自動(dòng)焊焊縫中偽缺陷波的識(shí)別與判斷

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1 常見偽缺陷波的形成與分析

1.1 焊角干擾回波的形成與分析 由于自動(dòng)焊焊縫具有一定的寬笮度和高度，用超聲波探頭在焊縫單面兩側(cè)探測(cè)時(shí)，焊縫上下焊角對(duì)聲束起會(huì)聚作用，從而構(gòu)成反射條件，在顯示屏出現(xiàn)反射回波。大量實(shí)踐及理論證明，焊角是一個(gè)嚴(yán)重的干擾回波源。

焊角干擾回波呈現(xiàn)一定規(guī)律性，通常情況下遠(yuǎn)距離探頭一側(cè)上下焊角對(duì)超聲波會(huì)造成會(huì)聚作用，上、下焊角均會(huì)有干擾回波的出現(xiàn)，其焊角干擾回波的最高振幅會(huì)出現(xiàn)在半波程和全波程的地方。但當(dāng)焊縫的余高比較大時(shí)，則其最高振幅的位置會(huì)表現(xiàn)出稍微向后移動(dòng)一些距離的狀況。近距離探頭一側(cè)上下焊角對(duì)超聲波不會(huì)產(chǎn)生會(huì)聚(聚聲)作用，因而不會(huì)產(chǎn)生上、下焊角干擾回波。

1.2 溝槽干擾反射波的形成與分析 自動(dòng)多道焊的焊縫表面有一道道溝槽，當(dāng)焊縫較寬且達(dá)到一定高度時(shí)，當(dāng)超聲波掃查到溝槽時(shí)，溝槽界面對(duì)聲束起會(huì)聚聲能作用，會(huì)引起溝槽反射，在顯示屏出現(xiàn)溝槽反射干擾回波。其深度定位通常是在一次波、二次波的位置，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)在一次波、二次波稍微偏后的位置。水平定位兩側(cè)檢測(cè)時(shí)不一定完全重合，回波幅度不一定相同。但是焊縫溝槽的平面位置分布的軌跡與溝槽反射干擾回波具有一定的規(guī)律性，即整條都有溝槽，則其溝槽反射干擾回波連續(xù)出現(xiàn)，干擾回波并不特別明顯，表現(xiàn)比較遲鈍。

1.3 焊縫上下錯(cuò)位反射波的形成 由于母材在進(jìn)行加工坡口的過程當(dāng)中，上下刨得不對(duì)稱或焊接時(shí)焊偏造成上下層焊縫錯(cuò)位，當(dāng)焊縫嚴(yán)重時(shí)，超聲波掃查到錯(cuò)位部位，會(huì)引起錯(cuò)位反射。由于焊縫上下焊偏，在本側(cè)探傷，當(dāng)采用水平距離定位焊角反射波在焊縫寬度接近中部很像焊縫內(nèi)缺陷。探頭移到對(duì)側(cè)探傷時(shí)，一次波標(biāo)記點(diǎn)前無焊角反射波或測(cè)得焊角反射波的水平距離定位是焊縫的母材上，當(dāng)采用深度定位時(shí)，測(cè)得的顯示深度大于母材厚度。

1.4 山形回波的形成與分析

1.4.1 山形回波的形成 超聲波束傾斜入射至焊縫下表面的偏離焊縫中心遠(yuǎn)離探頭本側(cè)，αs＜αⅢ，鋼介質(zhì)中既有反射橫波S'，又有反射縱波L'，反射縱波L'是橫波入射后產(chǎn)生的變型波，底波T，變型縱波L'的回波，反射橫波S'的回波，在示波屏同時(shí)出現(xiàn)三個(gè)回波，形狀像“山”字，稱為山形波。

