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(tǒng)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(huán)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(zhì)界面的缺陷被淹沒在回波信號中，很難有效分離，導(dǎo)致測量盲區(qū)的存在。從信號時(shí)域的角度考慮，就是信號在時(shí)域的到達(dá)時(shí)刻比較接近，一個信號還沒有結(jié)束，而另一個信號已經(jīng)到達(dá)。在缺陷的超聲檢測中，出現(xiàn)這種現(xiàn)象主要有以下兩種情況。種情況是，傳感器發(fā)射的脈沖超聲波耦合到接收電路產(chǎn)生的信號還沒有結(jié)束，近表面缺陷的超聲回波就已到達(dá)。超聲波探傷對缺陷的顯示不直觀，探傷技術(shù)難度大，容易受到主客觀因素影響，以及探傷結(jié)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(jīng)驗(yàn)的檢驗(yàn)人員才能辨別缺陷種類、適合于厚度較大的零件檢驗(yàn)，使超聲波探傷也具有其局限性。這時(shí)，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(dǎo)致近表面缺陷無法檢出。

滲透

滲透系數(shù)的測定方法主要分“實(shí)驗(yàn)室測定”和“野外現(xiàn)場測定“兩大類。

1.實(shí)驗(yàn)室測定法

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

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

試驗(yàn)時(shí)，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(jīng)試樣，并自出水口處排出。

2. 野外現(xiàn)場測定法

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

當(dāng)滲水試驗(yàn)進(jìn)行到滲入水量趨于穩(wěn)定時(shí)，可按下式計(jì)算滲透系數(shù)（考慮了毛細(xì)壓力的附加影響）：K(滲透系數(shù))= QL/ F(H Z L)。

式中：

Q-----穩(wěn)定的滲入水量(立方厘米/分)；

F------試坑內(nèi)環(huán)的滲水面積(平方厘米)；

Z-----試坑內(nèi)環(huán)中的水厚度(厘米)；

H-----毛細(xì)管壓力（一般等于巖土毛細(xì)上升高度的一半）(厘米)；

L-----試驗(yàn)結(jié)束時(shí)水的滲入深度（試驗(yàn)后開挖確定）(厘米)。

TOFD技術(shù)采用的基本物理原理。

TOFD技術(shù)采用的基本物理原理。

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

TOFD技術(shù)采用一發(fā)一收兩個寬帶窄脈沖探頭進(jìn)行檢測，探頭相對于焊縫中心線對稱布置。發(fā)射探頭產(chǎn)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?zhèn)鞑ケ唤邮仗筋^接收，部分波束經(jīng)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(shí)差來確定缺陷的位置和自身高度。檢出結(jié)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(xì)管作用下，經(jīng)過一定時(shí)間的滲透，滲透液可以滲進(jìn)表面開口缺陷中。

TOFD優(yōu)缺點(diǎn)

)TOFD檢測結(jié)果與射線檢測結(jié)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(jìn)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(jìn)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(shù)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(shù)檢測缺陷的能力非常強(qiáng)，特殊的探傷方式使其具有相當(dāng)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(shí)際工作中，我們也發(fā)現(xiàn)有TOFD檢測出來的缺陷，X射線未能發(fā)現(xiàn)的情況，這給質(zhì)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(chǎn)生的超聲波信號，進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換，將超聲波信號變?yōu)槿硕梢月犚姷穆曇艉惋@示的數(shù)值，來找出局放點(diǎn)，消除隱患。

4)TOFD技術(shù)所采集的是數(shù)據(jù)信息，能夠進(jìn)行多方位分析，甚至可以對缺陷進(jìn)行立體復(fù)原。這是因?yàn)門OFD技術(shù)是將掃查中所有的原始信號都進(jìn)行了保存，在脫機(jī)分析中我們可以利用計(jì)算機(jī)對這些原始信號進(jìn)行各種各樣的分析，以得出更加的缺陷判斷結(jié)果;而射線檢測只能將射線底片置于觀片燈前進(jìn)行分析，不可以再進(jìn)一步利用軟件對缺陷進(jìn)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(shí)長，效率低下。

6)TOFD技術(shù)是利用超聲波進(jìn)行探傷，對檢測時(shí)的工作環(huán)境沒有特殊的要求。超聲波檢測是一種環(huán)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(hù)措施;而射線檢測因其的危害性受到國家政策的嚴(yán)格控制，現(xiàn)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(jìn)度。X射線透照時(shí)間短、速度快，檢查厚度小于30mm時(shí)，顯示缺陷的靈敏度高，但設(shè)備復(fù)雜、費(fèi)用大，穿透能力比γ射線小。