无损检测中的声表面波检测技术适用于检测哪些类型的表面缺陷

声表面波（SAW）检测是无损检测领域针对表面及近表面缺陷的特色技术，其核心是利用沿材料表面传播的弹性波——能量集中在1~5个波长的浅表层，对表面微小变化异常敏感。与传统超声相比，SAW无需或仅需少量耦合剂、扫查速度快，能规避基体内部信号干扰，广泛应用于航空、汽车、核电等领域。本文将梳理SAW适用于检测的表面缺陷类型，结合具体场景说明其应用逻辑。

表面裂纹：从微米级微裂纹到疲劳裂纹的精准识别

表面裂纹是SAW最典型的检测对象，尤其适用于金属、陶瓷等材料的疲劳或加工裂纹。SAW遇到裂纹时，会发生反射、散射及模式转换，接收信号的幅值衰减、相位偏移可作为判断依据。比如飞机起落架的铝合金疲劳裂纹，初始仅为微米级微裂纹，10~50MHz高频探头能捕捉到裂纹的散射信号——即使裂纹深度0.1mm（约10MHz SAW在铝中波长的1/5），也能形成可识别的反射波。

对于闭合型裂纹（如静载荷下的金属裂纹），传统超声易漏检，但SAW可通过变角度探头或脉冲压缩技术提高灵敏度。比如陶瓷绝缘子的表面微裂纹，SAW能量集中在表面，能避开基体晶粒噪声，精准定位微裂纹位置。

表面划痕与沟槽：浅至几微米的线性缺陷筛查

表面划痕、沟槽常见于机械加工或使用过程，如汽车覆盖件的冲压划痕、光学玻璃的研磨沟槽。SAW对这类缺陷的敏感度取决于深度与宽度：深度超波长10%时，反射信号明显；宽度超波长50%时，会形成“波导效应”增强信号。

以汽车冷轧钢板的5~20μm深划痕为例，10MHz SAW的能量集中在表面200μm内，能捕捉到划痕的微小散射——通过高分辨率接收系统，可检测到3μm浅划痕。光学玻璃的研磨沟槽检测中，SAW采用空气耦合探头，避免了耦合剂污染，同时精准测量沟槽尺寸。

表面凹坑与麻点：铸件与涂层的点状缺陷定位

表面凹坑（如铝合金压铸件的气孔凹坑）、麻点（如电镀层的针孔）是点状缺陷，SAW遇到凹坑时，曲率变化会产生反射波；麻点因密集分布，会导致声波多重散射，表现为信号整体衰减。

铝合金压铸件的0.5~2mm直径凹坑，SAW扫查时会出现“尖峰”反射信号，通过时域分析定位位置，幅值校准估算深度。电镀层的10~50μm麻点，20MHz SAW能区分单个麻点与正常涂层的差异——麻点密度超每平方厘米10个时，信号衰减率超20%，可评估涂层质量。

近表面分层与夹杂：表层下缺陷的“聚焦”检测

近表面分层（如复合材料层间剥离）、夹杂（如金属中的氧化物夹杂）虽未暴露，但位于SAW能量覆盖范围（1~2mm深度）内。SAW穿透深度由频率决定：频率越高，穿透越浅（50MHz SAW在CFRP中穿透约0.5mm），可通过调频率“聚焦”不同深度。

飞机机翼CFRP蒙皮表面下0.3mm的层间分层，20MHz探头检测时，分层界面反射波与表面波有固定时间差，通过时间差可算深度（时间差×声速/2）。钢中的1mm深SiO2夹杂，SAW能检测到夹杂与基体的波阻抗差异，表现为信号“杂波”或幅值突变。

表面腐蚀坑与氧化层缺陷：腐蚀环境下的动态监测

表面腐蚀坑（如不锈钢压力容器的点腐蚀）、氧化层缺陷（如汽轮机叶片的氧化层开裂），SAW检测基于“表面状态改变”：腐蚀坑增加粗糙度导致散射衰减；氧化层剥离形成“二次界面”反射声波。

不锈钢压力容器的0.5~1mm深点腐蚀，SAW扫查时信号幅值降低30%以上，高频成分减少。汽轮机叶片的0.1~0.3mm厚氧化层，若剥离则会产生反射波，幅值反映剥离面积。SAW还可定期监测腐蚀坑发展，通过信号衰减率变化评估腐蚀速率。

焊接接头表面缺陷：焊缝裂纹与咬边的快速扫查

焊接接头的表面裂纹、咬边、未熔合是常见缺陷，SAW扫查速度快、对表面敏感，是焊缝检测的补充技术。焊缝表面裂纹的反射信号与表面波有固定时间差，可定位裂纹位置；咬边的深度决定幅值，长度决定信号持续时间。

管道环焊缝的咬边缺陷，SAW阵列探头能快速覆盖全长，识别位置与尺寸。铝合金焊缝的表面未熔合，SAW能检测到界面反射波，通过频率分析（未熔合反射波频率更单一）可与裂纹区分。