初中级无损检测技术资格人员超声检测考题汇编计算题.docx

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初中级无损检测技术资格人员超声检测考题汇编计算题

计算题

1.在水浸法探伤中，求水/钢的往复透过率T

解：

Z1=1.5×106Kg/m2s（水温20℃）Z2=45.4×106Kg/m2s（水温20℃）

T=4Z1Z2/（Z1+Z2）2=（4x1.5x45.4x1012）/（1.5+45.4）2×1012=0.12=12%答：

水/钢的往复透过率T为12%

2.碳素钢和不锈钢的声阻抗差异约为1%，求二者复合界面上的声压反射率。

解：

设界面声压反射率为r（r取绝对值）

r=（Z1-Z2）/（Z1+Z2）=（1-0.99）/（0.99+1）=0.005=0.5%答：

二者复合界面上的声压反射率为0.5%。

3.边长为D=10mm的方形晶片，指向角用θ0=57λ/D表示。

试计算探测钢材时，下列探头晶片的指向角：

①5MHz10x10、②4MHz12x12、③3MHz15x15、④2MHz20x20

解：

λ①=（5900x103）/（5x106）=1.18mm；λ②=（5900x103）/（4x106）=1.48mm；

λ③=（5900x103）/（3x106）=1.97mm；

λ④=（5900x103）/（2x106）=2.95mm，则：

①的指向角：

θ0=57x1.18/10=6.70；②的指向角：

θ0=57x1.48/12=7.030；

③的指向角：

θ0=57x1.97/15=7.480；④的指向角：

θ0=57x2.95/20=8.410

4.当声压比为下列数值时，计算dB值。

（不可用图表及计算尺）①8、②400、③20、④0.8、

⑤1000

解：

如用分贝表示两数值之比P/Q，则数值A=20lg（P/Q）

①A=20lg8=60lg2=18dB；②A=20lg400=40lg20=52dB；③A=20lg20=20（lg2+lg10）=26dB；

④A=20lg0.8=20（lg8+lg10-1）=-2dB；⑤A=20lg1000=60lg10=60dB

5.5P20x1045°的探头有机玻璃楔块内声速为2730m/s，被检材料（低碳钢）中声速为3230m/s，求入射角α。

解：

根据折射定律：

sinα/sinβ=CL1/CS2又：

β=45°sinα=（CL1/CS2）·sinβ=（2730/3230）·sin45°=0.59

α=36.7°答：

入射角α为36.7°

6.试以钢材为例，计算2MHzΦ30直探头的近场区

解：

声波在钢材中的纵波速度为5900m/sλ钢=Ｃ钢／f=5900x103/2x106=2.95mmN钢

=D2/4λ=302/4x2.95=76mm

答：

2MHzΦ30直探头近场区为76mm。

7.用折射角60°的斜探头探测坡

口角为60°的钢板对接焊缝,如

下图所示,计算在探头一侧坡口面

发现坡口面未熔合缺陷处所有反

射波型的反射角

（CL=5900m/s,CS=3200m/s）（标准答

案从略）

8.用直探头水浸法探钢板，当板厚

δ=60mm时，使底波第二次反射波

B2正好与水层第二次反射波S2重

合，求其水层高度？

解：

题意要求

钢板的第二次回波与水层的第二

次回波重合，即超音波在水中的传

播时间等于超音波在钢板中两次

反射波的传播时间。

h/CL水=2·δ/

CL钢式中：

h-水层高度，δ-钢板

厚度h=（CL水/CL

钢）·2·δ=（5.9/1.48）x2x60=30.

