應(yīng)用數(shù)字超聲探傷儀零點(diǎn)校準(zhǔn)功能判斷焊縫未焊透缺陷

兗礦集團(tuán)興隆莊煤礦 阮文峰 董 軍

主要敘述利用數(shù)字化探傷儀零點(diǎn)校準(zhǔn)時(shí)間顯示功能，解決焊縫橫波探傷未焊透缺陷的定性，在使用中利用其數(shù)字儀本身的精確度和智能優(yōu)勢可以巧妙解決探傷中常見的缺陷問題。

隨著NDT技術(shù)在企業(yè)中的廣泛應(yīng)用，數(shù)字探傷儀在UT檢測中以其體積小、功耗低、性能高、功能多、重量輕、易操作等特點(diǎn)越來越凸顯其優(yōu)勢地位，尤其在超聲探傷的定性分析方面優(yōu)勢更加明顯。

一、數(shù)字化超聲探傷儀對焊縫的橫波探傷

焊接件焊縫的質(zhì)量優(yōu)劣直接影響著設(shè)備和部件的安全，比如：壓力容器、特種設(shè)備、公路橋梁、煤礦井架、大型劇院的鋼架頂梁等。焊縫常見的缺陷有：外部缺陷的咬邊、焊瘤、燒錯(cuò)邊、成形不良、表面氣孔；內(nèi)部缺陷的氣孔、夾渣、未焊透、未熔合、裂紋等。焊縫的缺陷定性比較復(fù)雜，在這里就焊縫的未焊透缺陷通過數(shù)字化超聲探傷儀的檢測談一些體會(huì)。

未焊透是焊接時(shí)接頭根部未完全熔透的現(xiàn)象，對對接焊縫也指焊縫深度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求使焊縫金屬?zèng)]有進(jìn)入接頭根部的現(xiàn)象，稱未焊透。是由于焊接電流小、熔深淺、坡口和間隙尺寸不合理、鈍邊太大；磁偏吹影響、焊條偏芯度太大、層間及焊根清理不良等原因產(chǎn)生。

二、兩種鋼焊縫缺陷的數(shù)字探傷儀操作

在探測兩焊縫之前，根據(jù)工藝流程，先制作DAC（面板曲線）引用標(biāo)準(zhǔn)GB/T11345-1989、JB4735-2005，假設(shè)使用CTS-2020探傷儀、2.5Z14×14K2斜探頭，通過儀器面板調(diào)節(jié)鍵，對儀器參數(shù)進(jìn)行初步設(shè)定：在“基本菜單”中輸入探測范圍、材料聲速、脈沖移位；在“計(jì)測”菜單中，選擇測試點(diǎn)選擇；“收發(fā)”菜單中進(jìn)行雙探頭、重復(fù)頻率、檢波方式的選擇。然后，對探頭進(jìn)行參數(shù)測定（見圖1）。

圖1 儀器面板正視圖

首先是“探頭零點(diǎn)”和“前沿長度”的測定，筆者表述的零點(diǎn)校準(zhǔn)即指探頭零點(diǎn)的調(diào)整，簡要敘述是這樣的，用斜探頭對CSK-1A試塊上的R100mm圓弧面進(jìn)行掃射，確定最高回波，固定探頭，通過調(diào)節(jié)“選定閘門起位”使已選定閘門套住該回波；調(diào)節(jié)“探頭零點(diǎn)”的值，使聲程為100mm（這是本文敘述的要點(diǎn)之處）。在這里如果使用模擬探傷儀進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，偏差會(huì)很大，聲程是調(diào)整不到100mm的，數(shù)字超聲探傷儀的精確度能達(dá)到±0.2%，所以，零位調(diào)整比較準(zhǔn)確，能夠精確調(diào)整到100mm（見圖2）。

