燃 气 工 程 监 理
无损探伤质量控制
孙 永 熙
江苏省天达燃气工程建设监理有限责任公司
2010年元月
超声波探伤是目前应用最广泛的无损探伤方法之一。
一、基本原理：
1、基本概念：超声波是一种机械波，机械振动与波动是超声波的物理基础。
振动是往复、周期性的运动，振动的快慢常用振动周期和振动频率两个物理量来描述。
周期T-----振动体完成一次全振动所需要的时间，称为振动周期用（T ）表示，常用单
位为秒（S ）。
频率f-----振动物体在单位时间内完成全振动的次数，称为振动频率。用（f ）表示，
常用单位为赫兹（Hz ），1赫兹表示1秒钟内完成一次全振动，即1Hz=1次/秒，此外还
有千频（KHz ）、
兆频（MHz ）。1 KHz=103 Hz、1 MHz=106 Hz。
振动的传播过程称为波动。机械振动在弹性介质中的传播过程称为机械波。
波长-----在同一波线上相邻两振动相位相同的质点间的距离。称为波长，用λ表示。
波长的常用单位为毫米。
波动频率-----波动过程中，任一给定点在一秒钟内通过完整波德个数，称为波动频率，
波动频率在数值上同振动频率也用f 表示。
波速C------波动在弹性介质单位时间内所传播距离称为波速，用C 表示，常用单位为
米/秒（m/s）。
由波速、波长和频率的定义可得：C=λｆ。
次声波、声波和超声波都是弹性介质中传播的机械波，它们区别主要在于频率不同，
只有当频率在一定的范围之内的振动才能引起听觉。人们把能引起听觉的机械波称为
声波，频率在20--20000 Hz 之间，频率低于20 Hz 的机械波称为次声波，频率高于20000
Hz 的机械波称为超声波。超声波和次声波都是听不见的。
2、超声波的特性
超声波探伤所用的频率在0.5--10 MHz之间，对于钢等全金属材料的检测，常用的频
率在1--5 MHz，波长为毫米数量级。超声波具有以下特性：
（1） 超声波方向性好，可以定向发射。
（2） 超声波能量高，超声波探伤频率远高于声波，而能量（声强）与频率的平方成
正比，因此超声波的能量远大于声波的能量。如1 MHz的超声波的能量相当于
1KHz 声波的100万倍。
（3） 能在界面上产生反射、折射和波形转换。
（4） 超声波穿透能力强，超声波在大多数介质中传播时，传播能量损失小，传播距
离大。（当然能量损失小，不是不损失，超声波在传播时是会发生衰减的，能量
也随着传播距离加大而逐步降低。）
超声波无损探伤正是利用了超声波的以上特性实现的。
3、基本原理概述
探伤时由探头向被检工件的检测区定向发出超声波，超声波在介质中传播，在两种介
质的介面发生反射和折射，超声波几乎完全不能通过空气和固体的介面，即当超声波
由固体传向空气时几乎100﹪被反射回来，如果母材和焊缝中有气孔、裂纹、未焊透、
未熔合时，由于这些缺陷内有空气存在，所以超声波传播到金属与缺陷边缘时就全部
反射回来。反射回来的超声波又被探头接收，探头将超声波信号转变为脉冲电波信号
由探头线传输至仪器，仪器将脉冲电波放大在荧光屏显示出来。由于缺陷的位置不同，
缺陷处的反射波的行程也不同，反射回来的时间也有前有后，由于缺陷的大小和性质
不同，反射声压也有大有小，信号反映到荧光屏上，即出现有不同高度和相距一定距
离的波形，根据波形的不同可判断焊缝内部缺陷的类型及所在深度。
4、超声波的类型
超声波分类的方法很多。由于时间关系这里只介绍两种分类方法
（1）据质点的振动方向分类
根据波动传播时介质质点的振动方向与波的传播方向不同，可将超声波分为纵波、横
波、表面波和板波。
A 、纵波L
介质中质点的振动方向与波的传播方向相同的波，称为纵波，用L 表示。
纵波可以在固体介质中传播，也可以在液体介质和空气介质中传播。
B 、横波S(T)。横波只能在固体中传播。
介质中质点的振动方向与波的传播方向互相垂直的波被称为横波，用S(T)表示。
其他两种用的比较少，这里就不介绍了。
（2）根据波源振动持续时间分类
A 、连续波
波源持续不断地振动所辐射的波称为连续波
B 、脉冲波
波源振动持续时间很短（通常是微秒数量级）。1微秒=10-6秒，间隙辐射的波称为脉冲
波。
目前超声波探伤中广泛采用的就是脉冲波。
5、声压、声强，声压、声强的分贝表示
（1）声压
在有声波传播的介质中，某一点在某一瞬间所具有的压强与没有声波存在时该点的静
压之差为声压，声压的单位是帕斯卡（Pa ）
（2）声强
在垂直于声波传播方向上单位时间内所通过的声能量称为声强度，简称声强。常用I
表示，I=P2/2ρC （式中ρ为介质密度，C 为介质中的声速，P 为声压）
（3）声压和声强的分贝(dB)表示
由于声强的变化范围非常大，数量级可以相差很多，用通常数字表示和运算很不方便，
并且人耳对声音响度的感觉近似地与声强的对数成正比，于是采用对数来表示这一关
系，即贝耳----二个声波声强之比的常用对数值。贝耳数=㏒10(I1/I2) 耳贝
实用上贝耳这个单位太大，取其十分之一称为分贝，用符号dB 表示
分贝数=10㏒10(I1/I2)(dB)=20㏒10(ρ1/ρ2)(dB)
下面给出几个重要的dB 值
例如：当ρ1/ρ2 =6， 20㏒10(ρ1/ρ2)=20㏒6=20（㏒2+㏒3）=6+9.5=15.5dB
其实分贝（dB ）用的很广，它就是度量两个相同单位数量比例的单位。其不仅用与声
学，也用于电学。
6、超声波倾斜入射到平界面上的反射、折射和波形转换
当超声波倾斜入射到异质界面时，除了产生与入射波相同类型的反射波和折射波以外，
还会产生与入射波不同类型的反射波和折射波，这种现象称为波形转换，波形转换现
象只发生在斜入射场合，而且与界面两侧介质状态有关。超声波在介质中传播的方向，
通常用波的传播方向与界面法线间的夹角来描述入射波方向与法线间的夹角，称为入