1mm

答：

水层厚度h=30.1mm

9.用水浸聚焦探头探钢管，当要求水层高度为10mm，检查Φ40mm的钢管时，试计算透镜的

曲率半径。

解：

根据公式r1=[1-（C2/C1）]f，式中：

r1-透镜曲率半径；C1-有机玻璃声速；C2-水声速；f-焦距（探头至管子中心的垂直距离），

r1=[1-（C2/C1）]f=[1-（1500/2700）]（20+10）=（1-0.556）x30=13.3mm

答：

检查Φ40mm的钢管时，透镜的曲率半径为13.3mm

10.用水浸聚焦法检查Φ42x4mm的小口径钢管，水层距离为30mm，求偏心距、入射角、折

射角、焦距和透镜的曲率半径各为多少？

解：

已知：

钢管Φ42x4mm、水层厚度L2=30mm，r=（42/2）-4=17，y=（R2-X2）1/2，式中：

R=Φ/2=21mmX=r·（CL2/CS3）=17x（1.5/3.2）=8mm，y=（212-82）1/2=（377）1/2=19.4mm，焦距

f=L2+y=30+19.4=49.4mm

入射角：

sinα=X/R=8/21=0.38，α=22.3°；折射角：

sinβ=r/R=17/21=0.81，β=54.1°声透镜曲率半径：

r'=[（n-1）/n]·f，式中：

n=CL1/CL2=2.7/1.5=1.8，

r'=[（1.8-1）/1.8]·49.4≈22mm

偏心距：

X=8mm

11.用单探头接触法横波探伤外径为300mm厚60mm的大口径钢管时，应选用折射角为多少

的探头？

解：

为保证管内壁的缺陷能被发现，声束必须与内壁相切：

sinβ=r/R=90/150=0.6，

β=36.87°

答：

探头的折射角应小于或等于36.87°

12.有一厚度为400mm的饼形锻件，要求探伤灵敏度为h=400mm、Φ4mm平底孔，当用底波

调节灵敏度时，①底波应调至多少dB？

②若在100mm处发现波高24dB的缺陷，该缺陷的当量直径为多大？

（使用2.5MHz、Φ20mm的直探头）

答：

①底波应调至31.4dB。

②该缺陷的当量直径为Φ4mm

13.用2.5MHzΦ20的直探头对厚度为215mm的钢锻件进行探伤，要求能发现Φ2当量的平底孔缺陷。

①怎样调节探伤灵敏度？

②在深度200mm处发现一缺陷，用衰减器调节至同一稳定高度时，衰减器读数nf=20dB，求缺陷大小。

（利用AVG曲线计算）解：

根据公式：

L0=D2/4λ先计算近场区长度,λ=c/f=5.9/2.5=2.34mm，L0=202/（4x2.34）=43mm

Φ2mm的缺陷归一化后得G=2/20=0.1，δ=215mm；探测距离归一化后得A=215/43=5，由基本AVG曲线查出A=5、G=0.1时的增益值V=48dB。

将探头放在工件上，将荧光屏显示的底波调节到某一高度（通常是满屏的80%），增益48dB，仪器的探伤灵敏度调节完毕。

当在129mm处发现一缺陷时，衰减器读数nf=20dB，此时缺陷的增益值为Vf=V-nf，

∴Vf=V-nf=48-20=28dB

将缺陷距离化为归一化距离：

Af=129/43=3，根据Af=3、Vf=28dB查基本AVG曲线图得Gf=0.2，缺陷当量大小为Φf=Gf·Df=0.2x20=4mm答:

该缺陷为Φ4当量.（注：

基本AVG曲线图考试卷上给出。

）

14.用tgβ=2.5的探头，探测厚度16mm的对接焊缝，探头移动区宽度应为多少毫米？

答：

探头移动区宽度L=2T·tgβ+50=2x16x2.5+50=130mm

15.用某折射角β的斜探头的二次波发现一缺陷，当用水平距离1:

1调节仪器的扫描时，怎样确定缺陷的埋藏深度？

答：

缺陷的埋藏深度H=2T-水平距离/tgβ

16.对Φ60x6钢管的对接焊缝进行探伤，焊缝宽14mm，探头折射角应选多大？

答：

按一次扫查到焊根计算，若探头前沿距离b=8mm，则：

tgβ=[（焊缝宽度

/2）+b]/T=（7+8）/6=2.5，β=68.2°

17.假设有一厚度δ为30mm的压力容器焊缝，外表面焊缝宽为60mm，内焊缝宽为30mm，探头前沿距离L=15mm，为保证声束扫查到整个焊缝，探头的折射角最小应取多大？

解：

根据题意，探头的水平跨距最小应是外焊道和内焊道的半数和，所以探头的：

tgβ≥（L+b+a）/δ=（15+30+15）/30=2，式中：

b-（1/2）外焊道宽；a-（1/2）内焊道宽，即

β≥63.4°

18.当板厚δ=20mm时，利用2.5MHz，tgβ=2的斜探头进行超音波检测，试计算第一、二次声程的水平距离。

解：

一次水平距离=δ·tgβ=2x20=40mm；二次水平距离=2δ·tgβ=2x40=80mm

19.用tgβ=2的斜探头探测厚度δ=20mm的焊缝，缺陷在荧光屏上出现的位置分别为32和52，求缺陷在钢中的深度。

（按水平比例1:

1定位）解：

一次声程缺陷深度

δ1=X1/tgβ=32/2=16mm；二次声程缺陷深度δ2=2δ-（X2/2）=40-（52/2）=14mm答：

一、二次声程缺陷深度分别为16mm和14mm。

20.试计算出厚度δ=46mm和120mm对接焊缝的探头移动区。

（选用tgβ=1和tgβ=2探头）解：

①厚度δ=46mm时应采用单面两侧探伤，故探测区P1≮2·δ·tgβ+50mm，对于tgβ=1探头：

P1≮2x46x1+50=142mm；对于tgβ=2探头：

P1≮2x46x2+50=234mm

②厚度δ=120mm时应采用两面探测，故探测区P2≮T·tgβ+50mm，对于tgβ=1探头：

P2≮120x1+50=170mm；对于tgβ=2探头：

P2≮120x2+50=20mm

21.外半径为400mm，内半径为340mm的筒体纵焊缝，我们至少应选多大折射角的探头进行

探伤？

解：

超音波声束中心线与筒体内表面相切时，β'=90°，sinβ/sinβ'=r/R，sinβ'=1，r/R=sinβ=340/400=0.85，β=58.2°或tgβ=1.6答：

我们至小应选tgβ小于或等于

1.6探头来探伤。

22.如右图所示，探头为tgβ=2，用仪器与钢试块比

较，测得探头中S=10mm，计算探头中a和b的长度。

解：

因为仪器中测得的S值是相当于钢中的S值，所

以要将S钢换算成S有机玻璃,即:

S有机玻璃/CL有机玻璃=S钢/CS钢，S有机玻璃=S钢·CL有机玻璃/CS钢Array=10x2.7/3.2=8.4

另外tgβ=2，β=63.4°，sinα=CL有机玻璃·sinβ/CS钢

=2.7·sin63.4°/3.2=0.754，α=48.97°，因此：

a=cosα·S有机玻璃=cos48.97°·8.4=5.5mm

b=sinα·S有机玻璃=sin48.97°·8.4=6.3mm答：

a=5.5mm，b=6.3mm

23.用深度比例定位，探头tgβ=1.5，探测厚度

δ=100mm的焊缝，在荧光屏上80mm处出现一缺陷波，

计算探头入射中心至缺陷的水平距离（注：

深度比例

1:

1）解：

L=tgβ·h=1.5x80=120mm答：

水平距离

L=120mm

24.利用右图所示试块（CSK—ⅡA试块）测定探头K值

（K=tgβ），选用试块中h=30mm和60mm的孔，调节好

仪器的水平比例。

测得h=30mm孔的水平距离为60mm，

h=60mm孔的水平距离为120mm求探头的K值是多少？

解：

K=b/a式中：

b-探头入射点至探测孔的水平距离，a-探Array头入射点至探测孔的垂直距离。

用h=30mm的孔调节水平

比例时K=60/30=2（还可用h=60mm的孔检验以上求出的

K值是否正确）

答：

探头的K值等于2。

25.超音波检测100mm板厚的纵焊缝，该园筒外半径为

500mm，用tgβ=1的探头探伤，在平板试块上1:

1深度

定位调节扫描线，从筒体外园面探伤时，在荧光屏80mm

深处发现一缺陷反射波，求缺陷在曲面上跨距弧长及离

工件外表面的深度。

解：

由公式

L=0.0174·θ·R=0.0174·tg-1[tgβ·h/（R-h）]·R=0.

0174·tg-1[1·80/（500-80）]·500=93.786mm

h0=R-（tgβ·h/sinθ）=500-（1·80/sin10.78°）=72.2

mm答：

该缺陷的曲面跨距是93.786mm,离工件表面深度

72.2mm

26.求直径为20毫米，频率为2.5兆赫的探头在水中的半扩散角

解：

水中波长（C水=1480m/s）λ=c/f=1.48x106/2.5x106=0.59mm，水中半扩散角

sinθ=1.22（λ/D）或θ≈70°（λ/D）θ≈70°（0.59/20）=2°

27.比较2.5兆赫、Φ14探头与2.5兆赫、Φ20探头的指向性（钢中声速为5900米/秒）解：

钢中波长λ=c/f=5.9x106/2.5x106=2.36mm，探头的半扩散角分别为：

θ1≈70°（λ/D）≈70°（2.36/14）≈11.8°θ2≈70°（λ/D）≈70°（2.36/20）≈8.3°，同频率的探头，直径较大的指向性较好

28.试计算2.5兆赫、直径20毫米的直探头在钢中的近场区长度（钢中声速为5900米/秒）解：

钢中波长λ=c/f=5.9x106/2.5x106=2.36mm，钢中的近场长度

N=D2/4λ=202/（4x2.36）=42.4mm

29.当纵波从有机玻璃楔块通过耦合剂斜入射钢制工件时，得到横波折射角为45°，已知有机玻璃中的纵波速度CL=2730米/秒，钢中横波声速CT=3230米/秒，试计算楔块的角度θ是多少度？

