淺談對(duì)接焊縫超聲檢測(cè)中的回波識(shí)別

黃國(guó)欽

摘 要：本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)工作，對(duì)對(duì)接焊縫超聲檢測(cè)中常見(jiàn)的缺陷回波及偽缺陷回波的特征進(jìn)行分析識(shí)別。

關(guān)鍵詞：對(duì)接焊縫；超聲檢測(cè)；缺陷；回波

中圖分類號(hào)：TG15 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 引言

超聲波檢測(cè)是目前五大常規(guī)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)之一。它具有靈敏度高、穿透能力強(qiáng)、檢測(cè)速度快、檢測(cè)成本低、設(shè)備體積小、重量輕、對(duì)人體及環(huán)境無(wú)害以及便于現(xiàn)場(chǎng)使用等優(yōu)點(diǎn)。因此，被廣泛應(yīng)用于承壓特種設(shè)備對(duì)接焊縫的檢測(cè)。但在實(shí)際超聲檢測(cè)過(guò)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(duì)對(duì)接焊縫超聲檢測(cè)中常見(jiàn)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(cè)中的判定。

2 各種缺陷回波的信號(hào)分析

缺陷對(duì)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(cè)系統(tǒng)特性及顯示方式有關(guān)。因此，超聲波在對(duì)缺陷定性方面有著很大的困難。下面對(duì)對(duì)接焊縫超聲檢測(cè)中幾種常見(jiàn)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(duì)裂紋較敏感，探測(cè)面合適時(shí)，裂紋缺陷回波高度異常突出，反射強(qiáng)烈。檢測(cè)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(zhǎng)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(cè)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(méi)得到熔敷金屬的充分補(bǔ)充而造成的。咬邊信號(hào)一般出現(xiàn)在根部信號(hào)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(hào)有明顯跳動(dòng)，則證明是咬邊反射信號(hào)。

（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(cè)，缺陷回波無(wú)明顯變化，但稍一移動(dòng)探頭，信號(hào)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(hào)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(hào)與點(diǎn)狀氣孔相似，但有方向性，斜探頭從不同方向探測(cè)，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(cè)時(shí)，焊縫兩側(cè)底波信號(hào)聲程高于中心上回波信號(hào)聲程。斜探頭探測(cè)時(shí)，回波信號(hào)波幅不高，深度略小于母材壁厚。

3 各種偽缺陷回波的信號(hào)分析

焊縫超聲檢測(cè)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(hào)，會(huì)干擾我們對(duì)缺陷的分析和判定。下面對(duì)對(duì)接焊縫超聲檢測(cè)中幾種常見(jiàn)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(wú)一定規(guī)律。有時(shí)重探同一部位，波形無(wú)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(cè)的物體表面不平整使探頭與被檢測(cè)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(guò)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(cè)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(hào)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(duì)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(méi)有反射波。在超聲檢測(cè)中，對(duì)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(duì)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(zhǎng)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。“山”形回波具備單側(cè)檢測(cè)特征，即兩側(cè)檢測(cè)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(duì)的一側(cè)才能檢測(cè)到。因此，可以用雙側(cè)檢測(cè)法將“山”形回波與缺陷區(qū)別開(kāi)來(lái)。

（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(yǔ)

超聲波檢測(cè)技術(shù)雖然在對(duì)接焊縫的檢測(cè)中有較大的優(yōu)點(diǎn)，但由于無(wú)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(duì)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(cè)前應(yīng)對(duì)被檢測(cè)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(guò)對(duì)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(wú)損檢測(cè)手段，如X射線照相、磁粉和滲透檢測(cè)等來(lái)輔助判斷，切勿輕率的作出結(jié)論。

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