射角常用α表示。反射波与界面法线的夹角称为反射角，常用γ表示。折射波与界
面法线的夹角称为折射角，用β表示。
反射定理与入射定理本处不详细讲了，有兴致的可以参阅相关资料。
7、盲区
盲区是探测面附近不能探出的区域，以探测面到能够探出缺陷的最小距离表示，盲区
是衡量仪器和探头组合探测近表面缺陷的能力的尺度。盲区小，可探测示离探测面较
近表面的缺陷，反之，只能探测离探测面较远的缺陷。影响盲区的主要因素有反射强
度、波长、频率、始波宽度、放大器恢复时间、探头晶片尺寸、探头阻尼特性等。
二、装备
整个超声波装备应包括下列要素：
1、仪器 超声仪器应能产生、接收和放大高频电脉冲，其频率和能量水平足以用来
进行有效的检测和提供合适的读示方式。目前常用的A 型脉冲反射式超声波探伤仪主
要有以下几个部分组成
（1）同步电路
同步电路又称为触发电路，由其产生电脉冲，触发探伤仪其他电路（扫描电路、
发射电路等）使之布调一致，有条不紊地工作。它是整个探伤仪的中枢。
（2）扫描电路
扫描电路又称为时基电路，用来产生锯齿波电压，加在示波管水平偏转板上，使
示波管荧光屏的光点沿水平方向作等速移动，产生一条水平扫描线（即时基线）。确定
缺陷位置离不开对距离的测定，而探伤仪对距离的测定是再通过对时间和速度的测定
来反映的。探伤时，应根据被探测工件的深度范围选择适当的深度档级，使刻度板水
平轴上的每一格代表一定的距离。
（3）发射电路
发射电路利用闸流管或者可控硅的开关特性，产生几百至上千伏的电脉冲。电脉
冲加于发射探头，激励压电晶片振动，使之发射超声波。
（4）接收电路
接收电路由衰减器、射频放大器、检波器和视频放大器等组成，它将来自探头的
电信号进行放大、检波，最后加至示波管的垂直偏转板上，并在荧光屏上显示。
(5)显示电路
显示电路主要由示波管及外围电路组成，示波管主要用来显示探伤图形，示波管由电
子枪、偏转系统和荧光屏等三部分组成。电子枪发射的聚束电子以很高的速度轰击荧
光屏时，使荧光物质发光，在荧光屏上显形。
(6)电源
电源的作用是给探伤仪各部分提供适当的电源，使整机电路工作。携带式探伤仪多用
蓄电池供电。
2、探头
这是超声波探伤装置中虽小但作用相当重要的一个要素，通过探头以一定频率和探测
缺陷必须的能量水平向被探测工件发射超声波并接收反射回来的超声波。也就是将超
声波在仪器和工件之间传递的重要元件。
（1）探头的工作原理
探头的核心部分是压电晶片，压电晶片由压电晶体制成，压电晶体受到拉力或者压力
而产生变形时，在晶体界面上出现电荷，而在电场的作用下，压电晶体发生弹性变形。
以上现象称为压电效应。超声波探头就是利用了压电效应，当探伤仪发射电路产生高
频电脉冲加于探头时，激励压电晶片发生了高频振动，产生超声波。相反当超声波传
至探头而使晶片发生高频振动时，晶片便产生高频电振荡，送至探伤仪放大电路，经
过放大和检波，在示波管上显示出波形。
（2）探头的种类
探头的种类很多，分类方法各异，这里主要介绍根据探伤波型不同的探头分类。以纵
波进行探伤的为纵波探伤，也称为直探头或平探头; 以横波进行探伤为横波探头也称为
斜探头或斜角探头。
（3）探头的选择
探伤前应根据被探测对象的形状、可能存在的缺陷、部位、方向、衰减、技术要求来
选择探头，探头的选择包括探头的形式、频率、晶片尺寸和斜探头K 值的选择。
（1）探头型式的选择
纵波探头也称为直探头只能发射和接受纵波，波束轴线垂直于探测面，主要用于探
测与探测面平行的缺陷，如锻件、钢板中夹层、折叠等缺陷。
斜探头是通过波形转换来实施横波探伤的，主要用于探测与探测面垂直或成一定角
度的缺陷。如焊缝中的未焊透、夹渣、裂纹、未熔合等。
（2）探头频率的选择
超声波探伤频率在0.5—10MHz 之间，选择范围大。一般选择频率时应考虑以下
因素。
（a ）由于波德绕射，使超声波的灵敏度约为λ/2（λ为波长），因此提高频率有利
于发现更小的缺陷。
（b ）频率高、脉冲宽度小、分辨率高，有利于区分相邻缺陷。
（c ）频率高、波长短，近场区长度大，对探伤不利。
（d ）频率高、波长短，半径扩散角小，声束指向性好，能量集中，有利于发现缺陷并
对缺陷定位。
（e ）频率增加，衰减急剧增加。
由于以上分析可知，频率的高低对探伤有较大的影响，频率高，灵敏度和分辨率高，
指向性好对探伤有利。但频率高近场区长度大，衰减大又对探伤不利，实际探伤时要
全面分析各方面因素，合理选择频率，一般在保证探伤灵敏度的前提下尽可能选用较
低的频率。
（4）探头晶片尺寸的选择
选择晶片尺寸一般考虑以下因素：
（a ）晶片尺寸增加，半扩散角减小，波束指向性好，超声波能量集中，对探伤有利。
（b ）由N=D2/4λ晶片尺寸增加，近场区长度迅速增加，对探伤不利。
（c ）晶片尺寸大，辐射超声波能量大，探头未扩散区扫查范围大，远距离扫查范围相
对变小，发现远距离缺陷能力增强。
以上分析说明晶片大小对声束指向性，近场区长度，远距离扫查范围和远距离缺陷检
示能力有较大的影响。实际探伤中探伤面积范围大的工件时，为了提高探伤效率宜选
用大晶片探头。探伤厚度大的工件时，为了有效地发现远距离的缺陷宜选用大晶片探
头，探伤小型工件时，为了提高定位定量精度宜选用小晶片探头。探伤表面曲率较大
时，为了减少耦合损失宜选用小晶片探头。
（d ）K 值的选择（K 值为分析射波与法线夹角的正切值）
在横波探伤中，探头K 值对探伤灵敏度，声束轴线方向，一次波的声程（入射点至底
面反射点的距离）有较大的影响。K 值大，一次声程大，因此在实际探伤中，当工件厚
度较小时，应选用较大的K 值，以便增加一次声程，避免近场区探伤。当工件厚度较
大时，应选用较小的K 值，以减少声程过大引起的衰减，以便发现深度较大处的缺陷。
(3)探头型号
（a ）探头型号的组成项目
探头型号组成项目及排列顺序如下：
