韩子庆
1前言
电站设备中的多数部件长期应用在高温高压的水、蒸气介质中，应力、腐蚀、蠕变、氢蚀及疲劳等造成的时效损伤和劣化问题比较严重。对这些设备进行检修、寿命评估等工作的信号采集中，最经常和广泛应用的是超声波技术。超声波由于广泛应用于薄管到厚管、表面到内部的缺陷信息采集，对缺陷定量评价迅速，现场检查容易、解析方便、自动化程度高等许多优点使其得到普遍应用。
到目前为止，已经应用或者提议应用的利用超声波探伤进行无损检查的方法见下表：
缺陷定量方法当量法(当量试块比较法、当量计算法、当量AVG曲线法)
测长法（相对灵敏度测长法、绝对灵敏度测长法、端点峰值法）
底波高度法
裂纹的检测方法表面波波高法
表面波波时延法（单探头法、双探头法）
端部回波峰值法
横波端角反射法
横波串列式双探头法
相对灵敏度法（6dB、10dB、20dB）
散射波法（衍射法）
损伤、劣化评价方法衰减法（低层回波反射法、透射法、共鸣法）
音速法（表面波法、容积波法）
临界角反射法
光谱仪法（光谱分布及面积、中心频率、频幅、重心频率）
频率解析法
利用后方散射波的杂波分析法
其它（δ法、波松比评价法）
2裂纹的评价和应用实例
2.1聚焦超声波
作为在现场可以方便测量的方法而广泛应用的是相对灵敏度测长法。这种方法是通过探头前后扫查时的回波高度超过距离—波幅曲线（distanceamplitudecurve,DAC）时阈值前后的波束路程来测量裂纹高度的一种方法。这种方法的测量精度主要取决于超声波波束的宽度，通过使用超声波波幅较窄的聚焦探头，可提高裂纹自身高度的测量精度。
在实验室应用5MHz，折射角45°的聚焦探头，以直径1mm长横孔DAC为基础，使阈值变化时的焊接裂纹等的缺陷高度的测量精度和常规探头测量结果的比较得出：在使用聚焦探头的情况下，阈值设计的越低，精度越好，如果阈值为DAC的-25dB，误差的平均值及标准偏差都接近零，可见聚焦探头可以高精度的进行测量。之所以通过设计低的阈值能使精度提高，是由于在缺陷的端部产生的散射波也被检测系统作为缺陷的反射波测量出的缘故。
疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹等的缺陷高度测量经常使用端部回波法。这种方法是收集裂纹端部的散射波回波，然后由其波束路程和探头的折射角来测裂纹自身高度。使用45°折射角聚焦探头时，散射回波变得容易发现，而且测量精度也比常规探头增高。在实验室，对于铬钼钢产生的裂纹，通过使用常规探头和聚焦探头的上部回波表现形式的检测比较表明，使用聚焦探头时精度提高50％。对奥氏体系列不锈钢配管发生的自身高度0.5～17mm的尖端部位呈复杂形状的晶间应力腐蚀裂纹，通过利用聚焦探头的端部回波法，其裂纹自身高度曾以低于±1mm的精度进行了测量。
端部回波法测量本身简单，但回波的判别方法依赖于检查技术人员的水平和经验，存在客观性差的问题。另外，微裂纹并存、裂纹的形状复杂时，无法得到预期的精度，这一点也需特别留意。
2.2表面SH波
普通斜探头在工件中产生的横波，振动方向在垂直于工件表面的平面内振动，称SV波；如果横波的振动方向与工件表面平行，称为SH波。压电晶片在逆压电效应作用下产生的振动波通过异质界面上的波形转换在被检介质中产生SH波。
试验证明SH波探头的往复透过率随SH波探头在钢中折射角度的增大而增大，随频率的降低有所升高，低频率探头在不同角度的往复透过率差值比高频率探头在不同折射角度上的往复透过率差值小。将验证结果与理论计算结果相比较，高频率探头的一致性较好，低频率探头的一致性稍差一些，这是由于理论计算所考虑的晶片为无限大平面，实际试验中晶片为有限尺寸。在应用于工程实践时SH波探头主要分为大角度SH波斜探头与表面SH波探头。