先抓重點:選探頭先定波型/結構,再定頻率、晶片尺寸、斜探頭K值,最后看工況與標準,沒有萬能探頭,只有匹配方案。
一、先選探頭類型(按用途)
縱波直探頭(單晶):垂直入射,測平行于表面的缺陷(鍛件、鋼板分層、內部縮孔);適合厚大件、粗晶材料。
橫波斜探頭(K值/角度):傾斜入射,測垂直/斜向缺陷(焊縫裂紋、未焊透、夾渣);焊縫探傷選擇,常用K1~K3(45°/60°/70°)。
雙晶直探頭:一發一收,近表面盲區小,測薄壁、表面下1–5mm缺陷(小管、薄板)。
表面波探頭:沿表面傳播,測表面開口裂紋(鋼軌、葉片、精加工面)。
小徑管專用探頭:弧形接觸面,適配φ32–159mm小管焊縫,分辨力高。
水浸/聚焦探頭:水層耦合,測復雜形狀、小間隙、曲面工件(管材、齒輪)。
二、頻率選擇(穿透力↔分辨率)
0.5–2.5MHz(低頻):穿透力強、衰減小;適合厚件(>50mm)、粗晶(鑄件、奧氏體鋼)、表面粗糙工件。
2.5–5MHz(中頻):兼顧穿透與分辨;碳鋼/合金鋼鍛件、焊縫、軋制件通用(很常用)。
5–10MHz(高頻):分辨率高、近場小;薄壁(<20mm)、細晶、精密件、表面缺陷。
原則:能穿透前提下盡量選高頻;粗晶/厚件別用高頻(衰減大、信噪比差)。
三、晶片尺寸選擇(指向性↔近場)
大晶片(φ20–30mm):指向性好、能量集中、遠場靈敏度高;適合厚件、大面積掃查、遠距離缺陷;缺點是近場區長,近表面盲區大。
小晶片(φ6–12mm):近場短、盲區小、貼合曲面好;適合薄壁、小管、曲率大、表面不平工件。
方形晶片:掃查效率高;圓形:聲束對稱、定位準。
四、斜探頭K值/角度選擇(焊縫核心)
K值=tanβ(β=橫波折射角);常用K1(45°)、K2(63°)、K2.5(68°)、K3(72°)。
薄焊縫(≤20mm):選大K值(K2.5–K3),一次波聲程長、避開近場、掃查范圍大。
厚焊縫(>20mm):選小K值(K1–K2),穿透力強、聲束覆蓋根部好。
原則:聲束盡量垂直缺陷;避免K值過大導致聲程不足、漏檢根部。
五、關鍵工況與特殊需求
高溫工件(>60℃):用高溫探頭(陶瓷保護膜、耐高溫楔塊);普通探頭會脫膠、失效。
粗糙表面/鑄件:低頻+大晶片+軟膜保護膜;減少耦合損失、降低雜波。
曲面/小管:小晶片+弧形接觸面;貼合好、定位準。
近表面缺陷(1–5mm):雙晶探頭;盲區小、信噪比高。
在線/高速:電磁超聲EMAT;無需耦合劑、耐高溫、速度快。
六、快速選型口訣
厚粗低頻大晶片,薄細高頻小晶片;
焊縫斜探K值配,近表面雙晶的優選;
表面裂紋用表面波,小管專用弧形面;
高溫粗糙選特種,標準優先參數全。
七、最后核對(避免踩坑)
波型與缺陷方向匹配(聲束垂直缺陷)。
頻率兼顧穿透與分辨(粗晶不追高頻)。
晶片尺寸適配厚度與曲率(厚大薄小)。
斜探頭K值匹配焊縫厚度(薄大厚小)。
工況適配(高溫、粗糙、曲面、近表面)。