超聲波檢測技術(shù)作為無損檢測的重要手段，廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造和質(zhì)量控制領(lǐng)域。不同形狀和厚度的材料在制造和使用過程中可能會產(chǎn)生各種缺陷，如裂紋、分層和空洞，這些缺陷不僅影響材料的機械性能，還可能導(dǎo)致嚴重的安全隱患。為了有效檢測和評估這些缺陷，針對不同類型板材和型材的超聲波檢測方法和裝置也各有不同。
一、板材的超聲檢測基礎(chǔ)
厚板與中厚板的超聲波檢測——橫波法檢測
為了發(fā)現(xiàn)與板材表面呈一定角度，甚至垂直取向的缺陷，例如裂紋，有必要時還應(yīng)輔以橫波檢測。
板材橫波檢測條件的確定、定標入射角或折射角(或K值)的確定等與一般的橫波檢測方法相同，其靈敏度的調(diào)整則采用以刻槽或柱孔為反射體的同規(guī)格、同材料、同冶金狀態(tài)與表面狀態(tài)的板材實物對比試塊。
考慮到缺陷的取向可能是多種多樣的，故在掃查時一般采用格線掃查并且聲束應(yīng)朝向4個方向(板材軋制方向的兩端和垂直于軋制方向的兩端)，即4次掃查，以免漏檢。
當(dāng)采用上下版面刻槽(槽的方向垂直于板材軋制方向)為反射體時，則可預(yù)先繪制出距離—振幅曲線(上、下刻槽回波高度的連線)以便于檢測時對缺陷回波大小的評定。板材橫波檢測的對比試塊見圖4-4-4
二、薄板的超聲波檢測
一般把厚度0.5~4mm(厚度與超聲波長相當(dāng))的板材稱為薄板。
在自動化超聲波檢測中，通常采用水浸法或溢水法、噴水柱法等，以多通道脈沖超聲波穿透法進行檢測，當(dāng)調(diào)整檢測條件滿足板厚與檢測頻率的關(guān)系達到共振條件(板厚等于二分之一波長的整數(shù)倍)時，可獲得最大的穿透率，若是板材中出現(xiàn)缺陷時(特別是分層)，將破壞原來的共振條件，使穿透率大大降低，表現(xiàn)為穿透波幅度顯著降低，從而可以發(fā)現(xiàn)缺陷的存在。
在通常情況下，采用手工接觸法蘭姆波檢測(亦稱板波法檢測)。
三、型材的超聲檢測
所謂型材，是指其橫截面為矩形、方形、工字形、T字形、π形以及其他形狀的長條形軋材，如方鋼、角鋼、工字鋼、槽鋼、鋼軌等等。對于這些型材，常用的超聲檢測方法是縱波檢測和橫波檢測，其基本要求與鍛件的超聲波檢測基本相同，如圖4-5-2所示。
對于方鋼，一般采用縱波直探頭以相鄰的兩個側(cè)面為探測面，當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺陷后，還應(yīng)從對面?zhèn)让鏅z測驗證。
當(dāng)有較高的近表面分辨率要求時，考慮到直探頭的上盲區(qū)通常大于低盲區(qū)，則需要做4個側(cè)面探測，或另外采用組合雙晶直探頭做4個側(cè)面探測。
有些金屬的塑性不夠好，在軋制、鍛造時容易出現(xiàn)沿應(yīng)變線開裂，在方形或矩形截面上表現(xiàn)為沿對角線開裂，故還需考慮加作折射角與裂紋取向角相近的橫向橫波檢測(聲束方向與方鋼軸線方向垂直)。
在對鋼軌檢測時，依據(jù)鋼軌中可能出現(xiàn)缺陷的位置(軌腰、踏面、軌底、魚尾夾板孔等)以及缺陷的取向而采用縱波和橫波檢測，目前的鋼軌檢測已大多采用多通道儀器，集中探頭分布在鋼軌的不同位置同時檢測以提高檢測效率。
對于截面較薄的型材(例如扁鋼、角鋼、帶鋼等)，常見的是采用組合雙晶直探頭或橫波檢測，在自動化檢測中則常常采用多通道的超聲波脈沖穿透法檢測等。
圖4-5-2所示的例子也是對其他型材檢測時必要考慮的方法選擇原則。
四、大直徑圓截面棒材的超聲檢測
大直徑圓截面棒材的超神檢測放大包括接觸法檢測和水浸法檢測，也包括周面徑向入射的縱波檢測和周面弦向入射的橫波檢測。
單直平探頭接觸法周面徑向入射的縱波檢測基本檢測程序：
1、調(diào)整儀器處于正常工作狀態(tài)。
2、定標：同鍛件縱波檢測一樣，可以直接利用棒材本身或利用聲學(xué)性能與被檢測棒材相同或相近的對比試塊，采用兩次回波法定標。
3、起始靈敏度的調(diào)整。
① 對比試塊法：棒材超聲波縱波檢測的對比試塊如圖4-5-3所示。
② 底波方式法。
4、掃查：棒材檢測時的掃查方式可以采用周向掃查+直線平移、軸向直線掃查+軸向平移或螺旋線掃查。前兩種方式在手工接觸法檢測時比較方便操作，后者多用于自動化檢測(棒材旋轉(zhuǎn)，探頭沿軸向移動)。
5、缺陷評定：棒材超聲波檢測中對缺陷的定位評定與鍛件相同，即可從已定標的水平刻度上直接讀取缺陷的埋藏深度。
缺陷的定量評定一般采用當(dāng)量法評定。在使用底波方式法時，其定量方法與鍛件檢測方法相同。
五、棒材的水浸法檢測
棒材的水浸法檢測較多采用浸入法耦合，也有采取局部水浸的耦合方法。
（一）周面徑向入射的縱波檢測。
在用普通的水浸平直探頭檢測時，由于水中聲速顯著低于金屬棒材中的聲速，因此聲束從水中通過凸曲面進入棒材時將嚴重發(fā)散，不但使聲能分散，而且容易產(chǎn)生干擾。
為此，棒材的水浸法檢測多采用水浸聚焦探頭，并且以線聚焦型為好，可以提高檢測效率。
但是，進入棒材色聲速仍應(yīng)有一定的散發(fā)以保證對檢測區(qū)域必須的覆蓋，因此水浸聚焦探頭的水中焦點落在何處是一個必須注意的問題。圖4-5-6示出了3種情況：
① 水中焦點落在棒材中心的上部則聲束進入棒材后會先匯聚后發(fā)散，使聲場分布不均勻，惡化了聲場的距離-振幅特性，不利于對缺陷的定量評定;
② 水中焦點落在棒材中心，聲束進入棒材后沒有發(fā)散而匯聚在圓心處，對中心缺陷的檢測效果最好;
③ 水中焦點落在棒材圓心的下半部，聲束進入棒材后有適當(dāng)發(fā)散，能保證有一定的覆蓋區(qū)域，有利于探測各種可能取向和不同埋藏深度的缺陷。因此，應(yīng)當(dāng)以b)和c)的情況調(diào)整水程距離，即以水中焦點落在圓心或圓心以下為最好。
（二）周面弦向入射的橫波檢測
當(dāng)采用水浸法作周面弦向入射的橫波檢測時，應(yīng)使探頭的水中焦點落在與聲軸線垂直并通過棒材圓心的直徑線上。折射角的控制可通過調(diào)整聲軸線與通過棒材圓心的聲軸線之間的距離—偏心距來實現(xiàn)，如圖4-5-7所示。
偏心距X=R·(C水/Cs)·sinβ，式中：
R為棒材半徑;Cs為棒材中的橫波速度;β為折射角。
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