對(duì)接焊縫超聲探傷技術(shù)分析

陳斌

（江蘇常州鐵道高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 常州213011）

1 概述

超聲波無(wú)損探傷（NDI），是超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的一種發(fā)展與應(yīng)用，具有穿透能力強(qiáng)、設(shè)備簡(jiǎn)單、使用條件和安全性好、檢測(cè)范圍廣等根本性的優(yōu)點(diǎn)，加上壓電復(fù)合材料、數(shù)字信息化處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)模擬等高新技術(shù)的應(yīng)用，檢測(cè)設(shè)備由最初的模擬機(jī)，到現(xiàn)在應(yīng)用最廣的智能數(shù)字機(jī)，再到超聲檢測(cè)新寵相控陣設(shè)備，檢測(cè)技術(shù)不斷提高，工件內(nèi)部缺陷的呈現(xiàn)形式越來(lái)越清晰、直觀、精準(zhǔn)。本文通過(guò)基礎(chǔ)的A型脈沖波形顯示檢測(cè)原理，分析焊縫內(nèi)部缺陷的超聲檢測(cè)技術(shù)要點(diǎn)。

2 探傷表面的確定

在焊縫檢測(cè)中，由于焊縫余高的影響及焊縫中存在的缺陷往往與檢測(cè)面近于垂直或形成一定角度，所以一般采用斜探頭超聲波傾斜入射到焊縫內(nèi)部的檢測(cè)方法，即在焊縫的兩側(cè)分別對(duì)焊縫進(jìn)行超聲檢測(cè)。檢測(cè)面包括檢測(cè)區(qū)和探頭的移動(dòng)區(qū)。

GB/T11345-2005《鋼焊縫手工超聲檢測(cè)方法和檢測(cè)結(jié)果分析》和JB/T4730.0《鍋爐、壓力容器及壓力管道無(wú)損檢測(cè)第三部分：超聲檢測(cè)》中規(guī)定，采用一次波法（二次波法）檢測(cè)時(shí)，探頭移動(dòng)區(qū)應(yīng)大于1.25P，其中P=2KT。圖1 所示。因此，根據(jù)所選擇的探頭K值及被檢測(cè)的板厚T，計(jì)算好焊縫兩側(cè)探頭移動(dòng)的寬度，清理移動(dòng)范圍表面的飛濺、銹圬等雜物，確保超聲探傷進(jìn)行。

圖1

圖2

3 焊縫中缺陷位置的確定

斜探頭檢測(cè)，缺陷肯定是在探頭前下方，即探頭前水平距離L表面下深度h 的地方。

3.1 如果是一次波找到的缺陷，從數(shù)字機(jī)上可直接讀出缺陷的位置，如圖2：深度h 和缺陷在檢測(cè)面上的投影到探頭前的距離L：

h=H L=L1-b

3.2 如果是二次波找到的缺陷，根據(jù)圖2 的三角函數(shù)關(guān)系可知：

h=2T-H =L2-b

其中，H——深度讀數(shù)；L1、L2——探頭入射點(diǎn)到缺陷在檢測(cè)面上投影位置的水平距離讀數(shù)；b——探頭的前沿值，即探頭入射點(diǎn)到探頭前邊緣的尺寸。

4 缺陷大小的確定

4.1 缺陷長(zhǎng)度的測(cè)量

式中l(wèi)——短橫孔的長(zhǎng)度。

由上式可知，當(dāng)缺陷與規(guī)則反射體的直徑、深度一致，而長(zhǎng)度是兩倍的關(guān)系時(shí)，即

當(dāng)ф1=ф2，x1=x2，l2=2l1時(shí)