基本频率 晶片材料 晶片尺寸 探头种类 特征
基本频率：用阿拉伯数字表示，单位为MHz 。
晶片材料：用化学元素缩写符号表示，见表1
晶片尺寸：用阿拉伯数字表示，单位为mm 。其中圆晶片用直径表示; 方晶片用长*宽表
示；分割探头晶片用分割前的尺寸表示。
表1
探头种类：用汉语拼音缩写字母表示，见表
2。直探头也可以不标出。
表2
探头特征：斜探头钢中折射角正切值（K 值）用阿拉伯数字表示。钢中折射角用阿拉伯
数字表示，单位为度。分割探头钢中声束交流区深度用阿拉伯数字表示，单位为mm 。
水浸探头水中焦距用阿拉伯数字表示，单位为mm 。DJ 表示点聚焦XJ 表示线聚焦。
3耦合剂
在接触法探伤中，探头与工件接触方法有两种，固态接触和液态接触。固态接触就是
探头与工件直接地足够紧密地接触，以实现声能传递，探头与工件表面如有较多的气
隙，必然会极大地阻止声能传递。因此要实现固态接触，探头接触面及工件表面均应
十分光滑，并需施加较大的压力，以期达到紧密配合的程度。但这在实际探伤工作中
往往是不易实现的。更为有效、方便和常用的方法是借助探头和工件之间涂敷一种液
体，排除空气间隙，以实现声能的传递，这就是液态接触，这层液体称为耦合剂，耦
合的好坏，在超声波检测中具有重要影响。
4试块
在采用A 型显示脉冲反射法对工件进行超声波探伤时，缺陷在工件内的深度是通过测
量缺陷回波在时基线上的位置来确定的，而对缺陷尺寸的评定往往以其回波高度测量
为依据。在实际检测中用已知量进行比较的方法来进行，即以试块作比较测量。试块
有各种已知的特性，如尺寸，声性能等，并有某些尺寸已知的人工缺陷如孔、槽等。
由于目前A 型超声波探测仪的性能不足以单独记录探伤灵敏度及其他相关的测试条件，
这就给定量检测缺陷及以后验证带来困难。这些问题只有借助试块才能解决。所以试
块在超声波探伤中占有很重要的地位。
试块可分为标准试块和对比试块两种。标准试块指的是材质、形状、尺寸及性能等
由国际标准组织（如国际焊接学会等）讨论通过的或是由某个国家的权威机构讨论通
过的试块，前者称为国际标准试块，后者称为国家标准试块。对比试块指的是检查特
定工件的试块，可用来调整探伤仪的参考灵敏度，调整检测范围，比较缺陷大小，对
比试块应用与被检测工件材质相同或相似的材料制作。当对比试块的尺寸要求等与标
准试块相同时，也可将标准试块用作对比试块。
a 、国际标准试块
国际标准试块IIW 国际焊接学会试块。IIW 试块是荷兰人在1955年首先提出，1958年
国际焊接学会通过的标准试块。
IIW 试块用低碳钢制作，主要用途有
（a ）检验超声波探伤仪时间基线线性及垂直偏转线性
（b ）调整检测范围
（c ）测定纵波远距离分辨力
（d ）测定斜探头的入射点，在钢工件中的折射角及声束的指向性
（e ）估计盲区大小
（f ）调整探伤灵敏度
b 、国内标准试块
我国行业标准试块JB/T4730-2005规定（JB1152-81）CSK-1A 该试块与IIW 相似，该
试块对IIW 试块作了三处修改：一是将R100圆柱面改为R50、R100阶梯圆柱面; 二是
将￠50孔改为￠40、￠44、￠50台阶孔，借以测定斜探头的分辨力；三是将折角改为
K 值，借以测定斜探头K 值。（折射角的正切值）
CSK-ⅡA 试块 JB/T4730-2005规定（JB1152-81）
CSK-ⅢA 试块 JB/T4730-2005规定（JB1152-81）
以上两种试块的用途
（a ）绘制距离---波幅曲线
（b ）调探测范围和扫描速度
（c ）调节和校验探伤灵敏度
（d ）测定斜探头K 值
国标GB11345-89附录A 规定的试块CSK-ZB ，
11
该试块在CSK-IA 的基础上增加了测试探头角度的刻度面。另外GB11345-89附录B 还
规定了对比试块RB-1、
RB-2
它们分别与CSK-Ⅱ和CSK-Ⅲ相似，只是由于美、英、苏、日、法和德国已采用横通孔
作为对比试块的标准反射体，所以GB11345-89选用较通用的￠3的横孔作为对比试块
的标准反射体。
距离—波幅曲线的绘制与应用
缺陷的波高与缺陷的大小、距离有关，大小相同的缺陷由于声程不同，回波高度也不
同，描述某一确定的反射体回波高度随距离变化的关系曲线称为距离—波幅曲线。
1、距离波幅曲线的绘制
12
距离—波幅曲线由定量线、判废线和测长线组成，测长线和定量线之间称为Ⅰ区，定
量线与判废线之间称为Ⅱ区，判废线以上称为Ⅲ区。JB/T4730-2005规定的不同板厚范
围的距离—波幅曲线的灵敏度。见下表：
距离—波幅曲线横坐标为距离单位mm ，纵坐标是波幅单位用dB 值表示。下面以CSK —
ⅢA 试块为例介绍距离—波幅曲线的绘制方法。设板厚T=30mm
（1）测定探头的入射点和K 值，并根据板厚按深度1：1调节；
（2）探头置CSK —ⅢA 试块上，衰减48dB （假定），调增益使深度为10mm 的￠1*6孔
的最高回波达到基准50％高，记下这时衰减器读数（dB ）和孔深，然后分别探测不同
深度的￠1*6孔，增益不动，用衰减器将各孔德最高回波调至50％高，记下相应的dB
值和孔深填入下表，并根据t=30mm算出定量线、判废线和测长线对应的dB 值填入下
表。
13
(3)利用表中所列数据以孔深为横坐标，以dB 值为纵坐标，在坐标纸上描点绘出定量
线、判废线和测长线，标出Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区，并注明所用探头的频率、晶片尺寸和K
值。
2距离—波幅曲线的应用
(1)了解反射波高和距离之间的对应关系
(2)现场探伤中采用便携式试块可用它来校正灵敏度，这就减少了试块的数量，简化操
作步骤，节约时间
(3)用来比较缺陷的大小
