超声检测仪 53

3.2 超声波探头 61

3.2.1 压电效应与压电材料 61

3.2.2 探头的结构及各部分的作用 63

3.2.3 探头的分类 65

3.2.4 探头型号 67

3.3 试块 69

3.3.1 试块的作用 69

3.3.2 人工反射体 69

3.3.3 试块的分类 70

3.3.4 试块的使用和维护 79

3.4 探头电缆线 79

3.5 耦合剂 79

3.6 超声检测仪和探头的性能及其测试 80

3.6.1 超声检测仪、探头的主要性能 80

3.6.2 超声检测仪和探头的组合性能 85

第4章 超声检测方法和通用检测技术 90

4.1 超声检测方法概述 90

4.1.1 按原理分类 90

4.1.2 按探头接触方式分类 92

4.1.3 按波型分类 92

4.1.4 按操作方式分类 94

4.1.5 按探头个数分类 95

4.2 仪器与探头的选择 96

4.2.1 检测仪的选择 96

4.2.2 探头的选择 96

4.3 耦合与补偿 98

4.3.1 耦合剂 98

4.3.2 影响声耦合的主要因素 98

4.3.3 表面耦合损耗的测定和补偿 99

4.4 仪器探头系统的校准、测定及检测灵敏度设定 101

4.4.1 时基线的校准 101

4.4.2 探头参数的测定 102

4.4.3 检测灵敏度的校准 102

4.4.4 检测灵敏度设定 104

4.5 检测方法 104

4.5.1 耦合方式 104

4.5.2 检测面的选择 105

4.5.3 声束的定位参数 105

4.5.4 扫查方式 106

4.5.5 缺陷的定位 107

4.5.6 缺陷的定量 108

4.6 影响缺陷定位、定量的主要因素 110

4.6.1 影响缺陷定位的主要因素 110

4.6.2 影响缺陷定量的主要因素 112

4.7 缺陷性质分析 115

4.7.1 根据加工工艺分析缺陷性质 115

4.7.2 根据缺陷特征分析缺陷性质 115

4.7.3 根据缺陷波形分析缺陷性质 115

4.7.4 根据底波分析缺陷性质 117

4.8 非缺陷回波的判别 117

4.8.1 迟到波 117

4.8.2 特殊角度61°反射 118

4.8.3 三角反射 119

4.8.4 其他非缺陷回波 120

4.9 侧壁干涉 122

4.9.1 侧壁干涉对检测的影响 122

4.9.2 避免侧壁干涉的条件 123

第5章 板材和管材超声检测 125

5.1 板材超声检测 125

5.1.1 板材的加工方法及常见缺陷 125

5.1.2 常用检测方法 125

5.1.3 板材超声检测过程 128

5.2 复合钢板超声检测 136

5.2.1 复合钢板的加工及主要缺陷 136

5.2.2 复合钢板超声检测的界面分析 136

5.2.3 复合钢板的超声检测 137

5.3 无缝钢管超声检测 138

5.3.1 钢管的分类 138

5.3.2 无缝钢管的加工方法 139

5.3.3 无缝钢管的常见缺陷 139

5.3.4 无缝钢管的常用检测方法 139

5.3.5 无缝钢管的超声检测 143

第6章 锻件与铸件超声检测 148

6.1 锻件超声检测 148

6.1.1 锻件加工及常见缺陷 148

6.1.2 锻件检测方法概述 149

6.1.3 检测条件的选择 152

6.1.4 时基线和灵敏度的校准 155

6.1.5 缺陷位置及大小的测定 160

6.1.6 缺陷反射回波的判别 165

6.1.7 非缺陷反射回波判别 166

6.1.8 锻件质量级别的评定 167

6.2 铸件超声检测 168

6.2.1 铸件的特点及常见缺陷 168

6.2.2 铸件超声检测的特点 169

6.2.3 铸件检测条件的选择 169

6.2.4 铸件质量评定及标准特点 171

第7章 焊接接头超声检测 172

7.1 焊接加工及常见缺陷 172

7.1.1 焊接方法 172

7.1.2 焊接接头中常见缺陷 173

7.2 中厚板对接焊接接头超声检测 173

7.2.1 对接焊接接头超声检测 173

7.2.2 检测条件的选择 176

7.2.3 仪器与探头选择 178

7.2.4 试块的准备 180

7.2.5 横波探头及仪器时基线的校准 181

7.2.6 距离—波幅曲线的绘制及检测灵敏度设定 183

7.2.7 检测面的准备、声能损失差的测量、检测面划线 187

7.2.8 扫查方式 189

7.2.9 检测面曲率半径小于250mm对接接头的超声检测 191

7.2.10 缺陷的测定 191

7.2.11 对接焊接接头超声检测真伪缺陷回波的识别 196

7.2.12 焊接接头检测记录与等级分类、质量评级 198

7.3 管座角接接头和T型焊接接头超声检测 200

7.3.1 管座角接接头超声检测 200

7.3.2 T型焊接接头超声检测 202

7.4 堆焊层超声检测 203

7.4.1 堆焊层晶体结构的特点 203

7.4.2 堆焊层中常见的缺陷 203

7.4.3 超声检测方法及探头的选择 203

7.4.4 堆焊层对比试块的要求和型号选择 204

7.4.5 灵敏度校准 205

7.4.6 扫查方法 206

7.4.7 缺陷定量 206

7.4.8 质量分级 206

7.5 铝对接焊接接头超声检测 206

7.5.1 铝及铝合金对接焊接接头的特点及常见缺陷 206

7.5.2 检测条件的选择 207

7.5.3 检测准备工作 208

7.5.4 缺陷定量 209

7.5.5 缺陷评定 209

7.5.6 质量分级 209

7.6 钢制承压设备管子和压力管道环向焊接接头超声检测 210

7.6.1 仪器、探头选择 210

7.6.2 检测条件的准备 211

7.6.3 横波探头及时基线的校准 212

7.6.4 距离—波幅曲线的绘制及灵敏度校准与设定 212

7.6.5 检测面的准备、声能损失差的测量、检测面划线 212

7.6.6 扫查方式的选择 212

7.6.7 缺陷定量检测 213

7.6.8 检测结果的记录与评定 214

第8章 超声检测工艺 216

8.1 超声检测工艺规程 216

8.1.1 主题内容和适用范围 216

8.1.2 工艺规程编制依据（引用标准、法规） 216

8.1.3 检测人员的要求 217

8.1.4 设备、器材 217

8.1.5 检测时机及表面准备 217

8.1.6 检测工艺方法、检测技术 217

8.1.7 检测结果和质量分级 217

8.1.8 技术档案要求 217

8.1.9 相关因素在工艺规程中的体现与控制 217

8.2 超声检测操作指导书 219

8.2.1 操作指导书的主要内容 219

8.2.2 超声检测操作指导书编制 222

8.2.3 操作指导书编制应用举例 224

主要参考文献 250