本文中使用的試驗裝置
在諸如《GB/T11345 焊縫無損檢測 超聲檢測技術(shù)、檢測等級和評定》以及《NB/T47013 承壓設(shè)備無損檢測 第3部分：超聲檢測》等標(biāo)準中，針對檢測時的母材溫度、儀器校準與實際檢測時的環(huán)境溫度差作出了規(guī)定。
相關(guān)規(guī)定如下：
為何標(biāo)準中設(shè)定了這些與溫度相關(guān)的規(guī)定呢？今天，讓我們一同來探究這些規(guī)定背后的緣由。
1、溫度對鋼材超聲波衰減程度的影響
研究表明，隨著溫度的升高，鋼材晶粒度會增大，超聲波在鋼中的衰減程度（主要是散射衰減）會明顯增加。
散射衰減嚴重時，被散射的超聲波會沿著復(fù)雜的路徑傳播到探頭，在儀器屏幕上形成雜亂的噪聲信號（俗稱草狀回波），造成信噪比下降，檢測靈敏度降低。
圖1 增益值（dB）隨溫度（℃）的變化曲線（低碳鋼）
圖1是厚度25mm低碳鋼鋼板，隨著溫度升高，底波達到80%時的儀器增益（dB）值，可以看出，溫度在30℃~60℃之間時，dB值比較穩(wěn)定，超過60℃后，dB值較快增加。
這個實驗結(jié)果從一定程度上解釋了為什么標(biāo)準GB/T11345中將檢測時焊縫及母材溫度規(guī)定為0℃~60℃，因為在這個溫度范圍下，鐵素體類鋼材表現(xiàn)為低超聲波衰減。
2、溫度對材料聲速的影響引起橫波折射角(K值)的變化
溫度除了對鋼材的超聲波衰減程度有影響外，溫度的變化還會使材料聲速發(fā)生改變，而材料聲速作為超聲波檢測的重要聲學(xué)指標(biāo)，他的變化會引起多個檢測工藝參數(shù)的變化，最終導(dǎo)致我們對缺陷定位、定量的不準確。
下面，我們主要來看一看在鋼焊縫檢測時溫度對橫波斜探頭角度的影響：
我們知道，鋼中橫波的產(chǎn)生機理為：探頭晶片發(fā)出縱波，經(jīng)斜探頭的有機玻璃楔塊傾斜入射至有機玻璃—鋼界面時產(chǎn)生折射，進而獲得在鋼中斜入射的橫波S，鋼中的橫波折射角由折射定律（公式1）決定：
從上式可以看出，橫波折射角βs與αL、CL1、CS2有關(guān)，其中αL為有機玻璃斜楔自然角度固定不變，CL1和CS2會隨著溫度變化，變化規(guī)律如圖2。
圖2 聲速隨溫度的變化曲線
圖2可以看出，在-10℃—40℃范圍內(nèi)，鋼與有機玻璃的聲速都隨溫度上升而下降，但其下降趨勢有較大差異，鋼中的橫波聲速隨溫度變化很小，而有機玻璃中的縱波聲速隨溫度變化很大，根據(jù)公式（1）可知，這種變化會使得鋼中橫波折射角發(fā)生改變（如圖3）。
圖3 鋼中橫波折射角隨溫度的變化
可見，溫度對斜探頭角度有明顯的影響，因此標(biāo)準中規(guī)定：檢測系統(tǒng)設(shè)置和校準與實際檢測溫度之差應(yīng)控制在15℃之內(nèi)。
除上述兩點外，溫度還會對超聲場的近場區(qū)長度以及波束指向性產(chǎn)生影響。這些影響因素都會給檢測結(jié)果帶來不確定性，所以我們在進行檢測時，切不可忽視溫度的影響。
總結(jié)
溫度在30℃~60℃之間時，鋼材超聲衰減程度穩(wěn)定；超過60℃后，衰減程度較快增加，表現(xiàn)為高衰減性。斜探頭K值隨著溫度升高而增大，且K值越大，隨溫度的變化更劇烈
