超聲檢測(cè)控制焊縫質(zhì)量

摘 要：本文詳細(xì)介紹了超聲波探傷在焊縫檢測(cè)當(dāng)中的應(yīng)用，及根據(jù)缺陷波形結(jié)合焊接工藝對(duì)缺陷性質(zhì)做出準(zhǔn)確判斷。

關(guān)鍵詞：焊縫;超聲波探傷

隨著社會(huì)的發(fā)展，焊接結(jié)構(gòu)在承壓設(shè)備、基礎(chǔ)建設(shè)鋼結(jié)構(gòu)件、隧道掘進(jìn)設(shè)備、水泥回轉(zhuǎn)窯、礦石破磨等設(shè)備中得到越來越廣泛的應(yīng)用。無損檢測(cè)是保證焊接質(zhì)量的重要方法，由于超聲波探傷具有探測(cè)距離大，探裝置體積小，重量輕，便于攜帶到現(xiàn)場(chǎng)探傷，檢測(cè)速度快，而且探傷中只消耗耦合劑和磨損探頭，總的檢測(cè)費(fèi)用較低等特點(diǎn)，在焊縫質(zhì)量檢測(cè)中得到最廣泛的應(yīng)用。

接到探傷任務(wù)后，首先要了解圖紙對(duì)焊接質(zhì)量的技術(shù)要求。

超聲檢測(cè)適用于全熔透焊縫，對(duì)于局部探傷的焊縫如果發(fā)現(xiàn)有不允許的缺陷時(shí)，應(yīng)在焊縫兩端的延伸部位增加探傷長(zhǎng)度，增加的長(zhǎng)度不應(yīng)小于該焊縫隙長(zhǎng)度的10%且不應(yīng)小于200mm，當(dāng)仍有不允許的缺陷時(shí)，應(yīng)對(duì)焊縫進(jìn)行100%的探傷檢查，其次應(yīng)該弄清楚探傷時(shí)機(jī)，碳素鋼應(yīng)在焊縫冷卻到環(huán)境溫度后，低合金鋼應(yīng)在焊接完成24小時(shí)后方可進(jìn)行焊縫探傷檢驗(yàn)。另外還應(yīng)該知道待測(cè)工件母材厚度、接頭型式、坡口型式及焊接工藝等。壓力容器多用對(duì)接接頭，坡口型式有I型、單V型、X型等幾種型式。在弄清楚以上這些東西以后方可進(jìn)行探傷前的準(zhǔn)備工作。

在每次探傷前都必須用標(biāo)準(zhǔn)試塊CSK-IA，對(duì)比試塊CSK-IIIA、CSK-IIA校正儀器的綜合性能，校準(zhǔn)DAC曲線，以保證探傷結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.探傷面的修整：應(yīng)清除焊接工件表面飛濺物，氧化皮凹坑及銹蝕等，表面粗燥度一般不大于Rα6.3焊縫兩側(cè)探傷面的修整寬度一般為大于等于2KT+50mm一般根據(jù)焊縫母材選擇K2探頭。

2.耦合劑的選擇應(yīng)考慮到粘度、流動(dòng)性、附著力，對(duì)工件表面無腐蝕，易清洗，而且經(jīng)濟(jì)，綜合以上因素選擇漿糊或機(jī)油作為耦合劑，對(duì)盛放食用物品的容器，應(yīng)使用植被物油如花生油做為耦合劑。

3.母材厚度較薄時(shí)單面雙側(cè)進(jìn)行檢測(cè);在母材較厚時(shí)在雙面雙側(cè)檢測(cè)。

4.根據(jù)工件厚度不同、選擇相應(yīng)探頭制作適當(dāng)DAC曲線。

5.在探傷過程中采用粗探傷和精探傷。為了大概了解缺陷的有無和分布形態(tài)就是粗探傷。使用鋸齒形掃查、左右掃查、前后掃查，轉(zhuǎn)角掃查，環(huán)繞掃查等到幾種掃查方式以便于對(duì)缺陷進(jìn)行定量定位并且判別缺陷性質(zhì)為精探傷。

6.對(duì)探測(cè)結(jié)果進(jìn)行記錄，如發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷對(duì)其進(jìn)行評(píng)定分析。焊接接頭內(nèi)部缺陷分級(jí)應(yīng)符合NB/T47043.3-2015《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》超聲部分的規(guī)定，來評(píng)判該焊縫是否合格。如發(fā)現(xiàn)有超標(biāo)缺陷，向車間下達(dá)整改通知書，令其整改后進(jìn)行復(fù)檢直至合格。

一般的焊縫常見的缺陷有：氣孔、夾渣、未焊透、未熔合和裂紋等。到目前為止還沒有一個(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反射波高度的變化結(jié)合缺陷的位置和焊接工藝、對(duì)缺陷進(jìn)行綜合評(píng)判。對(duì)于內(nèi)部缺陷的性質(zhì)的估判以及缺陷產(chǎn)生的原因和防止措施大體總結(jié)了以下幾點(diǎn)：

