一、超声波检测的核心检测项目分类

1. 材料及构件内部缺陷检测

• 典型缺陷类型：
  • 体积型缺陷：气孔、夹渣、缩孔（铸造件）、分层（复合材料）。
  • 裂纹类缺陷：疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹、焊接冷裂纹。
  • 几何不连续：未熔合（焊接）、未焊透、夹杂物。
• 适用对象：
  • 金属材料（钢、铝、钛合金等）、非金属材料（陶瓷、塑料、复合材料）。
  • 关键部件（如压力容器壁厚、管道焊缝、涡轮叶片）。

2. 几何尺寸与厚度测量

• 检测目标：
  • 材料腐蚀减薄（如化工管道、储罐底板）。
  • 涂层/镀层厚度（需使用高频探头提高分辨率）。
  • 复杂结构内部尺寸（如铸件空腔深度、复合材料叠层厚度）。
• 技术要点：
  • 利用超声波在材料中的传播时间计算厚度（公式：厚度=声速×传播时间2厚度=2声速×传播时间​）。
  • 需校准材料声速（不同材质差异显著，如钢：5920 m/s，铝：6320 m/s）。

3. 材料性能评价

• 检测项目：
  • 弹性模量、晶粒度评价（通过声衰减分析）。
  • 残余应力分布（需结合临界折射纵波技术）。
  • 各向异性评估（如复合材料纤维取向）。

4. 在线监测与动态检测

• 应用场景：
  • 高温环境下设备实时监测（如炼化反应器）。
  • 动态载荷下裂纹扩展跟踪（需高频采样与信号处理）。

二、分行业典型检测项目解析

1. 制造业与重工业

• 焊接接头检测：
  • 检测焊缝中的未熔合、气孔、夹渣，符合ISO 17640标准。
  • 厚板焊缝采用多探头聚焦技术或TOFD（衍射时差法）。
• 铸锻件检测：
  • 铸件缩松、缩孔检测（低频探头穿透粗晶材料）。
  • 锻件白点、折叠缺陷识别（结合纵波与横波检测）。

2. 航空航天

• 复合材料检测：
  • 碳纤维增强聚合物（CFRP）的分层、脱粘检测。
  • 蜂窝结构芯格积水检测（利用超声波阻抗差异）。
• 钛合金部件：
  • 疲劳裂纹的早期发现（需高灵敏度相控阵探头）。

3. 能源与电力

• 核电领域：
  • 反应堆压力容器（RPV）辐照脆化监测。
  • 蒸汽发生器传热管壁厚检测（内旋转探头）。
• 风电领域：
  • 风机主轴内部缺陷检测（全聚焦模式TFM提高信噪比）。

4. 建筑工程

• 混凝土结构检测：
  • 内部空洞、钢筋锈蚀引起的层裂。
  • 预应力管道灌浆密实度评估（跨孔超声法）。
• 钢结构检测：
  • 高强螺栓连接副的轴力损失（通过超声波传播时间变化反推应力）。

三、超声波检测的关键技术参数

四、检测流程与步骤

1. 前期准备：
   • 确定检测标准与验收等级。
   • 表面处理（去除氧化皮、油漆，粗糙度≤6.3 μm）。
2. 设备校准：
   • 使用标准试块（如IIW试块）校准声速、探头角度和灵敏度。
3. 数据采集：
   • 手动扫查（灵活但效率低）或自动扫查（机器人+编码器，精度±0.1 mm）。
4. 信号分析与评估：
   • 缺陷定量（当量法、端点衍射法）与定性（波形特征分析）。
5. 报告生成：
   • 记录缺陷位置、尺寸、评级及建议处理措施。

五、UT检测的优势与局限性

• 优势：
  • 高灵敏度（可检测亚毫米级缺陷）。
  • 深度分辨率强（毫米级精度）。
  • 实时成像与数字化存档。
• 局限性：
  • 需耦合剂，对表面粗糙度敏感。
  • 复杂形状工件检出率低（需定制探头）。
  • 依赖操作者经验（需ASNT Level II/III认证）。

六、未来发展趋势

1. 相控阵超声（PAUT）：多阵元探头实现动态聚焦，适用于复杂几何体。
2. 全矩阵捕获（FMC）：结合TFM算法提升缺陷成像清晰度。
3. 人工智能辅助：基于深度学习的缺陷自动分类（准确率>95%）。
4. 便携式设备：手持式UT与智能手机互联，支持现场快速决策。

结语