齐园

（上海诚云建设工程质量检测有限公司，上海 201313）

1 带涂层超声波检测对检测结果和过程的影响

1.1 对缺陷定位的影响

利用超声波对带涂层钢结构构件开展检测，采用的技术原理是：利用接触法将探头经由耦合剂耦合处理后直接与工件金属表面接触，接触中探头会同步发射超声波，超声波传播到工件内部过程中如遇到构件缺陷或介质界面，就会出现反射现象，而探头同步接收反射波信息，对反射回波进行分析，就可以进行缺陷的定位。在检测时，探头与构件金属表面之间存在有涂层隔离，而涂层与钢构件的声速存在着明显的区别，当超声波处于倾斜入射状态下时，从涂层进入构件上的超声波将发生明显的折射，超声波传播路径的变化明显。因此，当超声波检测的是带涂层的钢构件时，涂层厚度是检测结果的一个影响因素。

1.2 对缺陷反射波幅的影响

对于没有经过任何处理的涂层，其表面的平整度不同，在利用超声波检测时，探头与涂层表面耦合环节将出现一定的声能损失。当超声波处于涂层介质传播条件下时，涂层介质本身会对超声波产生一定的衰减作用，而这一作用也会引发声能损失。此外，当超声波传播通过了介质界面的情况下，部分声波存在反射作用，也存在声能损失。

1.3 涂层对探头主要技术指标的影响

（1）对探头K值的影响。当没有涂层时，超声波倾斜入射直接进入钢构件的情况下，假设有玻璃声速、钢中声速、入射角和折射角分别为C有、C钢、α1、β。

超声波处于介质界面上存在如下的折射规律：

当有涂层时，超声波经过了涂层和钢构件两个界面，发生两次折射，设涂层的声速为C涂，涂层中的折射角为β1，涂层中的入射角为α2，钢中的折射角为β2。按照折射定律的分析，有机玻璃与涂层界面、涂层与钢界面存在公式（2）、公式（3）的结果。

根据分析发现存在α2=β1的关系，随后将这些关系代入到公式（2）公（3），可以得出以下结论：

结合（1）和（4）可以看出，β2=β，这一关系表明，当超声波倾斜入射涂层和不经涂层的情况时，在钢中的折射角完全相同，再加上K=tgβ这一关系的存在，说明有无涂层或者涂层厚度大小都不会对探头的K值产生影响。

（2）对探头前沿的影响。前沿情况直接由探头自身决定，当钢构件表面存在有涂层的情况下，超声波在进入钢构件前，就已经发生了一次折射现象，如果假定探头前沿为L0，有涂层的情况下，入射点平移后的前沿发生了明显的变化，为L1，此时的涂层厚度用δ=O2A来表示。在该图中，作超声波在钢中折射的反向延长线，与涂层相交在B点，而O2点的法线与涂层表面相交于A点。

图1 探头前沿修正示意图

经由上述关系，超声波在界面的折射定律，可得到以下结果：

查相关资料得：C钢=3230m/s，C涂=1100m/s

不同K值探头的前沿修正系数结果如表1所示。

表1 同K值探头的前沿修正系数

根据上表的数据结果，可以看出，探头前沿修正系数取决于很多因素，其中，K值和涂层厚度的影响最直接。

2 缺陷的定量

2.1 斜探头检测对比试验

（1）试验步骤。此试验遵循以下步骤：①选用厚40mm的Q3558钢板，利用特定型号的探头完成相应的探测工作。②为获得可靠的检测结果，选用尺寸长、宽、高分别为400mm、40mm、110mm的试块，在试块长方向中间设置不同深度的长横孔，深度分别为20mm、40mm、60mm、80mm。③对试验过程中产生的油漆层数和厚度指标进行记录，不涂油漆层和涂油漆层的分别用A、B侧表示。④每涂抹一层油漆，就要利用同一斜探头在A、B两侧对同一个基准孔进行探测，并根据探测结果来进行dB值的记录。

（2）试验结果。此试验结果如表2所示：

表2 试验结果对比与分析

此试验中需注意：所配备的测试探头为2.5P13×13K2 (01816765)；选用的是机油耦合剂；在确定了最高波以后，及时使用3kg的压块进行压实作业，以减小人为因素对试验结果造成的干扰；选用USM GO+ 型号的试验仪器。

2.2 直探头检测对比试验

（1）试验步骤。在开展直探头检测对比试验的过程中，光洁度为V4，其中A、B侧分别为涂油漆层和不涂油漆层。具体试验步骤如下：①将碳素钢板作为试验要素，选用30mm和40mm厚的碳素钢板，规格为Q355B，当选定了材料后，用2.5Pφ20单晶直探头来完成探测工作。②将试块一半的上下两个表面都开展涂漆处理，而另一半不涂漆，保持原状不变。③在试验过程中进行油漆层数、油漆厚度的记录。④将前期配好的探头放在A侧并使用压块压住，根据试验结果来适当进行灵敏度的调节，当板底波高度为80%的条件下，对d值进行有效记录，同样，在B侧同样与A侧的试验步骤一样，记录dB值。

（2）试验结果。此试验结果如表3所示。

表3 试验结果对比

3 结语

经由一系列试验的分析，可以发现，当钢构件上的涂层厚度不超0.4m的情况下，涂层厚度会造成一定的声能损失；当油漆层厚度相对均匀与构件表面存在较好的黏合效果时，斜探头超声波检测灵敏度相差最大保持在0.3dB左右，而直探头超声波检测灵敏度相差最大为0.2dB。进行超声波检测工作时，只要油漆层分布较为均匀且黏合效果良好，不去除油漆层就可以得到良好的检测结果，油漆层不会对超声波检测的灵敏度造成巨大的干扰。