1.氣孔：產(chǎn)生氣孔的原因主要是焊接未按規(guī)定烘干，焊條藥皮變質(zhì)脫落、焊芯銹蝕，焊接清理不干凈，手工焊接時(shí)電流過大、電流過長(zhǎng)：埋弧焊時(shí)電壓過高或網(wǎng)絡(luò)電壓過大：氣體保護(hù)焊接時(shí)氣體純度低等。氣孔的存在破壞了焊縫金屬的致密性，又使得焊縫有效截面積減少，降低了機(jī)械性能，特別是存在鏈狀氣孔時(shí)，能明顯降低焊縫隙的彎曲強(qiáng)度和沖擊性能等。在超聲波探測(cè)時(shí)其波形表現(xiàn)為單個(gè)氣孔回波較低，波形為單峰，較穩(wěn)定。從各個(gè)方向探測(cè)，反射波大體相同，但是稍一移動(dòng)探頭就消失，密集氣孔會(huì)出現(xiàn)一簇反射波，波高隨氣孔大小而不同，當(dāng)探頭做定向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)。會(huì)出現(xiàn)此起彼落的現(xiàn)象。

2.夾渣：產(chǎn)生夾渣的原因主要有焊接電流過小，速度過快，熔渣來不及浮起，被焊邊緣和各層焊縫清理不干凈，其本金屬和焊接材料化學(xué)成分不當(dāng)，含硫、磷較多等。夾渣的危害與氣孔相似帶尖角的夾渣會(huì)產(chǎn)生尖端應(yīng)力集中，尖端還會(huì)發(fā)展為裂紋源，危害較大。其超聲波探測(cè)波形特點(diǎn)為點(diǎn)狀?yuàn)A渣與點(diǎn)狀氣孔相似，條狀?yuàn)A渣回波信號(hào)多呈鋸齒狀波幅不高，波形多呈樹枝狀，主峰邊上有小峰，探頭平移波幅有變動(dòng)，從各個(gè)方向探測(cè)時(shí)反射波幅不相同。

3.未焊透：未焊透產(chǎn)生的原因主要是坡口純邊間隙太小、焊接電流太小或者運(yùn)條速度太快，坡口角度小，運(yùn)條角度不對(duì)或電弧偏吹等。這類缺陷降低了焊接接頭的機(jī)械性能，在未焊透的缺口和端部開形成應(yīng)力集中點(diǎn)，了承載后會(huì)誘發(fā)裂紋，是一種危險(xiǎn)性的缺陷。其超聲波檢測(cè)時(shí)波形特點(diǎn)是反射率高，波幅也較高，探頭平移時(shí)，波形較穩(wěn)定，在焊縫兩側(cè)探傷時(shí)均能得到大致相同的反射波幅。

4.未熔合：這類缺陷產(chǎn)生的原因主要有坡口不干凈，焊速太快，電流過小或過大，焊條角度不對(duì)電弧偏吹等。未熔合是一種面積型缺陷，坡口未熔合和根部未熔合對(duì)承載面積的減小都非常明顯，應(yīng)力集中也較為嚴(yán)重，未熔合是一種僅次于裂紋的危害性缺陷。其超聲波探傷時(shí)波形特點(diǎn)為探頭平移時(shí)，波形較穩(wěn)定，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。

5.裂紋：裂紋分為熱裂紋和冷裂紋和再熱裂紋，熱裂紋產(chǎn)生的原因是焊接時(shí)焊池的冷卻速度過快，造成偏析;焊縫受熱不均勻產(chǎn)生拉應(yīng)力，冷裂紋產(chǎn)生的原因是焊接材料淬透性較大在冷卻過程中受到人的焊接拉力作用時(shí)易裂開;焊接時(shí)冷卻速度很快氫來不及逸出而殘留在焊縫隙中，氫原子結(jié)合成氫分子，以氣體狀態(tài)進(jìn)入到金屬的細(xì)微孔隙中，并造成很大的壓力使局部金屬產(chǎn)生很大的壓力而形成冷裂紋，焊接應(yīng)力拉應(yīng)力并與氫的析出和淬火脆化同時(shí)發(fā)生時(shí)易形成冷裂紋。裂紋是是危險(xiǎn)性最大的缺陷，它降低焊接接頭原強(qiáng)度，引起應(yīng)力集中，成為結(jié)構(gòu)斷裂的起源。其超聲波檢測(cè)波形特點(diǎn)為回波幅度較大，波幅寬，會(huì)出現(xiàn)多縫，探頭平移時(shí)反射波連續(xù)出現(xiàn)波幅有變動(dòng)，探頭旋轉(zhuǎn)時(shí)，波峰有上下錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象。

以上總結(jié)的幾個(gè)方面并不全面，有待于在實(shí)際工作中不斷總結(jié)和完善，為焊接生產(chǎn)把嚴(yán)質(zhì)量關(guān)。

作者簡(jiǎn)介：

張清林（1969.8-），男，漢族，山東鄆城人，最高學(xué)歷：本科，濟(jì)南重工股份有限公司。