1.4.2 山形回波幅度的變化 當(dāng)超聲波出現(xiàn)傾斜入射時(shí)，其聲壓和透射反射率不僅與傳輸介質(zhì)的聲阻抗密切相關(guān)，而且超聲波的傾斜入射角度也是其中一個(gè)非常重要的影響因素。超聲橫波的傾斜入射鋼/空氣界面，橫波聲壓反射率γSS與縱波聲壓反射率γSL隨入射角αs而變化，當(dāng)αs=20～30°左右時(shí)，γSS較低，而γSL較高。因此出現(xiàn)了山形波中各回波幅度的起伏變化。

1.4.3 山形回波產(chǎn)生的規(guī)律與機(jī)理 山形回波通常產(chǎn)生在14～30mm左右厚度的自動(dòng)雙面焊及成型較好的手工焊中，采用K2左右的探頭用測(cè)長靈敏度檢測(cè)時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)半波程最容易在顯示屏上呈現(xiàn)山形回波，全波程檢測(cè)也可能產(chǎn)生，但產(chǎn)生機(jī)理少得多。

1.4.4 山形波中變型縱波的位置 山形波中變型縱波L'隨著底波T與反射橫波S'的回波之間寬笮的變化，變型縱波L'回波總是出現(xiàn)在靠后一次底波T，其位置由工件厚度，折射角及定位方法決定。

以鋼中橫波聲速CS=3230，縱波聲速CL=5900，按深度1：1定位；

(1)理論計(jì)算變型縱波L'出現(xiàn)的位置，TL'=T+T·COSβs·CS/CL

(2)理論計(jì)算反射橫波S'出現(xiàn)的位置，TS'=T+T·TL'/L，(L=T/COSβs)，從而TS'=T+(T+T·COSβs·CS/CL)·COSβs

(3)舉例計(jì)算，K=1，TL'=1.387T，TS'=1.98T；

K=2，TL'=1.244T，TS'=1.56T；

2 偽缺陷波的識(shí)別與判斷方法

2.1 在一次波位置進(jìn)行標(biāo)記點(diǎn)之前所出現(xiàn)的反射波，水平定位不管在偏離焊縫中心線遠(yuǎn)離探頭，還是偏離焊縫中心線靠近探頭，不管是在一側(cè)可以探測(cè)得到，還是在兩側(cè)都可以探測(cè)得到，都是按照缺陷狀況來進(jìn)行處理的。

2.2 從焊縫一側(cè)能用一次波，從焊縫另一側(cè)能用二次波都能探測(cè)到的反射波，且水平定位在焊縫上，按缺陷處理。

2.3 只能從焊縫一側(cè)能用二次波都能探測(cè)到的反射波，如果一次波聲程的標(biāo)記點(diǎn)在焊縫上，該反射波可能不是缺陷反射波。

2.4 只能從焊縫一側(cè)能用二次波都能探測(cè)到的反射波，如果一次波聲程的標(biāo)記點(diǎn)在靠近探頭側(cè)的焊縫的母材上，應(yīng)采用上式精確公式計(jì)算，位置相同或相近為變型縱波或表面反射橫波，位置相差甚遠(yuǎn)，則為缺陷。

2.5 將探頭移到出現(xiàn)最高反射信號(hào)處固定探頭，降低靈敏度，用手指沾上耦合劑敲打焊角和表面溝槽位置，如果該回波會(huì)明顯地上下跳動(dòng)，也可以判定它為非缺陷波。

2.6 實(shí)踐證明，山形回波的出現(xiàn)可以驗(yàn)證波程位置的準(zhǔn)確性，自動(dòng)焊縫超聲波探傷過程中，如果在顯示器上出現(xiàn)連續(xù)不斷的山形回波，那么就說明焊縫質(zhì)量良好。

3 結(jié)束語

在實(shí)際探傷過程中，熟悉并掌握超聲波的反射、折射及波型轉(zhuǎn)換定律，以及相關(guān)的超聲波理論知識(shí)，結(jié)合工件材質(zhì)，厚度，焊縫坡口型式及預(yù)期探測(cè)主要缺陷的種類，綜合采用上述識(shí)別與判斷方法與手段，精細(xì)探傷，標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)，是能夠避免漏檢錯(cuò)判，達(dá)到正確探傷的目的。