淺談對接焊縫超聲檢測中的回波識別

黃國欽

（廈門市特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測院，福建 廈門 361004）

淺談對接焊縫超聲檢測中的回波識別

黃國欽

（廈門市特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測院，福建 廈門 361004）

摘 要：本文根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際檢測工作，對對接焊縫超聲檢測中常見的缺陷回波及偽缺陷回波的特征進(jìn)行分析識別。

關(guān)鍵詞：對接焊縫；超聲檢測；缺陷；回波

1 引言

超聲波檢測是目前五大常規(guī)無損檢測技術(shù)之一。它具有靈敏度高、穿透能力強(qiáng)、檢測速度快、檢測成本低、設(shè)備體積小、重量輕、對人體及環(huán)境無害以及便于現(xiàn)場使用等優(yōu)點(diǎn)。因此，被廣泛應(yīng)用于承壓特種設(shè)備對接焊縫的檢測。但在實(shí)際超聲檢測過程中，由于超標(biāo)的回波性質(zhì)難以判斷，往往會(huì)使一些非危險(xiǎn)性的缺陷被嚴(yán)重化，而一些含有危險(xiǎn)性缺陷被忽視。以下根據(jù)本人平時(shí)實(shí)際工作中的積累，對對接焊縫超聲檢測中常見的缺陷回波及偽缺陷回波的特征做一分析，以輔助其超聲檢測中的判定。

2 各種缺陷回波的信號分析

缺陷對超聲波的反射特性不僅取決于缺陷的取向、幾何形狀、種類、性質(zhì)等因素，還與所使用的超聲檢測系統(tǒng)特性及顯示方式有關(guān)。因此，超聲波在對缺陷定性方面有著很大的困難。下面對對接焊縫超聲檢測中幾種常見缺陷的波形進(jìn)行分析、判定。

（1）裂紋

裂紋是焊接接頭中影響很大的缺陷，由于裂紋內(nèi)多有氣體存在，屬于鋼/空氣界面，聲壓反射率高。因此，回波高度較大，波幅寬，會(huì)出現(xiàn)多峰?；夭ㄇ把囟盖?，后沿斜率很大。探頭平移時(shí)，反射波連續(xù)出現(xiàn)，波幅有變動(dòng)；探頭轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，波峰有上下錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象。超聲波對裂紋較敏感，探測面合適時(shí)，裂紋缺陷回波高度異常突出，反射強(qiáng)烈。檢測中一般以最大回波作為判斷裂紋性質(zhì)的依據(jù)。

（2）未焊透

未焊透是由于母材金屬未熔化，焊縫金屬?zèng)]有進(jìn)入接頭根部而形成的。在焊根部位，兩端較鈍，有一定長度，屬于平面狀缺陷。一般探頭移動(dòng)時(shí)，未焊透反射波波形穩(wěn)定，從焊縫兩側(cè)探傷，均能得到大致相同的反射波，位置不變，探頭垂直焊縫轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，波形消失快。

（3）未熔合

未熔合是由于焊縫金屬與母材金屬，或焊縫金屬之間未熔化結(jié)合在一起而產(chǎn)生的缺陷。其反射波的特征一般為探頭平移時(shí)波形較穩(wěn)定；從兩側(cè)探測時(shí)，反射波幅不同，有時(shí)只能從一側(cè)探到。當(dāng)超聲波垂直入射到其表面時(shí)，回波很強(qiáng)，底波明顯降低，甚至消失。如探傷方法和折射角選擇不當(dāng)，就有可能造成漏檢。

（4）咬邊

咬邊是由于電弧將焊縫邊緣的母材熔化后沒得到熔敷金屬的充分補(bǔ)充而造成的。咬邊信號一般出現(xiàn)在根部信號的前面，當(dāng)探頭在焊縫兩側(cè)探傷時(shí)，一般都能發(fā)現(xiàn)，用手指沾油輕輕敲打焊縫邊緣咬邊處，觀察到反射信號有明顯跳動(dòng)，則證明是咬邊反射信號。

（5）氣孔

氣孔是焊接時(shí)，氣體未在金屬凝固前逸出，殘存于焊縫之中形成的空穴。由于氣孔通常不大，其回波高度一般較低。從不同方向探測，缺陷回波無明顯變化，但稍一移動(dòng)探頭，信號就消失。密集氣孔為一簇反射波，其波高與氣孔大小有關(guān)，當(dāng)探頭作定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)此起彼落的現(xiàn)象。

（6）夾渣

夾渣是焊后熔渣殘存在焊縫中的現(xiàn)象。夾渣內(nèi)含有非金屬等雜物，其聲壓反射率低。條狀?yuàn)A渣的回波信號多呈鋸齒狀，波寬而帶有多個(gè)波峰。點(diǎn)狀?yuàn)A渣的回波信號與點(diǎn)狀氣孔相似，但有方向性，斜探頭從不同方向探測，反射波高不同。

（7）內(nèi)凹

內(nèi)凹多由于收弧時(shí)焊條未作短時(shí)間停留造成的。一般在仰、立、橫焊時(shí)在焊縫背面根部容易出現(xiàn)內(nèi)凹。在直探頭檢測時(shí)，焊縫兩側(cè)底波信號聲程高于中心上回波信號聲程。斜探頭探測時(shí)，回波信號波幅不高，深度略小于母材壁厚。

