環(huán)形構(gòu)件T型焊縫超聲波檢測(cè)方法的探討

簡(jiǎn)添福，郭志賢

（福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院漳州分院，福建 漳州 363000）

1 前言

本文的環(huán)形構(gòu)件和T型焊縫結(jié)構(gòu)如圖1所示，雙面坡口兩次焊接成型，熔深為2～3mm，所以在中間留有14～16mm的未焊透。在超聲波檢測(cè)過(guò)程中由于中間未焊透會(huì)造成非相關(guān)波的顯示并引起檢測(cè)人員誤判，直接影響到檢測(cè)結(jié)果。本文根據(jù)超聲波檢測(cè)特點(diǎn)和作者實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)將此類T型焊縫的常規(guī)超聲波檢測(cè)方法以及主要缺陷顯示作介紹，供同行們參考。

圖1 T型焊縫結(jié)構(gòu)圖

2 檢測(cè)條件及試塊

2.1 檢測(cè)條件

此環(huán)形構(gòu)件的已熔透的T型焊縫要求進(jìn)行100%的超聲波檢測(cè)，不允許存在大于φ1.5的點(diǎn)狀缺陷和長(zhǎng)度大于25mm的條狀缺陷（非裂紋類缺陷），檢測(cè)其它技術(shù)條件按GB/T 11345-2005標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

2.2 對(duì)比試塊

按以上條件并結(jié)合此環(huán)形構(gòu)件的T型焊縫的特點(diǎn)（中間存在未焊透，按工藝要求未焊透長(zhǎng)度約為14～16mm），用相同于環(huán)形構(gòu)件的材料制作了對(duì)比試塊D（如圖2）。試塊D的焊接工藝相同于環(huán)形構(gòu)件，并且表面用機(jī)械拋光。其中兩個(gè)φ 1.5的短橫孔長(zhǎng)度為25mm，孔心的水平位置在翼板面線上。

圖2 對(duì)比試塊

3 檢測(cè)的方法

3.1 儀器、探頭以及耦合劑的選擇

常規(guī)超聲波檢測(cè)儀選用中科漢威的HS610e型號(hào)，探頭選用汕頭超聲研究所產(chǎn)2.5Z10×10K1的斜探頭，耦合劑選用工業(yè)機(jī)油。

3.2 檢測(cè)系統(tǒng)的校準(zhǔn)

按照GB/T 11345-2005標(biāo)準(zhǔn),對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行零點(diǎn)校驗(yàn)和探頭前沿的測(cè)定，并從新校準(zhǔn)探頭K值。

3.3 檢測(cè)系統(tǒng)DAC曲線的制作[1]

曲線的制作在試塊D上進(jìn)行，以80%波高為基準(zhǔn)波高，制作方法如圖3所示。其中試塊中位置A對(duì)應(yīng)的波峰為右圖中的A點(diǎn)，其它位置以此類推，作出了兩條曲線AB和CD。曲線AB用于直射法檢測(cè)，曲線CD用于一次反射法檢測(cè)。

圖3 DAC曲線制造圖

3.4 檢測(cè)過(guò)程

如圖3，在AB和CD兩側(cè)進(jìn)行鋸齒形掃查，根據(jù)具體構(gòu)件定位出根部熔合區(qū)最里點(diǎn)，然后以此為依據(jù)進(jìn)行波形位置的判別。由于檢測(cè)構(gòu)件都屬于粗加工，一次反射波回波較低，所以在實(shí)際的檢測(cè)中主要以直射波檢測(cè)為主、一次反射法檢測(cè)為輔，反射回波在DAC曲線AB段的都要加以認(rèn)真判定，若反射回波在DAC曲線CD段出現(xiàn)時(shí)要加入聲能補(bǔ)償再加以判定。

3.5 檢測(cè)結(jié)果判定

在前階段構(gòu)件試制期中，在檢測(cè)中就在曲線AB段中出現(xiàn)了波幅比較穩(wěn)定而且回波位置也相對(duì)固定的超標(biāo)回波，經(jīng)解剖確定為裂紋（如圖4所示，其中右上角圖片為構(gòu)件橫剖面所顯示的裂紋，下方圖片為焊縫碳弧爆后所顯示的裂紋）。此裂紋為埋深深度為5～6mm、長(zhǎng)度為整圈斷續(xù)的長(zhǎng)條狀裂紋。

圖4 裂紋解剖圖

3.6 缺陷分析和工藝改進(jìn)

此裂紋都出現(xiàn)于第一道焊縫表面位置，在第二道焊縫焊接后產(chǎn)生，主要是由于焊接熱應(yīng)力過(guò)大和環(huán)形構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使焊接熱應(yīng)力無(wú)法釋放從而自焊縫自身內(nèi)部拉裂。焊接工藝改進(jìn)方法主要從兩方面進(jìn)行：第一改變坡口角度，從原來(lái)的45°改為60°，從而增加焊接熱量的排出；第二減小焊接線能量。通過(guò)以上兩種方法的改進(jìn)，在此后的焊接過(guò)程中再也沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)此類大長(zhǎng)度裂紋。

4 小結(jié)

綜上所述，作者從超聲波檢測(cè)的基本工作原理出發(fā)，提出了針對(duì)此類環(huán)形構(gòu)件超聲波檢測(cè)工藝，并在實(shí)際檢測(cè)中驗(yàn)證了檢測(cè)工藝的可行性。而且在檢測(cè)中檢出了危害性裂紋缺陷，并為此提出了原因分析和工藝改進(jìn)。

[1]鄭暉，林樹(shù)青.超聲檢測(cè).中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2008.