例 缺陷1#深度H1=20mm当量为50dB ，缺陷2#深度H2=50mm当量为45dB ，查上表深度
20mm 处￠1*6标准反射当量为49 dB ，所以缺陷1#当量可表示为为￠1*6+1dB，查上表
深度50mm 处￠1*6标准反射当量为41 dB ，所以缺陷2#当量可表示为为￠1*6+4dB，经
过变换这两个缺陷当量的表示就排除了深度的影响因素，这样它们之间就可以比较
为￠1*6+4Db(2#缺陷当量)-[ ￠1*6+2dB（1#缺陷当量）]=2dB。
所以2#缺陷的当量缺陷尺寸大于1#缺陷的当量尺寸。
(4)对缺陷进行定量
例探80mm 板厚的焊缝，作出的距离—波幅曲线如下表（耦合剂补偿3dB 已加入）
从表中查得80mm 处￠1*6标准反射体dB 值为19 dB ，测长线灵敏度为￠1*6-6 dB 就是
19-6=13 dB，如果耦合补偿为3 dB，探测灵敏度为可取10 dB。
如果在40mm 处发现一个缺陷，用衰减器把缺陷反射波降到基准波高，这时衰减器读数
为27dB ，由上表查出40mm 深￠1*6标准反射体dB 值31dB ，定量线灵敏度为￠1*6-3dB
即31-3=28dB，27dB ＜28dB ，该缺陷当量在定量线以下，不必测长。
(5)调整灵敏度
8-46mm板厚的焊缝，用两倍板厚的声程处来选取灵敏度。例如20mm 厚的板（定量线￠
1*6-3dB，评定线￠1*6-9dB），2*20mm=40mm。选用40mm 的孔深￠1*6-9dB来作为探伤
灵敏度。如果考虑表面耦合剂损失3dB ，灵敏度为￠1*6-12dB.由上表查得40mm 深的反
14
射体反射当量为31dB ，实际探伤灵敏度为31-12=19dB。
四、缺陷的定量评定方法
缺陷的定量方法有多种，这里只介绍对焊缝进行的横波探伤中常用的两种方法。
1、当量法
对于小于声束截面的缺陷可用当量法评定其大小。所谓当量法就是将所发现的缺陷与
对比试块中一定的规则形状的人工反射体在同样的探测条件下相比较；如果两者的埋
藏深度相同，而所发现的反射波与人工反射体的反射波高又相同，则该人工反射体的
反射面尺寸称为发现缺陷的当量尺寸。由于影响缺陷回波幅度的因素很多，当量法确
定的当量尺寸并不能代表缺陷的真实尺寸，当量尺寸小的缺陷实际尺寸不一定小，不
过当量尺寸大的缺陷其实际面积却一定大。此外，当缺陷反射面大于声束截面时，当
量法也无法运用的。
2、测长法
当缺陷的尺寸大于声束截面时，对于有一定长度条状缺陷或连续性缺陷。例如条形夹
渣、未焊透、裂纹、未熔合等。这些缺陷只用反射波高，即缺陷当量来表示显然是不
够的，还需要测量它的长度。常用的测量方法有半波高度法（6dB 法）和端点半波高度
法。测出的长度称为缺陷的指示长度。
（1） 半波高度法
当缺陷波高位于定量线上及Ⅱ区，且只有一个高点时，用半波高度法测定缺陷指示长
度。先找到缺陷波高的最大值，然后探头左右移动，当波高降低到原来的一半（6dB ）
时，探头左右位置之间的距离定为缺陷的指示长度。
（2） 端点半波高度法
当缺陷反射波有多个峰值时，端部反射波高在定量线上及Ⅱ区时用半波高度法测其指
示长度。端点半波高度法是指在找到靠近缺陷两端的最大波高后，探头再分别向左右
移动，当波高降低6dB 时，探头左右之间的距离定为缺陷的指示长度。
五、缺陷的定位
这里介绍对焊缝进行横波探伤时较常用的缺陷定位方法
1、按深度调节扫描速度
按深度调节扫描速度时，仪器按深度1：n 调节横波扫描速度，缺陷的水平刻度为τ，
采用K 值斜探头探伤，一次波探伤时缺陷在工件的水平距离L 和深度d
L=knτ d=nτ
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二次波探伤时，缺陷在工件中的水平距离L 和深度d
L=knτ d=2T(板厚)- nτ
例如用K1.5横波斜探头探伤厚度T=30mm的钢板焊缝，仪器按深度1：1调节横波扫描
速度，探伤中在水平刻度40处示现一缺陷波，求此缺陷的位置
由于T
为:
L=Knτ=1.5*1*40=60(mm), d=2T-nτ=2*30-1*40=20(mm)
2、按水平速度调节扫描速度
按水平速度调节扫描速度时，仪器按水平距离1：n 调节横波扫描速度，缺陷波德水平
刻度为τ，采用K 值斜探头探伤，一次波探伤时缺陷在工件的水平距离L 和深度d
L=nτ d=L/K=nτ/K
二次波探伤时，缺陷在工件中的水平距离L 和深度d
L=nτ d=2T-（L/K）=2T-(nτ/K)
例如用K2横波斜探头探伤厚度T=15mm的钢板焊缝，仪器按水平1：1调节横波扫描速
度，探伤中在水平刻度45处示现一缺陷，求此缺陷的位置。
由于KT=2*15=30, 2KT=60,KT
么缺陷在工件中的水平距离L 和深度d 为
L=1*45=45mm d=2T-（L/K）=2T-(nτ/K)=2*15-(1*45/2)=7.5mm
六、曲面探伤
曲面探伤技术问题较多，随着扫查面曲率半径的减小，探头与工件表面的耦合间隙加
大，探头的折射角与入射点都会相应地改变，探伤灵敏度也会受到影响。如何划分平
面与曲面探伤的界线，各国标准的提法存在差异。美国ASME 和日本JIS 规定扫查面曲
率半径小于等于250mm 按曲面探伤处理。西德DIN 和国际焊接学会IIW 推荐的焊缝超
声波探伤手册提出R ≤W 2/4按曲面探伤处理。式中R 为扫查面的曲率半径，W 为探头接
触面宽度（焊缝检验时为探头宽度，纵焊缝检验为探头长度）。我国标准采纳R ≤W 2/4
的划分方法。
探伤面曲率半径R ≤W /4时，探头接触面应磨成与工件曲面相吻合，距离波幅曲线
的绘制应在曲面对比试块上进行，试块应满足
b ≥2λS/D0
式中：b---试块的宽度
16 2
λ---声波波长
S---声程
D 0-----声源有效直径