△=【ф1】-【ф2】=-20lg2=-6 dB

這說(shuō)明，在波束橫截面內(nèi)，缺陷長(zhǎng)度減小一半，回波聲壓會(huì)減小6 dB，此時(shí)波高正好為原來(lái)的一半。此即為6 dB法又稱半波高度法，一般用于缺陷波高包絡(luò)線只有一個(gè)極大值的場(chǎng)合。具體做法：當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺陷后，移動(dòng)探頭找到缺陷的最高回波，然后沿缺陷長(zhǎng)度方向左右移動(dòng)探頭，當(dāng)缺陷波高降低一半時(shí)，探頭中心線正對(duì)缺陷的端點(diǎn)。左右兩個(gè)探頭中心線之間的距離就是缺陷所示長(zhǎng)度，如圖3 a。

如果缺陷波包絡(luò)線有多個(gè)極大值，則以最邊緣的極大值為準(zhǔn)，同樣用6 dB法測(cè)長(zhǎng)，

即所謂端點(diǎn)6 dB法，如圖3b。

4.2 缺陷大小的評(píng)定

焊縫中缺陷大小的評(píng)定，根據(jù)距離——波幅曲線，按國(guó)標(biāo)GB/T11345-2013 和GB/T29712-2013 要求（評(píng)定線EL 或定量線SL）具體分析，這里不再詳述。

5 焊縫缺陷性質(zhì)的估判

5.1 中厚板焊縫中的未熔合缺陷經(jīng)常沿坡口產(chǎn)生，坡口側(cè)光滑焊縫金屬側(cè)不平，所以要單面雙側(cè)探傷，而雙側(cè)檢測(cè)反射波高不一樣，一側(cè)較高，一側(cè)低，但在焊縫上的投影位置不變。顯示的波形為單峰較高，另一側(cè)有較小的草狀波。夾渣有類似的反射波情況。

圖3

5.2 氣孔探傷的反射波形，一般波形為單峰，波的根部較窄，清晰，波峰不是很高，評(píng)定線附近，且稍縱即逝，是單氣孔；林狀多峰，波峰低，不超過(guò)評(píng)定線，波形包容的面積大，隨著探頭移動(dòng)此起彼落，可能是密集氣孔，這個(gè)常被忽略，認(rèn)為不是缺陷。如果從焊縫兩側(cè)超探顯示的聲程、水平距離、深度不一樣，但在焊縫上的投影位置是一樣的，可確定為密集型氣孔。

5.3 裂紋的反射波形多峰且高，一般超過(guò)評(píng)定線。雙側(cè)超探時(shí)，波形變化不大，多峰，波形根部較寬，兩側(cè)檢測(cè)結(jié)果波高相差較大。

5.4 未焊透一般在焊縫根部，投影到焊縫表面的中心線位置。雙側(cè)探傷時(shí)位置基本一致，波高也基本相同，是一次波發(fā)現(xiàn)的缺陷。當(dāng)然，多道焊時(shí)在焊縫中間也會(huì)出現(xiàn)未焊透，此時(shí)與未熔合一致。

5.5 稍長(zhǎng)的缺陷一般都與焊縫軸線有一定角度，在前后移動(dòng)同時(shí)輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)探頭時(shí)波型高低不定，最大值的水平距離不穩(wěn)定。找到一個(gè)最大值后可沿焊縫軸線方向平移，找到缺陷的端點(diǎn)（6dB 法)，或者觀察反射波，只要波不消失，平移的同時(shí)，稍稍前后移動(dòng)，直至找到缺陷的端點(diǎn)（6dB法)。

5.6 有時(shí)缺陷長(zhǎng)度垂直于焊縫表面，那么在前后移動(dòng)探頭時(shí)，波峰在同一位置會(huì)逐漸出現(xiàn)至最大值，再慢慢消逝。儀器上不同的水平距離顯示缺陷在同一位置，而垂直距離是深淺不一的?？梢詮牟ǔ霈F(xiàn)到波消失的兩次深度差來(lái)確定缺陷的垂直長(zhǎng)度（在實(shí)驗(yàn)中豎孔的大小很關(guān)鍵，ф5 的豎孔用CSK-ⅢA 試塊的波幅曲線才能檢測(cè)到。

5.7 缺陷反射波的波高越高，缺陷越大；同時(shí)波形根部寬度越大，也說(shuō)明缺陷越大。