非金属材料的超声波检测（一）

1.非金属材料超声波检测的特点

目前,非金属材料的超声波检测应用最多的是混凝土构件、输电线路中的陶瓷绝缘子、陶瓷产品泥坯水分、桥墩、桩基、楼板、胶接结构与复合材料、岩体、木头、砖块和塑料等等的检测。

此外,由于我国的燃气管道(煤气、天然气输送管道)甚至自来水输送管等都已经越来越多地采用PE管,因此PE管本身质量,特别是其管路中对接环焊缝(热熔挤压焊接)质量的检测目前也已经提到议事日程。

实际上,非金属材料超声波检测的可开拓领域是很广泛的。

非金属材料超声波检测的共同特点是:非金属材料对超声波的能量衰减大、存在声速各向异性等,不同的非金属材料还有其各自的材料特点。

因此使用的超声波频率大多在KHz范围,并且以测量声速变化作为评定的主要依据。

2.非金属材料超声波检测的实例

2.1混凝土密度与弹性特性的测定

超声波在混凝土中的传播速度取决于其密度和弹性。

混凝土材料的密度和弹性高的时候,传输时间短,反之则时间较长,从而可以通过计算超声波的传输时间测量混凝土材料的密度和弹性特性,达到无损评估混凝土材料的目的。

韩国 MKC CHINA公司 Contester-100混凝土超声测试仪利用高电压脉冲超声波换能器直接读取超声波在混凝土中传输时间的原理图和探头。

使用的超声波换能器标称频率52KHz,晶片直径35mm,壳体直径50mm,可在-20℃~50℃温度范围内工作

2.2混凝土强度的测定

利用声学方法可以获知混凝土构件的混凝土均匀性、空洞、裂纹、弹性模量、混凝土强度以及因经受火灾和严寒而产生缺陷等信息。

在混凝土构件的质量检测中,将超声波脉冲速度的测量与回弹法测量值相结合可检测混凝土强度σK：利用发射-接收换能器测量传输时间,计算出超声波脉冲速度,由于材料中的超声波脉冲速度与混凝土的密度和弹性模量有关,从而与材料的品质和强度相关。

通过声速的测量,并根据声速的变化可以判断混凝土构件的质量,特别是强度,国外有些标准提出:在纵波声速大于4.6km/s时,混凝土质量“非常好”,3.6~4.6km/s时为“好”,3.0~3.6km/s时为“适度”,2.1~3.0km/s时为“坏”,低于2.1km/s时为“非常坏”。

瑞士 PROCEQ SA公司的DGI- SCHMIDT2混凝土测试仪与TCO超声波检测仪检测的原理示意图和现场检测情况,用DCI- SCHMIDT2混凝土测试仪测量出回弹值,然后将回弹值和水泥类型输入,就能计算出强度,并在 Windows界面下以EXCEL格式文件传送给PC进行最终程序处理。使用的超声波换能器标称频率54KHz,脉冲电压600V,可在-10~60℃温度范围内工作。

参考资料：工业超声波无损检测技术

下章内容：2.3   混凝土道路裂纹深度的超声波检测，主要方法有以下三种（“Tc-T0”法、“BS法”、“T”法）