环缝检测时，对比试块的曲率半径应为检测面曲率半径的0.9—1.5倍。
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超声波探伤是目前应用最广泛的无损探伤方法之一。
一、基本原理：
1、基本概念：超声波是一种机械波，机械振动与波动是超声波的物理基础。
振动是往复、周期性的运动，振动的快慢常用振动周期和振动频率两个物理量来描述。
周期T-----振动体完成一次全振动所需要的时间，称为振动周期用（T ）表示，常用单
位为秒（S ）。
频率f-----振动物体在单位时间内完成全振动的次数，称为振动频率。用（f ）表示，
常用单位为赫兹（Hz ），1赫兹表示1秒钟内完成一次全振动，即1Hz=1次/秒，此外还
有千频（KHz ）、
兆频（MHz ）。1 KHz=103 Hz、1 MHz=106 Hz。
振动的传播过程称为波动。机械振动在弹性介质中的传播过程称为机械波。
波长-----在同一波线上相邻两振动相位相同的质点间的距离。称为波长，用λ表示。
波长的常用单位为毫米。
波动频率-----波动过程中，任一给定点在一秒钟内通过完整波德个数，称为波动频率，
波动频率在数值上同振动频率也用f 表示。
波速C------波动在弹性介质单位时间内所传播距离称为波速，用C 表示，常用单位为
米/秒（m/s）。
由波速、波长和频率的定义可得：C=λｆ。
次声波、声波和超声波都是弹性介质中传播的机械波，它们区别主要在于频率不同，
只有当频率在一定的范围之内的振动才能引起听觉。人们把能引起听觉的机械波称为
声波，频率在20--20000 Hz 之间，频率低于20 Hz 的机械波称为次声波，频率高于20000
Hz 的机械波称为超声波。超声波和次声波都是听不见的。
2、超声波的特性
超声波探伤所用的频率在0.5--10 MHz之间，对于钢等全金属材料的检测，常用的频
率在1--5 MHz，波长为毫米数量级。超声波具有以下特性：
（1） 超声波方向性好，可以定向发射。
（2） 超声波能量高，超声波探伤频率远高于声波，而能量（声强）与频率的平方成
正比，因此超声波的能量远大于声波的能量。如1 MHz的超声波的能量相当于
1KHz 声波的100万倍。
（3） 能在界面上产生反射、折射和波形转换。
（4） 超声波穿透能力强，超声波在大多数介质中传播时，传播能量损失小，传播距
离大。（当然能量损失小，不是不损失，超声波在传播时是会发生衰减的，能量
也随着传播距离加大而逐步降低。）
超声波无损探伤正是利用了超声波的以上特性实现的。
3、基本原理概述
探伤时由探头向被检工件的检测区定向发出超声波，超声波在介质中传播，在两种介
质的介面发生反射和折射，超声波几乎完全不能通过空气和固体的介面，即当超声波
由固体传向空气时几乎100﹪被反射回来，如果母材和焊缝中有气孔、裂纹、未焊透、
未熔合时，由于这些缺陷内有空气存在，所以超声波传播到金属与缺陷边缘时就全部
反射回来。反射回来的超声波又被探头接收，探头将超声波信号转变为脉冲电波信号
由探头线传输至仪器，仪器将脉冲电波放大在荧光屏显示出来。由于缺陷的位置不同，
缺陷处的反射波的行程也不同，反射回来的时间也有前有后，由于缺陷的大小和性质
不同，反射声压也有大有小，信号反映到荧光屏上，即出现有不同高度和相距一定距
离的波形，根据波形的不同可判断焊缝内部缺陷的类型及所在深度。
4、超声波的类型
超声波分类的方法很多。由于时间关系这里只介绍两种分类方法
（1）据质点的振动方向分类
根据波动传播时介质质点的振动方向与波的传播方向不同，可将超声波分为纵波、横
波、表面波和板波。
A 、纵波L
介质中质点的振动方向与波的传播方向相同的波，称为纵波，用L 表示。
纵波可以在固体介质中传播，也可以在液体介质和空气介质中传播。
B 、横波S(T)。横波只能在固体中传播。
介质中质点的振动方向与波的传播方向互相垂直的波被称为横波，用S(T)表示。
其他两种用的比较少，这里就不介绍了。
（2）根据波源振动持续时间分类
A 、连续波
波源持续不断地振动所辐射的波称为连续波
B 、脉冲波
波源振动持续时间很短（通常是微秒数量级）。1微秒=10-6秒，间隙辐射的波称为脉冲
波。
目前超声波探伤中广泛采用的就是脉冲波。
5、声压、声强，声压、声强的分贝表示
（1）声压
在有声波传播的介质中，某一点在某一瞬间所具有的压强与没有声波存在时该点的静
压之差为声压，声压的单位是帕斯卡（Pa ）
（2）声强
在垂直于声波传播方向上单位时间内所通过的声能量称为声强度，简称声强。常用I
表示，I=P2/2ρC （式中ρ为介质密度，C 为介质中的声速，P 为声压）
（3）声压和声强的分贝(dB)表示
由于声强的变化范围非常大，数量级可以相差很多，用通常数字表示和运算很不方便，
并且人耳对声音响度的感觉近似地与声强的对数成正比，于是采用对数来表示这一关
系，即贝耳----二个声波声强之比的常用对数值。贝耳数=㏒10(I1/I2) 耳贝
实用上贝耳这个单位太大，取其十分之一称为分贝，用符号dB 表示
分贝数=10㏒10(I1/I2)(dB)=20㏒10(ρ1/ρ2)(dB)
下面给出几个重要的dB 值
例如：当ρ1/ρ2 =6， 20㏒10(ρ1/ρ2)=20㏒6=20（㏒2+㏒3）=6+9.5=15.5dB
其实分贝（dB ）用的很广，它就是度量两个相同单位数量比例的单位。其不仅用与声
学，也用于电学。
6、超声波倾斜入射到平界面上的反射、折射和波形转换
当超声波倾斜入射到异质界面时，除了产生与入射波相同类型的反射波和折射波以外，
还会产生与入射波不同类型的反射波和折射波，这种现象称为波形转换，波形转换现
象只发生在斜入射场合，而且与界面两侧介质状态有关。超声波在介质中传播的方向，
通常用波的传播方向与界面法线间的夹角来描述入射波方向与法线间的夹角，称为入