解：

按折射定律sinθi/Ci=sinθt/Ct，

sinθi=sinθt（Ci/Ct）=sin45°（2730/3230）=0.598θi=36.7°

30.当采用液浸探头探测浸于水中的工件时，为使纵波能从水传入钢件中并且只有横波，求所需的入射角

解：

按折射定律sinθi/Ci=sinθt/Ct=sin90°/CL，sinθi=（Ci/CL）sin90°=（1480/5900）x1，θi≥14.5°

31.用水浸法探测钢材，超声波以14°的入射角射入工件，求钢中横波折射角

解：

按折射定律sinθi/Ci=sinθt/Ct，sinθt=（Ct/Ci）sinθi=（3200/1480）sin14°，θt=31°

32.两声压比值为下列各数值：

①0.4；②9；③16；④400；⑤105，分别计算分贝值各为多少？

解：

①20lg0.4=20lg（4/10）=20（lg4-lg10）=-8dB；②20lg9=20lg32=40lg3=40x0.47=19dB；

③20lg16=20lg24=80lg2=80x0.3=24dB；

④20lg400=20lg（22x100）=20（2lg2+lg102）=20（2x0.3+2x1）=52dB；

⑤20lg105=20x5lg10=100dB

33.探测300毫米厚的钢制工件，用2.5兆赫直探头，用底波调节仪器灵敏度，要求能发现Φ2的当量缺陷，问衰减器调节量多少？

解：

底面反射与缺陷反射之比：

PF/PB=πΦ2/2λX，式中X-声程，Φ-平底孔径，

λ=c/f=5.9x106/2.5x106=2.36mm，取对数代入，Φ=2，X=300，

dB=20lg（PF/PB）=20lg（πΦ2/2λX）=20（lgπΦ2-lg2λX）=20（1.10-3.15）=-41（dB）

34.用2.5兆赫、Φ20直探头探测400毫米厚钢件，在200毫米处发现一缺陷波高比底波低12分贝，求其当量平底孔直径

解：

由题意得PF/PB=1/4（-12dB），PF/PB=πΦ2X2/X12=3.14xΦ2x400/2x2.36x2002=0.0067Φ2，0.0067Φ2=1/4=0.25，Φ2=0.25/0.0067=37，Φ=6mm

35.用折射角60°的斜探头探测同孔径、不同声程、距离表面分别为30毫米和65毫米的两个横孔，求两者的波高相差多少分贝？

（探头中的声程相当于钢中10毫米）

解：

分别求两者声程：

S1=30/cos60°+10=30/0.5+10=70mm，

S2=65/cos60°+10=65/0.5+10=140mm，求两者波高差：

dB=30lg（S2/S1）=30lg（140/70）=30lg2=30x0.3=9dB

36.用水浸法聚焦探头检验钢管，水层距离取15毫米，钢管直径36毫米，壁厚3毫米，求透镜的曲率半径（环氧树脂材料，CL=2700m/s）

解：

求透镜焦距：

R=36/2=18mm，f=R+15=18+15=33mm，透镜曲率半径

r=f（1-C1/C2）=33（1-1480/2700）=33x（1-0.55）=14.9mm

37.外径250毫米、壁厚40毫米的钢管需要检验内外壁纵向缺陷，用单斜探头接触法探伤，求此探头K值多大为合适？

解：

为保证发现内外壁纵向缺陷，声束应满足与内壁相切的条件，即折射角应满足

βs=sin-1（r/R），R=250/2=125，r=125-40=85，代入：

βs=sin-1（85/125）=42.8°，

K=tgβs=tg42.8°=0.92

38.用K2.5的探头探测厚度16毫米的对接焊缝，探头移动区宽度应为多少毫米？

解：

探头移动区宽度L=2TK+50=2x16x2.5+50=130mm

39.用深度比例定位，探头K=1.5，探测厚度δ=100毫米的焊缝，在荧光屏上80毫米处出现一缺陷波，计算探头中心至缺陷的水平距离（深度定位比例1:

1）解：

L=K·h=1.5x80=120mm