超声检测在金属无损探伤中如何正确识别常见缺陷类型

超声检测作为金属无损探伤的重要手段，在保障金属制品质量与安全方面发挥着关键作用。本文将详细阐述超声检测在金属无损探伤中，针对常见缺陷类型的正确识别方法，包括各类缺陷的特征、超声检测表现及相关注意事项等，帮助相关从业者更精准地运用超声检测技术。

一、超声检测概述

超声检测是利用超声波在金属材料中的传播特性来检测材料内部缺陷的一种无损检测方法。它基于超声波在遇到不同介质界面时会发生反射、折射和波型转换等现象。超声波由超声换能器产生，通过耦合剂传入金属工件内部。当遇到缺陷时，部分超声波会反射回来，被换能器接收并转化为电信号，经过处理后就能分析出缺陷的相关信息。

超声检测具有诸多优点，比如它能够检测出金属材料内部较深处的缺陷，检测精度相对较高，可以对多种形状和尺寸的金属工件进行检测。而且它属于非接触式或通过耦合剂间接接触的检测方式，不会对工件造成损伤，可在不破坏工件结构和性能的前提下完成检测任务。

然而，超声检测也并非完美无缺。它对检测人员的专业技能要求较高，因为检测结果的准确解读依赖于操作人员对超声信号的理解和分析能力。同时，检测过程中需要合适的耦合条件，若耦合不佳，会影响超声波的传播和信号接收，导致检测结果不准确。

二、常见金属缺陷类型介绍

在金属材料的生产、加工和使用过程中，会出现多种类型的缺陷。其中较为常见的有气孔缺陷，它是在金属凝固过程中，由于气体未能及时逸出而形成的空洞。气孔在金属内部呈现为近似球形或椭圆形的空洞，其大小和分布可能各不相同。

夹杂物也是常见缺陷之一，它是指金属材料中混入了外来的杂质，如氧化物、硫化物等。夹杂物的形态多样，可以是点状、线状或块状等，它们会破坏金属的连续性，影响金属的力学性能。

裂纹缺陷则是最为严重的一种，它通常是由于金属在加工或使用过程中受到过大的应力、温度变化等因素导致的。裂纹可以是表面裂纹，也可以是内部裂纹，其形状可能是直线型、曲线型等，裂纹的存在会极大地降低金属的强度和韧性，严重威胁金属制品的安全使用。

还有一种常见缺陷是未焊透，这主要出现在焊接结构的金属制品中。未焊透是指焊接接头处母材未被完全熔化结合，形成了部分未焊接上的区域，它会削弱焊接接头的强度，导致焊接结构在承受载荷时容易出现故障。

三、超声检测气孔缺陷的识别方法

当超声检测气孔缺陷时，气孔会对超声波产生反射和散射作用。在超声检测的显示屏上，会出现相应的信号特征。一般来说，气孔缺陷对应的超声反射信号幅度相对较低，因为气孔内部是气体，与金属基体的声阻抗差异相对不是特别大。

气孔的反射信号在显示屏上往往呈现为孤立的、近似圆形或椭圆形的亮点。这是由于气孔的形状较为规则，对超声波的反射比较均匀，所以形成的信号形状也相对规整。而且气孔缺陷的信号重复性较好，即多次检测同一气孔时，其反射信号的特征变化不大。

在检测过程中，要注意区分气孔与其他类似缺陷。例如，与一些小型夹杂物相比，气孔的反射信号幅度可能更低，且形状更规整。同时，还要结合工件的制造工艺等因素综合判断，因为不同工艺下产生的气孔特点可能会有所不同。比如铸造工艺中产生的气孔可能分布相对较散，而焊接工艺中产生的可能在焊缝附近出现。

另外，为了更准确地识别气孔缺陷，还可以采用不同频率的超声波进行检测。较高频率的超声波对气孔这类小尺寸缺陷的分辨率更高，但传播距离相对较短；而较低频率的超声波传播距离长，但对小尺寸缺陷的分辨率稍低。通过合理选择频率，可以提高对气孔缺陷的识别精度。

四、超声检测夹杂物缺陷的识别方法

夹杂物对超声波的反射和散射情况与气孔有明显不同。夹杂物由于其成分与金属基体差异较大，声阻抗也有较大差异，所以其反射信号幅度通常较高。在超声检测显示屏上，夹杂物对应的信号往往呈现为形状不规则的亮点或亮斑。

夹杂物的形态多样，如点状夹杂物对应的超声信号可能是孤立的、较小的亮点；线状夹杂物则可能呈现为连续的、呈线状分布的亮斑；块状夹杂物的信号会是面积较大、形状不规则的亮斑。而且夹杂物的信号重复性相对较差，因为夹杂物在金属中的分布位置和自身形态可能会有变化，再次检测时其反射信号可能会有所不同。

在识别夹杂物缺陷时，要特别注意与裂纹等其他缺陷的区分。虽然夹杂物和裂纹都可能表现为不规则的亮斑，但裂纹的信号往往具有更强的方向性，即沿着裂纹的方向信号会更明显。而夹杂物的信号则相对较为分散，没有明显的方向性。同时，结合工件的材质和制造工艺等因素也有助于准确识别夹杂物缺陷。例如，某些金属材料在特定工艺下容易产生特定类型的夹杂物，了解这些情况可以更有针对性地进行检测和识别。

