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什么是近表面缺陷

近表面缺陷的檢測在無損檢測中是一個傳統而典型的研究課題。

近表面缺陷的檢測方法很多，比如，脈沖超聲波反射法、磁粉探傷法、渦流檢測方法、磁記憶檢測法、漏磁檢測法、磁懸液檢測法、爬波檢測法、表面波檢測法及熱像圖法等。這些方法一般都有各自的測試對象及測試環境要求，沒有一種可用于任何測試場合的通用方法。這也是多種方法并存的原因。在脈沖超聲反射檢測法中，靠近介質界面的缺陷被淹沒在回波信號中，很難有效分離，導致測量盲區的存在。從信號時域的角度考慮，就是信號在時域的到達時刻比較接近，一個信號還沒有結束，而另一個信號已經到達。在缺陷的超聲檢測中，出現這種現象主要有以下兩種情況。種情況是，傳感器發射的脈沖超聲波耦合到接收電路產生的信號還沒有結束，近表面缺陷的超聲回波就已到達。超聲波探傷對缺陷的顯示不直觀，探傷技術難度大，容易受到主客觀因素影響，以及探傷結果不便于保存，超聲波檢測對工作表面要求平滑，要求富有經驗的檢驗人員才能辨別缺陷種類、適合于厚度較大的零件檢驗，使超聲波探傷也具有其局限性。這時，放大電路尚未正常工作，使缺陷回波信號變小，且兩信號混疊在一起，導致近表面缺陷無法檢出。

滲透

滲透系數的測定方法主要分“實驗室測定”和“野外現場測定“兩大類。

1.實驗室測定法

目前在實驗室中測定滲透系數 k 的儀器種類和試驗方法很多，但從試驗原理上大體可分為”常水頭法“和變水頭法兩種。

常水頭試驗法就是在整個試驗過程中保持水頭為一常數，從而水頭差也為常數。 如圖：

試驗時，在透明塑料筒中裝填截面為A，長度為L的飽和試樣，打開水閥，使水自上而下流經試樣，并自出水口處排出。

2. 野外現場測定法

滲水試驗(infiltration test)一般采用試坑滲水試驗，是野外測定包氣帶松散層和巖層滲透系數的簡易方法。試坑滲水試驗常采用的是試坑法、單環法、和雙環法。 是試坑底嵌入兩個鐵環，增加一個內環，形成同心環，外環直徑可取0.5米, 內環直徑可取0.25米。試驗時往鐵環內注水，用馬利奧特瓶控制外環和內環的水柱都保持在同一高度上，（例如10厘米）。根據內環取的的資料按上述方法確定松散層、巖層的滲透系數值。由于內環中的水只產生垂直方向的滲入，排除了側向滲流帶的誤差，因此，比試坑法和單環法度高。探測面的修整:應清除焊接工作表面飛濺物、氧化皮、凹坑及銹蝕等2。內外環之間滲入的水，主要是側向散流及毛細管吸收，內環則是松散層和巖層在垂直方向的實際滲透。

當滲水試驗進行到滲入水量趨于穩定時，可按下式計算滲透系數（考慮了毛細壓力的附加影響）：K(滲透系數)= QL/ F(H Z L)。

式中：

Q-----穩定的滲入水量(立方厘米/分)；

F------試坑內環的滲水面積(平方厘米)；

Z-----試坑內環中的水厚度(厘米)；

H-----毛細管壓力（一般等于巖土毛細上升高度的一半）(厘米)；

L-----試驗結束時水的滲入深度（試驗后開挖確定）(厘米)。

TOFD技術采用的基本物理原理。

TOFD技術采用的基本物理原理。

衍射現象的解釋:波遇到障礙物或小孔后通過散射繼續傳播的現象，根據惠更斯原理，媒質上波陣面上的各點，都可以看成是發射子波的波源，其后任意時刻這些子波的包跡，就是該時刻新的波陣面。

TOFD技術采用一發一收兩個寬帶窄脈沖探頭進行檢測，探頭相對于焊縫中心線對稱布置。發射探頭產生非聚焦縱波波束以一定角度入射到被檢工件中，其中部分波束沿近表面傳播被接收探頭接收，部分波束經底面反射后被探頭接收。接收探頭通過接收缺陷的衍射信號及其時差來確定缺陷的位置和自身高度。檢出結果受操作者的影響也較大滲透探傷的工作原理是：對零件表面被施涂含有熒光染料或著色染料的滲透液后，在毛細管作用下，經過一定時間的滲透，滲透液可以滲進表面開口缺陷中。

TOFD優缺點

)TOFD檢測結果與射線檢測結果都是以二維圖像顯示，不同的是TOFD能對缺陷的深度和自身高度進行測量，而射線檢測的圖像是在射線透照方向上的影像重疊，只能顯示缺陷的長度和寬度，無法確定缺陷在射線透照方向上的具體位置(即深度)和自身高度，不便于對缺陷的返修和進行其他判斷。防止措施有:合理選用坡口型式、裝配間隙和采用正確的焊接工藝等。

2)TOFD技術可探測的厚度大，對厚板探傷的效果比較明顯，但射線對厚板的穿透能力非常有限。

3)TOFD技術檢測缺陷的能力非常強，特殊的探傷方式使其具有相當高的檢出率，約90%左右，而相比之下，射線檢測的檢出率稍低，大約75%，在實際工作中，我們也發現有TOFD檢測出來的缺陷，X射線未能發現的情況，這給質量控制帶來了極大的隱患。超聲波檢測是一種通過檢測伴隨局部放電而產生的超聲波信號，進行頻率轉換，將超聲波信號變為人耳可以聽見的聲音和顯示的數值，來找出局放點，消除隱患。

4)TOFD技術所采集的是數據信息，能夠進行多方位分析，甚至可以對缺陷進行立體復原。這是因為TOFD技術是將掃查中所有的原始信號都進行了保存，在脫機分析中我們可以利用計算機對這些原始信號進行各種各樣的分析，以得出更加的缺陷判斷結果;而射線檢測只能將射線底片置于觀片燈前進行分析，不可以再進一步利用軟件對缺陷進行更加的分析。超聲檢測適用范圍超聲檢測適用范圍很廣，從檢測對象的材料來說，可適用于各種金屬和非金屬材料。

5)TOFD檢測操作簡單，掃查速度快，檢測;而射線檢測過程繁瑣，耗時長，效率低下。

6)TOFD技術是利用超聲波進行探傷，對檢測時的工作環境沒有特殊的要求。超聲波檢測是一種環保的檢測方式，對使用人員沒有任何傷害，所以在工作場合不需要特殊的安全保護措施;而射線檢測因其的危害性受到國家政策的嚴格控制，現場只能單工種工作，降低了檢測工作效率，阻礙了整個工程進度。X射線透照時間短、速度快，檢查厚度小于30mm時，顯示缺陷的靈敏度高，但設備復雜、費用大，穿透能力比γ射線小。