超聲波在焊縫檢測(cè)中的應(yīng)用

摘 要：文章結(jié)合實(shí)際超聲波檢測(cè)過(guò)程，介紹了焊縫中的各個(gè)類(lèi)型缺陷在超聲波檢測(cè)中的波形特點(diǎn)，以及實(shí)際檢測(cè)中的一些實(shí)用方法。

關(guān)鍵詞：焊縫；超聲波檢測(cè)；波形特點(diǎn)；實(shí)用方法

超聲波檢測(cè)是目前應(yīng)用最廣泛的無(wú)損檢測(cè)方法之一，它具有穿透力強(qiáng)、缺陷定位較準(zhǔn)確、對(duì)面積型缺陷的檢出率高、靈敏度高、檢測(cè)成本低、速度塊、設(shè)備輕便、對(duì)人體及環(huán)境無(wú)害、現(xiàn)場(chǎng)使用方便等優(yōu)點(diǎn)。由于超聲波穿透力強(qiáng)的特點(diǎn)，所以檢測(cè)厚度較厚的焊縫。對(duì)于埋藏較深的缺陷，只要超聲波能較垂直攝入缺陷面，就能得到很高的缺陷回波。因此超聲波對(duì)焊縫中的未熔合、未焊透和裂紋等危害性缺陷的檢出率很高。

1 焊縫中不同類(lèi)型缺陷的波形特點(diǎn)

一般都焊縫中常見(jiàn)的缺陷有：氣孔、夾渣、未熔合、未焊透和裂紋等。到目前為止還沒(méi)有一個(gè)成熟的方法對(duì)缺陷的性質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)判，只是根據(jù)熒光屏上得到的缺陷波的形狀和放射波的高低的變化結(jié)合缺陷的位置和焊接工藝對(duì)缺陷進(jìn)行綜合估判。

1.1 氣孔

單個(gè)氣孔：由于氣孔中的氣體聲阻抗小，得到的反射波也陡直尖銳。從各個(gè)方向探測(cè)，得到的回波高度大致相同，單稍微移動(dòng)探頭，回波就消失。

密集氣孔：會(huì)得到一簇反射波，波高隨氣孔的大小而不同，若有幾個(gè)氣孔緊挨著，會(huì)得到一個(gè)較寬而且反射波特別高的回波。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。這里得和裂紋進(jìn)行區(qū)別了，密集氣孔從不同方向探，回波差距不大，裂紋就相差較大了。

1.2 夾渣

點(diǎn)狀?yuàn)A渣回波信號(hào)和單個(gè)氣孔的信號(hào)類(lèi)似，不同之處在于，夾渣的聲阻抗較氣孔大，得到的反射回波較低。又由于夾渣面粗糙，所以波形較寬，呈鋸齒形。

1.3 咬邊

表面缺陷，一般用肉眼即可發(fā)現(xiàn)。一般出現(xiàn)在板厚位置，焊縫兩側(cè)檢測(cè)都能發(fā)現(xiàn)，用手蘸油輕輕拍打缺陷處，反射波有明顯的起伏。

1.4 未焊透

出現(xiàn)在根部位置，波幅較高。探頭平拉時(shí)，波形穩(wěn)定，焊縫兩側(cè)探測(cè)，波高相似。

1.5 未熔合

較多出現(xiàn)在波口位置，用探頭單側(cè)平拉時(shí)，波形較穩(wěn)定，兩側(cè)檢測(cè)時(shí)，波幅有明顯不同，甚至有時(shí)候，只能從單側(cè)發(fā)現(xiàn)。有的未熔合中的是氣體，得到的反射波波高也高，有的是夾渣，得到的反射波就較低一些。

1.6 裂紋

一般裂紋得到的回波高度大，波幅寬，會(huì)出現(xiàn)多峰。探頭平移時(shí)，波幅不穩(wěn)定，探頭定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)此起彼落的現(xiàn)象，前后拉動(dòng)探頭時(shí)，出現(xiàn)“游動(dòng)”現(xiàn)象，這是由于裂紋有一定高度的原因。從兩側(cè)探，得到的波幅不同，有時(shí)也只能從焊縫一側(cè)發(fā)現(xiàn)。

