先抓重点:选探头先定波型/结构,再定频率、晶片尺寸、斜探头K值,最后看工况与标准,没有万能探头,只有匹配方案。
一、先选探头类型(按用途)
纵波直探头(单晶):垂直入射,测平行于表面的缺陷(锻件、钢板分层、内部缩孔);适合厚大件、粗晶材料。
横波斜探头(K值/角度):倾斜入射,测垂直/斜向缺陷(焊缝裂纹、未焊透、夹渣);焊缝探伤选择,常用K1~K3(45°/60°/70°)。
双晶直探头:一发一收,近表面盲区小,测薄壁、表面下1–5mm缺陷(小管、薄板)。
表面波探头:沿表面传播,测表面开口裂纹(钢轨、叶片、精加工面)。
小径管专用探头:弧形接触面,适配φ32–159mm小管焊缝,分辨力高。
水浸/聚焦探头:水层耦合,测复杂形状、小间隙、曲面工件(管材、齿轮)。
二、频率选择(穿透力↔分辨率)
0.5–2.5MHz(低频):穿透力强、衰减小;适合厚件(>50mm)、粗晶(铸件、奥氏体钢)、表面粗糙工件。
2.5–5MHz(中频):兼顾穿透与分辨;碳钢/合金钢锻件、焊缝、轧制件通用(很常用)。
5–10MHz(高频):分辨率高、近场小;薄壁(<20mm)、细晶、精密件、表面缺陷。
原则:能穿透前提下尽量选高频;粗晶/厚件别用高频(衰减大、信噪比差)。
三、晶片尺寸选择(指向性↔近场)
大晶片(φ20–30mm):指向性好、能量集中、远场灵敏度高;适合厚件、大面积扫查、远距离缺陷;缺点是近场区长,近表面盲区大。
小晶片(φ6–12mm):近场短、盲区小、贴合曲面好;适合薄壁、小管、曲率大、表面不平工件。
方形晶片:扫查效率高;圆形:声束对称、定位准。
四、斜探头K值/角度选择(焊缝核心)
K值=tanβ(β=横波折射角);常用K1(45°)、K2(63°)、K2.5(68°)、K3(72°)。
薄焊缝(≤20mm):选大K值(K2.5–K3),一次波声程长、避开近场、扫查范围大。
厚焊缝(>20mm):选小K值(K1–K2),穿透力强、声束覆盖根部好。
原则:声束尽量垂直缺陷;避免K值过大导致声程不足、漏检根部。
五、关键工况与特殊需求
高温工件(>60℃):用高温探头(陶瓷保护膜、耐高温楔块);普通探头会脱胶、失效。
粗糙表面/铸件:低频+大晶片+软膜保护膜;减少耦合损失、降低杂波。
曲面/小管:小晶片+弧形接触面;贴合好、定位准。
近表面缺陷(1–5mm):双晶探头;盲区小、信噪比高。
在线/高速:电磁超声EMAT;无需耦合剂、耐高温、速度快。
六、快速选型口诀
厚粗低频大晶片,薄细高频小晶片;
焊缝斜探K值配,近表面双晶的优选;
表面裂纹用表面波,小管专用弧形面;
高温粗糙选特种,标准优先参数全。
七、最后核对(避免踩坑)
波型与缺陷方向匹配(声束垂直缺陷)。
频率兼顾穿透与分辨(粗晶不追高频)。
晶片尺寸适配厚度与曲率(厚大薄小)。
斜探头K值匹配焊缝厚度(薄大厚小)。
工况适配(高温、粗糙、曲面、近表面)。