圖2 零點(diǎn)調(diào)整畫面

然后，用鋼尺量出探頭的前沿長度，輸入到“計(jì)測”菜單和“前沿長度X”攔中，按照要求測定K值，然后算出R50mm和R100mm圓弧按深度標(biāo)定在時(shí)基線上的格數(shù)，時(shí)基線按照深度標(biāo)定完畢，用已校正過的斜探頭掃射對比試塊CSK-ⅢA上深度為10mm的φ1mm孔六個(gè)，找到最高回波，用已選定的閘門套住該回波（波幅需在20%到80%之間），按“打印鍵”，出現(xiàn)“DAC回波”為1，此時(shí)已記錄第一個(gè)回波參考點(diǎn)，并自動(dòng)繪出第一段曲線，重復(fù)上述操作依次記錄20mm、30mm、40mm、50mm等由淺入深的孔的回波，在儀器面板上依次連接這些孔深回波的基準(zhǔn)點(diǎn)，DAC（即面板曲線）曲線制作完成，此時(shí)按照J(rèn)B4730-2005標(biāo)準(zhǔn)，依次設(shè)定判廢線、定量線、評定線，按下儀器面板上的存儲鍵將面板曲線保存以后就能對焊縫進(jìn)行探傷了。

在探傷時(shí)入射聲程探頭零點(diǎn)會(huì)發(fā)生漂移，(即零點(diǎn)漂移)此時(shí)為了準(zhǔn)確判斷缺陷就要對探頭零點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)。零點(diǎn)漂移是指探頭入射點(diǎn)發(fā)生位移的現(xiàn)象。

三、分析判斷

在檢測圖3、圖4焊縫時(shí)，在[計(jì)測]菜單中輸入的工件厚度要與被測焊件的板厚相同（本例為20mm鋼板對接焊縫），設(shè)置被測件厚度后儀器會(huì)自動(dòng)計(jì)算出缺陷的實(shí)際深度距離，用斜探頭對焊縫區(qū)域進(jìn)行掃查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)，用已選定的閘門套住缺陷回波，儀器會(huì)自動(dòng)計(jì)算并顯示缺陷位置的相關(guān)數(shù)據(jù)，如果按深度標(biāo)距探測時(shí)出現(xiàn)聲程偏差可以判斷為未焊透。

圖3 插入式管座角焊縫檢測示意圖

圖4 “V”坡口焊縫未焊透示意圖

未焊透具有以下特征：(1)有一定的長度，一般產(chǎn)生于起弧和熄弧處；(2)焊接時(shí)電流較小；(3)未焊透的位置根據(jù)坡口型式，一般在焊縫的中部、焊縫兩側(cè)和焊縫根部。未焊透的回波特征：反射率高，波幅較高；因?yàn)橛幸欢ǖ拈L度和固定的位置探頭水平移動(dòng)時(shí)波形較穩(wěn)定；從焊縫兩側(cè)探傷時(shí)，能得到大致相同的當(dāng)量；未焊透的反射當(dāng)量一般大于同聲程的φ2mm橫孔。判斷未焊透時(shí)需要注意的是檢測中考慮到入射聲程和反射聲程會(huì)產(chǎn)生探頭零點(diǎn)漂移，（應(yīng)對焊接件表面清潔清理，保證檢測面表面粗糙度（一般為▽6.3）及符合探傷要求的探測面寬度，(一次波0.75P；二次波1.25P；P=2TK)，這既是利用數(shù)字探傷儀的零點(diǎn)漂移探測焊縫的未焊透缺陷要點(diǎn)之處。實(shí)際在探傷中基于這種方法還要結(jié)合探傷經(jīng)驗(yàn)才能達(dá)到靈活的應(yīng)用。

無損檢測的過程是復(fù)雜的，一個(gè)合格的超聲探傷人員需要具有很好的無損探傷（NDT）的物理基礎(chǔ)，掌握無損探傷的原理和方法，才能在探傷時(shí)對缺陷做出較準(zhǔn)確的評判。

[1]錢會(huì)元.船舶超聲波探傷[M].中國船舶工業(yè)總公司船舶工藝研究所,1991.

[2]史亦韋.國防科技工業(yè)無損檢測人員資格鑒定與認(rèn)證培訓(xùn)教材[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2010.