概述

按一般法规或规章要求，一旦检测出一个可疑的内孔表面（ID）相连的裂纹，则必须对它进行鉴定。初始过程通常包括使用与检测阶段相同的1.5、2.25或5MHz斜探头。进一步评估信号幅度、上升和降落时间、回波动态响应和脉冲持续时间，希望籍此能帮助确定该可疑信号是否来自内部相连几何体、沉头孔、根部或者是否是一个实际的缺陷。

另一种方法，即使用单晶片爬波探头也可用于鉴定过程，这种方法逐渐盛行，因为它简易而且能对该可疑缺陷提供检测以及初步的定量信息。

单晶片爬波探头详述

用于内孔（ID）爬波技术的单晶片探头设计成能在感兴趣的材料中产生70度的折射纵波。用于产生70度纵波的入射角也会生成其他波型的波。这些不同模式的波互相作用从而产生一个独特的回波波型――波型变化决定于引起回波的缺陷材料中的深度。每种成分的行为可分为以下三种类型：

直接纵波：这是70度折射纵波，在快速简易的校准程序后，只有在裂纹非常深的时候才出现。

横波（30－70－70）：伴随着70度的纵波，同时会产生一个30度的横波。30度横波传播到试块底面，有一部分声波能量将折射为70度纵波信号。这种“波型转换”的70度波将撞击反射体表面然后传播回到探头。该往返信号也被认为是“30－70－70”信号来表示三角声程的每一段的角度。这个信号出现在中间壁厚的或是很深的缺陷处。

内表面爬波：这种波型实质上是一种沿着试块内表面传播的表面纵波。当出现内表面爬波时，为可能存在内表面相连缺陷提供强有力的证据，所以内表面爬波信号被认为是一种“标记”。

使用爬波探头校准

爬波技术之所以相对容易实施，归因于校准和信号评定很大程度上基于波型识别的简单概念这一事实。一般而言，这三种波型模式产生的信号是否出现A－扫描显示取决于反射体的种类和几何形状。

涉及这三种波形中的两种波形的定位回波的校准：内表面爬波和30－70－70信号。建议校准在与被检测材料同样厚度的校准试块上进行。为了接近被检测的裂纹，需要在试块内切割出一系列的切槽。具有代表性的切槽深度为20％～80％壁厚。由于能产生这三种波型模式指示，试块侧面可以用于校准。当参考试块和测试材料厚度一样时，每一种信号的到达时间的差值是一样的。实施校准时，来自试块边缘的30－70－70信号应该定位于探伤仪屏幕的第四格而内表面爬波信号定位于第五格。一旦建立起这种关系，就可以开始使用爬波探头进行探伤和信号识别过程。由于在爬波组件中包含的较高的能量，以及爬波在靠近内表面处传播的事实，它对于内表面连接裂纹非常而不遵循表面几何形状，对于使用横波探头能提供强烈指示的焊缝根部这样的反射体，爬波的灵敏度比较低。因为这个原因，检测员可以对原先判定为缺陷的重新评定，也可对怀疑为内表面连接指示体补充扫查检测材料。因为每一种波形模式只在特定的条件下爬波探头也允许用户获得初步的尺寸信息

图1的A扫描只显示ID爬波信号，这表明有浅裂纹存在。图2中的A－扫描同时显示内表面爬波和30-70-70往返信号，这表明有中间层内缺陷存在。图3中的A－扫描显示了所有的三种信号。ID爬波、30－70－70往返信号和直接的纵波信号都存在。这表明有深裂纹存在。由于任何超声技术都存在局限性。来自三种波形模式的信号可能有不同的幅值关系，这取决于探头频率、阻尼特性、晶片尺寸和被检材料的厚度。更有甚者，被检金属的类型和实际内表面形状也可能改变入射角从而改变回波幅值关系。由于这些原因，对这种技术建议使用合适的校准试块。

这种潜伏的可变性也是这种技术之所以作为定性方法的原因。回波的关系对于缺陷大致的深度给出了一个非常好的指示，但是必须使用进一步定量技术来验证反射体的深度。

定量技术

定量技术使用定量流程图

使用内表面爬波技术得到的结果可用一个定量流程图来概括

尖端衍射技术

这种方法用于定量范围约为5－35％壁厚深度的浅裂纹。在这种方法中，来自裂纹尖端的信号的抵达时间用于确定裂纹深度。为了简化这个过程，仪器校准成每一个屏幕格子对应用一个特定的裂纹深度。典型地，选定屏幕的最初五格中的每一格代表材料厚度的20％。因此，穿过20％壁厚深处的裂纹会在第4个屏幕分格上产生信号，穿过40％壁厚深处的裂纹会在第3个屏幕分格上产生信号等等。同样要注意在这个技术中要把尖端信号和角反射分离开，从这种分离中获得的信息使操作者对裂纹深度做出最终的精确的判定。图4显示了一个穿过20％壁厚缺陷的A－扫描波形。

为了对来自裂纹尖端的信号提供良好的分辨率，典型的是使用高阻尼、5MHz、45或60度的斜探头。由于裂纹尖端的信号可能比较弱，探伤仪应该有RF显示模式。当信噪比比较差时，用这种显示模式可以更容易地看到裂纹尖端信号，如图5所示。

双波型技术

这种方法用于对穿透30-70%壁厚深度范围的裂纹进行定量。典型地使用3MHz双晶片串列式的探头。该探头由前面的晶片发射50度折射纵波和相应的横波，并由后面接收来自晶片的波形。

这种探头的校准和使用实质上是尖端衍射和爬波技术的结合。使用尖端衍射技术，探伤仪是这样校准的，使得来自裂纹尖端的信号位于屏幕特定的分格上。在评定/定量过程中同样使用这种衍射技术，来记录和使用不同波型波的分离。

高角度纵波技术

最后的定量技术用于穿过约60－95％壁厚深度范围的裂纹进行定量。这种方法再次使用来自裂纹尖端信号抵达时间作为裂纹深度的指示。来自靠近表面的裂纹的信号校准在前几个分格处而更深一点的指示信号校准在更多数目的分格处。应该注意：这些指示信号显示了保持试样中的大量的好的材料的数量，而不是裂纹的实际深度。我们建议这种技术使用双晶片高角度纵波探头。对于检测几乎完全沿着壁厚方向传播的裂纹，内表面爬波探头是很有用的。

结论

这些技术最重要的方面就是它们的简易性。一旦理解了声束的行为，检测和定量内表面连接缺陷的过程就成为校准和波型识别的一种技术。此外，因为该定量技术基于回波的抵达时间，因此，在本质上就更精确。而传统技术则利用信号的幅值，会因耦合条件而遭受许多变化。采用渡越时间基本技术，会降低或消除这些变化的影响。