3 各種偽缺陷回波的信號分析

焊縫超聲檢測中，除了在屏幕上出現(xiàn)缺陷回波以外，還會(huì)出現(xiàn)偽缺陷波。它并非由焊縫中缺陷造且類型較多，在實(shí)際探傷中所出現(xiàn)的一些非缺陷訊號，會(huì)干擾我們對缺陷的分析和判定。下面對對接焊縫超聲檢測中幾種常見的偽缺陷波形進(jìn)行分析、判定。

（1）探頭雜波

探頭雜波一般是緊隨始波之后，它不隨探頭移動(dòng)而變化，波形位置固定。探頭雜波主要是由于探頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，探頭內(nèi)的部分縱波反射被晶片接收，探頭吸收塊作用降低，探頭晶片位置不適宜等原因形成的。

（2）耦合劑形成的雜波

耦合劑層形成的雜波反射，其波形較活躍，有時(shí)探頭不動(dòng)，波形也會(huì)變化，有時(shí)探頭稍動(dòng)，波形變化更大，無一定規(guī)律。有時(shí)重探同一部位，波形無重現(xiàn)性。這種雜波一般采用手指點(diǎn)摸探頭前沿，會(huì)出現(xiàn)反射波幅變化或消失。被檢測的物體表面不平整使探頭與被檢測物體表面有較大間隙，其間隙被耦合劑填充及探頭前沿耦合劑堆積過多都是形成這種雜波的主要原因。

（3）儀器雜波

儀器雜波在屏幕上的位置多固定，檢測時(shí)也不隨探頭移動(dòng)而變化。其主要原因是儀器性能不良，抗干擾能力差，雜波信號未能得到充分抑制。

（4）錯(cuò)邊引起的反射波

錯(cuò)邊是焊接時(shí)焊偏或由于在加工坡口上下刨得不對稱而造成上下焊縫錯(cuò)位。由于焊縫錯(cuò)位，在一側(cè)探傷時(shí)，焊角反射波很像焊縫內(nèi)缺陷，當(dāng)移到另一側(cè)探傷時(shí)，一次波前沒有反射波。在超聲檢測中，對反射波定位時(shí)考慮焊接接頭錯(cuò)邊量的影響是非常重要的。

（5）擴(kuò)散聲速在焊縫余高上的反射波

在對接焊縫超聲探傷時(shí)，屏幕上時(shí)常會(huì)出現(xiàn)距母材表面2、3個(gè)毫米深度范圍內(nèi)有不同長度的、連續(xù)的超標(biāo)反射回波。這些回波并非一定是缺陷波，它有可能是探頭擴(kuò)散聲速在焊縫表面的反射回波。遇到此類波形情況時(shí)，需認(rèn)真觀察焊縫外形，可進(jìn)行雙面雙側(cè)掃查，還可更換探頭角度重新掃查，必要時(shí)也可用砂輪打磨焊縫余高后再進(jìn)行掃查判斷。

（6）“山”形回波

“山”形回波主要是橫波入射，經(jīng)底面反射形成反射橫波和變形反射縱波，且兩種波經(jīng)焊縫上表面反射后沿原路返回被探頭接收，加上下焊角的反射回波，形成所謂的“山”形回波?！吧健毙位夭ň邆鋯蝹?cè)檢測特征，即兩側(cè)檢測時(shí)不會(huì)出現(xiàn)同一個(gè)“山”形回波。這主要是由于“山”形回波是焊角回波所派生的，而焊角回波只能在與其相對的一側(cè)才能檢測到。因此，可以用雙側(cè)檢測法將“山”形回波與缺陷區(qū)別開來。

（7）焊縫表面溝槽引起的反射波

掃查多道焊縫表面形成的溝槽時(shí)，會(huì)產(chǎn)生溝槽反射波。這種波波形特點(diǎn)為不強(qiáng)烈，遲鈍，一般出現(xiàn)在一、二次波處或稍偏后位置。

結(jié)語

超聲波檢測技術(shù)雖然在對接焊縫的檢測中有較大的優(yōu)點(diǎn)，但由于無法得到缺陷圖像，缺陷的形狀、表面狀態(tài)特征也很難獲得，要對超標(biāo)的回波性質(zhì)作出正確的判斷還是較為不易的。因此，要能準(zhǔn)確地判定出裂紋、未焊透、未熔合等危險(xiǎn)性較大的缺陷，需在檢測前應(yīng)對被檢測工件的材質(zhì)、焊接工藝、介質(zhì)和坡口形式等進(jìn)行了解，以便分析出缺陷產(chǎn)生的可能性及其出現(xiàn)部位。還應(yīng)通過對缺陷規(guī)律的了解，防止缺陷的漏檢。當(dāng)儀器屏幕上出現(xiàn)超標(biāo)波形時(shí)，不要輕易的做出缺陷的判定，應(yīng)根據(jù)反射波的形態(tài)、探頭位置微小的變化和反射點(diǎn)的位置分析一下反射點(diǎn)的性質(zhì)。如真?zhèn)稳毕?、缺陷類型、缺陷尺寸確實(shí)難以作出斷定時(shí)，應(yīng)采用其他無損檢測手段，如X射線照相、磁粉和滲透檢測等來輔助判斷，切勿輕率的作出結(jié)論。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭暉，林樹青.超聲檢測[M].北京：中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2008：1-6，319-327.

[2]王曉蕾.承壓類特種設(shè)備無損檢測相關(guān)知識[M].北京：中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007：147-158.

[3]張輝.對接焊縫錯(cuò)邊處超聲波探傷應(yīng)注意的幾個(gè)問題[J].無損檢測，2007：29 （06）.

中圖分類號：TG15

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A