2 實(shí)際檢測(cè)中的一些實(shí)用方法

2.1 對(duì)接焊縫

一般的對(duì)接焊縫，我們只需要從焊縫的兩側(cè)檢測(cè)，在加上在此面的橫向檢測(cè)就可以了，這就是常說(shuō)的單面雙側(cè)。這里我們說(shuō)下特別厚的對(duì)接焊縫，也就是我們無(wú)法用一次反射波對(duì)近表面進(jìn)行檢測(cè)的厚焊縫。因?yàn)樘筋^在近表面有一定的盲區(qū)，所以需要一次反射波對(duì)近表面進(jìn)行補(bǔ)充掃查，如圖1。這時(shí)我們需要從焊縫的兩面都進(jìn)行探傷，就是雙面雙側(cè)。這里向大家介紹一種方法，用直探頭在焊縫上掃查，可以幫助發(fā)現(xiàn)焊縫中的缺陷，實(shí)踐中直探頭對(duì)于各種缺陷的檢出率也較高，特別是未焊透。如圖2。如果把直探頭換成雙晶探頭，對(duì)于近表面的缺陷就可以很好的檢出，對(duì)于有些不能翻個(gè)的工件，可以用這個(gè)方法。但是要注意的是，雙晶探頭掃查完，把探頭轉(zhuǎn)90°，再掃查一遍，因?yàn)殡p晶兩個(gè)晶片之間的晶隔存在。在實(shí)際探傷中，若發(fā)現(xiàn)反射波深度在板厚位置，水平在坡口位置，則大多為咬邊和未熔合，然后從焊縫的另一側(cè)探，若波幅變化不大，則為咬邊，否則，則為未熔合。若反射波深度在板厚位置，而水平在焊縫中間，則大多數(shù)情況下為裂紋。特別是焊后變形較大的板經(jīng)過(guò)油壓機(jī)校正后。還可以翻個(gè)后，對(duì)有缺陷的焊縫表面做MT得以印證。

2.2 T接焊縫

T接焊縫一定要從腹板的兩側(cè)進(jìn)行檢測(cè)，這個(gè)不能偷懶，特別時(shí)焊縫余高比較大的時(shí)候。翼板上也必須加上一個(gè)直探頭。若T接焊縫的角焊肉比較大，則有時(shí)候很難分清反射波是一次反射后打在板厚對(duì)應(yīng)的焊縫里，還是沒(méi)有反射，直接打在了角焊肉里，這里說(shuō)一個(gè)計(jì)算方法。見(jiàn)圖3。我們?cè)O(shè)腹板板厚為T(mén)，探頭前沿為L(zhǎng)1，探頭前沿到角焊肉起點(diǎn)為L(zhǎng)，探頭角度為Φ；若T*tanΦ>L+L1，則判定超聲波束沒(méi)有經(jīng)過(guò)下板面的反射，是射入了角焊肉里；若T*tanΦ≤L+L1，則判定超聲波束經(jīng)過(guò)下板面的反射，說(shuō)明缺陷是在板厚對(duì)應(yīng)的焊肉里。

對(duì)于筒子接一個(gè)法蘭的環(huán)焊縫，在檢測(cè)時(shí)由于筒子曲率的緣故，我們得額外考慮耦合不好帶來(lái)的影響，所以得適當(dāng)進(jìn)行靈敏度補(bǔ)償，越大的探頭應(yīng)該補(bǔ)償越多，具體補(bǔ)償多少可以通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)測(cè)得。焊縫里的應(yīng)力也不好散出去，所以一定要注意對(duì)裂紋的橫向掃查。此外若焊縫掃查區(qū)的光潔度過(guò)高，會(huì)有幻象波產(chǎn)生，此時(shí)只要降低儀器的重復(fù)頻率就能辨別。

2.3 探頭的選擇

探頭的選擇因遵從幾個(gè)原則：（1）保證聲束掃到整個(gè)檢測(cè)斷面，對(duì)不同工件形狀要具體分析選擇。（2）盡可能使檢測(cè)聲束與缺陷垂直，在條件許可時(shí)，盡量用K大些的探頭。薄工件K大些，厚工件K可小些。（3）根據(jù)檢測(cè)對(duì)象選K：如單面焊根部未焊透，選K=0.7-1.5，即在K=0.84-1時(shí)檢測(cè)靈敏度最高。只有合理的利用好不同角度的探頭，才能達(dá)到我們想要的檢出率，才能真正保證焊縫的質(zhì)量。

3 結(jié)束語(yǔ)

以上分析了在超聲波檢測(cè)焊縫中，不同類(lèi)型缺陷所呈現(xiàn)的不同波形特點(diǎn)，對(duì)接焊縫、T接焊縫實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中遇到的一些情況和具體分析，以及探頭的選用原則。但在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中遇到的具體問(wèn)題還是多種多樣的，這就要求操作者能熟練掌握缺陷的波形特性，以及如何達(dá)到最大檢出率。才能對(duì)焊縫中的缺陷的定位和定性做到迅速和快捷，提高檢測(cè)工作的效率。