射角常用α表示。反射波与界面法线的夹角称为反射角，常用γ表示。折射波与界
面法线的夹角称为折射角，用β表示。
反射定理与入射定理本处不详细讲了，有兴致的可以参阅相关资料。
7、盲区
盲区是探测面附近不能探出的区域，以探测面到能够探出缺陷的最小距离表示，盲区
是衡量仪器和探头组合探测近表面缺陷的能力的尺度。盲区小，可探测示离探测面较
近表面的缺陷，反之，只能探测离探测面较远的缺陷。影响盲区的主要因素有反射强
度、波长、频率、始波宽度、放大器恢复时间、探头晶片尺寸、探头阻尼特性等。
二、装备
整个超声波装备应包括下列要素：
1、仪器 超声仪器应能产生、接收和放大高频电脉冲，其频率和能量水平足以用来
进行有效的检测和提供合适的读示方式。目前常用的A 型脉冲反射式超声波探伤仪主
要有以下几个部分组成
（1）同步电路
同步电路又称为触发电路，由其产生电脉冲，触发探伤仪其他电路（扫描电路、
发射电路等）使之布调一致，有条不紊地工作。它是整个探伤仪的中枢。
（2）扫描电路
扫描电路又称为时基电路，用来产生锯齿波电压，加在示波管水平偏转板上，使
示波管荧光屏的光点沿水平方向作等速移动，产生一条水平扫描线（即时基线）。确定
缺陷位置离不开对距离的测定，而探伤仪对距离的测定是再通过对时间和速度的测定
来反映的。探伤时，应根据被探测工件的深度范围选择适当的深度档级，使刻度板水
平轴上的每一格代表一定的距离。
（3）发射电路
发射电路利用闸流管或者可控硅的开关特性，产生几百至上千伏的电脉冲。电脉
冲加于发射探头，激励压电晶片振动，使之发射超声波。
（4）接收电路
接收电路由衰减器、射频放大器、检波器和视频放大器等组成，它将来自探头的
电信号进行放大、检波，最后加至示波管的垂直偏转板上，并在荧光屏上显示。
(5)显示电路
显示电路主要由示波管及外围电路组成，示波管主要用来显示探伤图形，示波管由电
子枪、偏转系统和荧光屏等三部分组成。电子枪发射的聚束电子以很高的速度轰击荧
光屏时，使荧光物质发光，在荧光屏上显形。
(6)电源
电源的作用是给探伤仪各部分提供适当的电源，使整机电路工作。携带式探伤仪多用
蓄电池供电。
2、探头
这是超声波探伤装置中虽小但作用相当重要的一个要素，通过探头以一定频率和探测
缺陷必须的能量水平向被探测工件发射超声波并接收反射回来的超声波。也就是将超
声波在仪器和工件之间传递的重要元件。
（1）探头的工作原理
探头的核心部分是压电晶片，压电晶片由压电晶体制成，压电晶体受到拉力或者压力
而产生变形时，在晶体界面上出现电荷，而在电场的作用下，压电晶体发生弹性变形。
以上现象称为压电效应。超声波探头就是利用了压电效应，当探伤仪发射电路产生高
频电脉冲加于探头时，激励压电晶片发生了高频振动，产生超声波。相反当超声波传
至探头而使晶片发生高频振动时，晶片便产生高频电振荡，送至探伤仪放大电路，经
过放大和检波，在示波管上显示出波形。
（2）探头的种类
探头的种类很多，分类方法各异，这里主要介绍根据探伤波型不同的探头分类。以纵
波进行探伤的为纵波探伤，也称为直探头或平探头; 以横波进行探伤为横波探头也称为
斜探头或斜角探头。
（3）探头的选择
探伤前应根据被探测对象的形状、可能存在的缺陷、部位、方向、衰减、技术要求来
选择探头，探头的选择包括探头的形式、频率、晶片尺寸和斜探头K 值的选择。
（1）探头型式的选择
纵波探头也称为直探头只能发射和接受纵波，波束轴线垂直于探测面，主要用于探
测与探测面平行的缺陷，如锻件、钢板中夹层、折叠等缺陷。
斜探头是通过波形转换来实施横波探伤的，主要用于探测与探测面垂直或成一定角
度的缺陷。如焊缝中的未焊透、夹渣、裂纹、未熔合等。
（2）探头频率的选择
超声波探伤频率在0.5—10MHz 之间，选择范围大。一般选择频率时应考虑以下
因素。
（a ）由于波德绕射，使超声波的灵敏度约为λ/2（λ为波长），因此提高频率有利
于发现更小的缺陷。
（b ）频率高、脉冲宽度小、分辨率高，有利于区分相邻缺陷。
（c ）频率高、波长短，近场区长度大，对探伤不利。
（d ）频率高、波长短，半径扩散角小，声束指向性好，能量集中，有利于发现缺陷并
对缺陷定位。
（e ）频率增加，衰减急剧增加。
由于以上分析可知，频率的高低对探伤有较大的影响，频率高，灵敏度和分辨率高，
指向性好对探伤有利。但频率高近场区长度大，衰减大又对探伤不利，实际探伤时要
全面分析各方面因素，合理选择频率，一般在保证探伤灵敏度的前提下尽可能选用较
低的频率。
（4）探头晶片尺寸的选择
选择晶片尺寸一般考虑以下因素：
（a ）晶片尺寸增加，半扩散角减小，波束指向性好，超声波能量集中，对探伤有利。
（b ）由N=D2/4λ晶片尺寸增加，近场区长度迅速增加，对探伤不利。
（c ）晶片尺寸大，辐射超声波能量大，探头未扩散区扫查范围大，远距离扫查范围相
对变小，发现远距离缺陷能力增强。
以上分析说明晶片大小对声束指向性，近场区长度，远距离扫查范围和远距离缺陷检
示能力有较大的影响。实际探伤中探伤面积范围大的工件时，为了提高探伤效率宜选
用大晶片探头。探伤厚度大的工件时，为了有效地发现远距离的缺陷宜选用大晶片探
头，探伤小型工件时，为了提高定位定量精度宜选用小晶片探头。探伤表面曲率较大
时，为了减少耦合损失宜选用小晶片探头。
（d ）K 值的选择（K 值为分析射波与法线夹角的正切值）
在横波探伤中，探头K 值对探伤灵敏度，声束轴线方向，一次波的声程（入射点至底
面反射点的距离）有较大的影响。K 值大，一次声程大，因此在实际探伤中，当工件厚
度较小时，应选用较大的K 值，以便增加一次声程，避免近场区探伤。当工件厚度较
大时，应选用较小的K 值，以减少声程过大引起的衰减，以便发现深度较大处的缺陷。
(3)探头型号
（a ）探头型号的组成项目