为了提高对夹杂物缺陷的识别效果，同样可以尝试不同频率的超声波。一般来说，对于较小尺寸的夹杂物，采用较高频率的超声波可以更好地分辨其形态和位置；而对于较大尺寸的夹杂物，较低频率的超声波可能更合适，因为它可以穿透更深的金属层，获取更全面的信息。

五、超声检测裂纹缺陷的识别方法

裂纹是金属材料中极为严重的缺陷，超声检测对其识别至关重要。当超声波遇到裂纹时，由于裂纹两侧是金属基体，声阻抗差异较大，会产生强烈的反射信号。在超声检测显示屏上，裂纹对应的信号呈现为连续的、有明显方向性的亮线或亮带。

裂纹的反射信号强度通常很高，因为裂纹的存在破坏了金属的连续性，使得超声波在裂纹处的传播发生了突变。而且裂纹的信号重复性很好，只要裂纹的状态没有改变，多次检测时其反射信号的特征基本不变。

在识别裂纹缺陷时，要注意区分表面裂纹和内部裂纹。表面裂纹一般可以通过直接接触式超声检测或者利用表面波进行检测。表面波沿着金属表面传播，遇到表面裂纹时会产生明显的反射信号。而内部裂纹则需要通过纵波或横波等体波进行检测，并且要根据裂纹可能存在的深度合理选择超声波的频率。

另外，在检测过程中，要结合金属工件的受力情况、历史使用情况等因素综合判断。因为裂纹的产生往往与这些因素密切相关，了解这些情况有助于更准确地识别裂纹缺陷的位置和程度，以便采取相应的修复或处理措施。

六、超声检测未焊透缺陷的识别方法

未焊透缺陷主要出现在焊接结构的金属制品中。在超声检测时，未焊透会对超声波产生明显的反射作用。因为未焊透区域相当于金属母材与焊缝之间的一个界面，声阻抗存在差异，所以会有反射信号产生。

在超声检测显示屏上，未焊透对应的信号呈现为较为规整的、连续的亮带或亮区。其反射信号强度介于气孔和裂纹之间，因为未焊透区域虽然是未完全焊接上的部分，但毕竟还有部分金属相连，所以声阻抗差异不像裂纹那么大，但又比气孔要大些。

识别未焊透缺陷时，要结合焊接工艺特点来判断。不同的焊接工艺可能导致未焊透缺陷的出现位置、形态等有所不同。例如，手工电弧焊产生的未焊透可能与气体保护焊产生的未焊透在表现上略有差异。同时，要注意与其他焊接相关缺陷如夹渣等的区分。夹渣是指焊接过程中残留的熔渣等杂质，其超声信号与未焊透也有不同，夹渣的信号往往更不规则，且强度可能稍低。

为了更准确地识别未焊透缺陷，在检测前要对焊接结构有充分的了解，包括焊接接头的形式、焊缝的位置等。这样在检测过程中才能更有针对性地捕捉到未焊透的信号特征，提高识别的准确性。

七、超声检测中的耦合问题及对缺陷识别的影响

在超声检测过程中，耦合是一个非常重要的环节。耦合是指通过耦合剂将超声换能器与金属工件表面连接起来，使超声波能够顺利传入工件内部的过程。常见的耦合剂有凡士林、机油等。

如果耦合不佳，会对超声检测及缺陷识别产生严重影响。首先，耦合不好会导致超声波传入工件内部的能量减少，使得检测灵敏度降低。这样一来，一些小尺寸的缺陷可能就无法被检测出来，或者检测出来的信号强度很弱，难以准确判断缺陷的类型和位置。

其次，耦合不佳还会导致超声波在工件内部的传播路径发生扭曲，使得反射信号的接收出现偏差。例如，原本应该是直线传播的超声波，由于耦合问题变成了曲线传播，那么接收到的反射信号就可能来自错误的位置，从而错误地判断缺陷的存在或位置。

为了保证良好的耦合效果，在检测前要对工件表面进行清洁处理，去除油污、铁锈等杂质。同时，要选择合适的耦合剂，并根据工件的表面状况和检测要求合理调整耦合剂的用量。在检测过程中，要确保耦合剂均匀分布在换能器与工件表面之间，避免出现局部耦合不良的情况。

八、超声检测设备及参数选择对缺陷识别的影响

超声检测设备的性能对缺陷识别的准确性有着重要影响。不同品牌、型号的超声检测设备在超声波的发射功率、接收灵敏度、频率范围等方面可能存在差异。一般来说，发射功率较大、接收灵敏度较高的设备能够检测出更小尺寸的缺陷，并且对缺陷的信号处理能力也更强。

在频率范围方面，如前面提到的，不同频率的超声波对不同类型、不同尺寸的缺陷有不同的检测效果。所以在选择超声检测设备时，要考虑其是否具备合适的频率范围，以便能够根据具体的检测对象和检测要求灵活选择频率。

除了设备本身，检测参数的选择也至关重要。其中最重要的参数之一是超声波的频率。对于小尺寸缺陷，如气孔、小型夹杂物等，较高频率的超声波可能更适合，因为它能提供更高的分辨率；而对于大尺寸缺陷，如裂纹、未焊透等，较低频率的超声波可能更合适，因为它能穿透更深的金属层。

另外，增益参数的设置也会影响缺陷识别。增益是指对超声检测接收到的信号进行放大的倍数。适当的增益设置可以使微弱的缺陷信号变得更明显，便于观察和分析，但如果增益设置过高，会导致信号失真，反而不利于准确识别缺陷。所以要根据实际情况合理设置增益参数。