探头型号组成项目及排列顺序如下：
基本频率 晶片材料 晶片尺寸 探头种类 特征
基本频率：用阿拉伯数字表示，单位为MHz 。
晶片材料：用化学元素缩写符号表示，见表1
晶片尺寸：用阿拉伯数字表示，单位为mm 。其中圆晶片用直径表示; 方晶片用长*宽表
示；分割探头晶片用分割前的尺寸表示。
表1
探头种类：用汉语拼音缩写字母表示，见表
2。直探头也可以不标出。
表2
探头特征：斜探头钢中折射角正切值（K 值）用阿拉伯数字表示。钢中折射角用阿拉伯
数字表示，单位为度。分割探头钢中声束交流区深度用阿拉伯数字表示，单位为mm 。
水浸探头水中焦距用阿拉伯数字表示，单位为mm 。DJ 表示点聚焦XJ 表示线聚焦。
3耦合剂
在接触法探伤中，探头与工件接触方法有两种，固态接触和液态接触。固态接触就是
探头与工件直接地足够紧密地接触，以实现声能传递，探头与工件表面如有较多的气
隙，必然会极大地阻止声能传递。因此要实现固态接触，探头接触面及工件表面均应
十分光滑，并需施加较大的压力，以期达到紧密配合的程度。但这在实际探伤工作中
往往是不易实现的。更为有效、方便和常用的方法是借助探头和工件之间涂敷一种液
体，排除空气间隙，以实现声能的传递，这就是液态接触，这层液体称为耦合剂，耦
合的好坏，在超声波检测中具有重要影响。
4试块
在采用A 型显示脉冲反射法对工件进行超声波探伤时，缺陷在工件内的深度是通过测
量缺陷回波在时基线上的位置来确定的，而对缺陷尺寸的评定往往以其回波高度测量
为依据。在实际检测中用已知量进行比较的方法来进行，即以试块作比较测量。试块
有各种已知的特性，如尺寸，声性能等，并有某些尺寸已知的人工缺陷如孔、槽等。
由于目前A 型超声波探测仪的性能不足以单独记录探伤灵敏度及其他相关的测试条件，
这就给定量检测缺陷及以后验证带来困难。这些问题只有借助试块才能解决。所以试
块在超声波探伤中占有很重要的地位。
试块可分为标准试块和对比试块两种。标准试块指的是材质、形状、尺寸及性能等
由国际标准组织（如国际焊接学会等）讨论通过的或是由某个国家的权威机构讨论通
过的试块，前者称为国际标准试块，后者称为国家标准试块。对比试块指的是检查特
定工件的试块，可用来调整探伤仪的参考灵敏度，调整检测范围，比较缺陷大小，对
比试块应用与被检测工件材质相同或相似的材料制作。当对比试块的尺寸要求等与标
准试块相同时，也可将标准试块用作对比试块。
a 、国际标准试块
国际标准试块IIW 国际焊接学会试块。IIW 试块是荷兰人在1955年首先提出，1958年
国际焊接学会通过的标准试块。
IIW 试块用低碳钢制作，主要用途有
（a ）检验超声波探伤仪时间基线线性及垂直偏转线性
（b ）调整检测范围
（c ）测定纵波远距离分辨力
（d ）测定斜探头的入射点，在钢工件中的折射角及声束的指向性
（e ）估计盲区大小
（f ）调整探伤灵敏度
b 、国内标准试块
我国行业标准试块JB/T4730-2005规定（JB1152-81）CSK-1A 该试块与IIW 相似，该
试块对IIW 试块作了三处修改：一是将R100圆柱面改为R50、R100阶梯圆柱面; 二是
将￠50孔改为￠40、￠44、￠50台阶孔，借以测定斜探头的分辨力；三是将折角改为
K 值，借以测定斜探头K 值。（折射角的正切值）
CSK-ⅡA 试块 JB/T4730-2005规定（JB1152-81）
CSK-ⅢA 试块 JB/T4730-2005规定（JB1152-81）
以上两种试块的用途
（a ）绘制距离---波幅曲线
（b ）调探测范围和扫描速度
（c ）调节和校验探伤灵敏度
（d ）测定斜探头K 值
国标GB11345-89附录A 规定的试块CSK-ZB ，
11
该试块在CSK-IA 的基础上增加了测试探头角度的刻度面。另外GB11345-89附录B 还
规定了对比试块RB-1、
RB-2
它们分别与CSK-Ⅱ和CSK-Ⅲ相似，只是由于美、英、苏、日、法和德国已采用横通孔
作为对比试块的标准反射体，所以GB11345-89选用较通用的￠3的横孔作为对比试块
的标准反射体。
距离—波幅曲线的绘制与应用
缺陷的波高与缺陷的大小、距离有关，大小相同的缺陷由于声程不同，回波高度也不
同，描述某一确定的反射体回波高度随距离变化的关系曲线称为距离—波幅曲线。
1、距离波幅曲线的绘制
12
距离—波幅曲线由定量线、判废线和测长线组成，测长线和定量线之间称为Ⅰ区，定
量线与判废线之间称为Ⅱ区，判废线以上称为Ⅲ区。JB/T4730-2005规定的不同板厚范
围的距离—波幅曲线的灵敏度。见下表：
距离—波幅曲线横坐标为距离单位mm ，纵坐标是波幅单位用dB 值表示。下面以CSK —
ⅢA 试块为例介绍距离—波幅曲线的绘制方法。设板厚T=30mm
（1）测定探头的入射点和K 值，并根据板厚按深度1：1调节；
（2）探头置CSK —ⅢA 试块上，衰减48dB （假定），调增益使深度为10mm 的￠1*6孔
的最高回波达到基准50％高，记下这时衰减器读数（dB ）和孔深，然后分别探测不同
深度的￠1*6孔，增益不动，用衰减器将各孔德最高回波调至50％高，记下相应的dB
值和孔深填入下表，并根据t=30mm算出定量线、判废线和测长线对应的dB 值填入下
表。
13
(3)利用表中所列数据以孔深为横坐标，以dB 值为纵坐标，在坐标纸上描点绘出定量
线、判废线和测长线，标出Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区，并注明所用探头的频率、晶片尺寸和K
值。
2距离—波幅曲线的应用
(1)了解反射波高和距离之间的对应关系
(2)现场探伤中采用便携式试块可用它来校正灵敏度，这就减少了试块的数量，简化操
作步骤，节约时间
(3)用来比较缺陷的大小
例 缺陷1#深度H1=20mm当量为50dB ，缺陷2#深度H2=50mm当量为45dB ，查上表深度
20mm 处￠1*6标准反射当量为49 dB ，所以缺陷1#当量可表示为为￠1*6+1dB，查上表
深度50mm 处￠1*6标准反射当量为41 dB ，所以缺陷2#当量可表示为为￠1*6+4dB，经
过变换这两个缺陷当量的表示就排除了深度的影响因素，这样它们之间就可以比较
为￠1*6+4Db(2#缺陷当量)-[ ￠1*6+2dB（1#缺陷当量）]=2dB。
所以2#缺陷的当量缺陷尺寸大于1#缺陷的当量尺寸。
(4)对缺陷进行定量
例探80mm 板厚的焊缝，作出的距离—波幅曲线如下表（耦合剂补偿3dB 已加入）
从表中查得80mm 处￠1*6标准反射体dB 值为19 dB ，测长线灵敏度为￠1*6-6 dB 就是
19-6=13 dB，如果耦合补偿为3 dB，探测灵敏度为可取10 dB。
如果在40mm 处发现一个缺陷，用衰减器把缺陷反射波降到基准波高，这时衰减器读数
为27dB ，由上表查出40mm 深￠1*6标准反射体dB 值31dB ，定量线灵敏度为￠1*6-3dB
即31-3=28dB，27dB ＜28dB ，该缺陷当量在定量线以下，不必测长。
(5)调整灵敏度
8-46mm板厚的焊缝，用两倍板厚的声程处来选取灵敏度。例如20mm 厚的板（定量线￠
1*6-3dB，评定线￠1*6-9dB），2*20mm=40mm。选用40mm 的孔深￠1*6-9dB来作为探伤
灵敏度。如果考虑表面耦合剂损失3dB ，灵敏度为￠1*6-12dB.由上表查得40mm 深的反
14
射体反射当量为31dB ，实际探伤灵敏度为31-12=19dB。
四、缺陷的定量评定方法
缺陷的定量方法有多种，这里只介绍对焊缝进行的横波探伤中常用的两种方法。
1、当量法
对于小于声束截面的缺陷可用当量法评定其大小。所谓当量法就是将所发现的缺陷与
对比试块中一定的规则形状的人工反射体在同样的探测条件下相比较；如果两者的埋
藏深度相同，而所发现的反射波与人工反射体的反射波高又相同，则该人工反射体的
反射面尺寸称为发现缺陷的当量尺寸。由于影响缺陷回波幅度的因素很多，当量法确
定的当量尺寸并不能代表缺陷的真实尺寸，当量尺寸小的缺陷实际尺寸不一定小，不
过当量尺寸大的缺陷其实际面积却一定大。此外，当缺陷反射面大于声束截面时，当
量法也无法运用的。
2、测长法
当缺陷的尺寸大于声束截面时，对于有一定长度条状缺陷或连续性缺陷。例如条形夹
渣、未焊透、裂纹、未熔合等。这些缺陷只用反射波高，即缺陷当量来表示显然是不
够的，还需要测量它的长度。常用的测量方法有半波高度法（6dB 法）和端点半波高度
法。测出的长度称为缺陷的指示长度。
（1） 半波高度法
当缺陷波高位于定量线上及Ⅱ区，且只有一个高点时，用半波高度法测定缺陷指示长
度。先找到缺陷波高的最大值，然后探头左右移动，当波高降低到原来的一半（6dB ）
时，探头左右位置之间的距离定为缺陷的指示长度。
（2） 端点半波高度法
当缺陷反射波有多个峰值时，端部反射波高在定量线上及Ⅱ区时用半波高度法测其指
示长度。端点半波高度法是指在找到靠近缺陷两端的最大波高后，探头再分别向左右
移动，当波高降低6dB 时，探头左右之间的距离定为缺陷的指示长度。
五、缺陷的定位
这里介绍对焊缝进行横波探伤时较常用的缺陷定位方法
1、按深度调节扫描速度
按深度调节扫描速度时，仪器按深度1：n 调节横波扫描速度，缺陷的水平刻度为τ，
采用K 值斜探头探伤，一次波探伤时缺陷在工件的水平距离L 和深度d
L=knτ d=nτ
15
二次波探伤时，缺陷在工件中的水平距离L 和深度d
L=knτ d=2T(板厚)- nτ
例如用K1.5横波斜探头探伤厚度T=30mm的钢板焊缝，仪器按深度1：1调节横波扫描
速度，探伤中在水平刻度40处示现一缺陷波，求此缺陷的位置
由于T
为:
L=Knτ=1.5*1*40=60(mm), d=2T-nτ=2*30-1*40=20(mm)
2、按水平速度调节扫描速度
按水平速度调节扫描速度时，仪器按水平距离1：n 调节横波扫描速度，缺陷波德水平
刻度为τ，采用K 值斜探头探伤，一次波探伤时缺陷在工件的水平距离L 和深度d
L=nτ d=L/K=nτ/K
二次波探伤时，缺陷在工件中的水平距离L 和深度d
L=nτ d=2T-（L/K）=2T-(nτ/K)
例如用K2横波斜探头探伤厚度T=15mm的钢板焊缝，仪器按水平1：1调节横波扫描速
度，探伤中在水平刻度45处示现一缺陷，求此缺陷的位置。
由于KT=2*15=30, 2KT=60,KT
么缺陷在工件中的水平距离L 和深度d 为
L=1*45=45mm d=2T-（L/K）=2T-(nτ/K)=2*15-(1*45/2)=7.5mm
六、曲面探伤
曲面探伤技术问题较多，随着扫查面曲率半径的减小，探头与工件表面的耦合间隙加
大，探头的折射角与入射点都会相应地改变，探伤灵敏度也会受到影响。如何划分平
面与曲面探伤的界线，各国标准的提法存在差异。美国ASME 和日本JIS 规定扫查面曲
率半径小于等于250mm 按曲面探伤处理。西德DIN 和国际焊接学会IIW 推荐的焊缝超
声波探伤手册提出R ≤W 2/4按曲面探伤处理。式中R 为扫查面的曲率半径，W 为探头接
触面宽度（焊缝检验时为探头宽度，纵焊缝检验为探头长度）。我国标准采纳R ≤W 2/4
的划分方法。
探伤面曲率半径R ≤W /4时，探头接触面应磨成与工件曲面相吻合，距离波幅曲线
的绘制应在曲面对比试块上进行，试块应满足
b ≥2λS/D0
式中：b---试块的宽度
16 2
λ---声波波长
S---声程
D 0-----声源有效直径
环缝检测时，对比试块的曲率半径应为检测面曲率半径的0.9—1.5倍。
17