焊接接頭超聲波檢測

1、第9章焊接接頭超聲波檢測特種設(shè)備的加工制造主要是采用焊接的方式。為了保證焊接的質(zhì)量，焊縫內(nèi)部缺陷一般采用射線檢測與超聲波檢測 方法。而對于焊縫中裂紋、未熔合等危害性缺 陷，在中厚板的焊縫中，超聲波檢測的靈敏度高于射線檢測。焊縫采用超聲波檢測 時，為了合理地選擇檢測方法和檢測條件，為了保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，不但要求無 損檢測人員具備熟練的超聲波檢測技術(shù)，而且要求無損檢測人員了解焊接的基本知 識，如焊接接頭形式、焊接坡口形式、焊接方法及工藝、焊接缺陷等。這樣，無損 檢測人員才能針對不同的焊接接頭，采用合理的檢測方法，獲得正確的檢測結(jié)果。9.1焊接加工及常見缺陷特種設(shè)備加工過程中，常用的焊接方法有手

2、工電弧焊、埋弧自動焊、氣體保護(hù)焊和電渣焊等。焊接過程實際上是一個冶煉和鑄造的過程，焊接首先利用電能或其他形式的能 量產(chǎn)生高溫使金屬熔化，形成熔池，熔融的金屬在熔池中經(jīng)過冶金反應(yīng)后冷卻凝固， 將兩部分材料牢固地結(jié)合在一起。為了防止空氣中的氧、氮等氣體進(jìn)入熔融金屬， 影響焊接質(zhì)量，在焊接過程中通常采用一定的保護(hù)措施。手工電弧焊是利用焊條外層藥皮高溫分解產(chǎn)生的中性或還原性氣體作保護(hù)層。埋弧焊和電渣焊是利用焊劑受熱融化后覆蓋在熔融金屬上作保護(hù)層。氣體保護(hù)焊是利用氣或二氧化碳等氣體作保護(hù)層。29鋼制承壓設(shè)備對接焊接接頭的超聲檢測9.2.1對接焊接接頭超聲檢測JB/T4730.3-2005標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，鋼制

3、承壓設(shè)備對接焊接接頭的超聲檢測技術(shù)等級 分為A、B C三個檢測級別。超聲檢測技術(shù)等級選擇應(yīng)符合制造、安裝、在用等有 關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計圖樣規(guī)定。1. A級檢測A級檢測技術(shù)適用于與承壓設(shè)備有關(guān)的支承件和結(jié)構(gòu)件焊接接頭檢測。技術(shù)要求如下：適用于母材厚度為8m什46mm的對接焊接接頭。可用一種K值探頭采用直射波 法和一次反射波法 在對接焊接接頭的 單面單側(cè)進(jìn)行檢測。一般 不要求進(jìn)行橫向缺陷 的檢測。2. B級檢測B級檢測技術(shù)適用于 一般承壓設(shè)備對接焊接接頭 的檢測。具技術(shù)要求如下：1）母材厚度為8mm-46mm，一般用一種K值探頭采用直射波法和一次反射波 法在對接焊接接頭的 單面雙側(cè) 進(jìn)行檢測，如圖

4、9.2 ）所示。2）母材厚度大于46mm- 120mm，一般用一種K值探頭采用直射波法在焊接接 頭的雙面雙側(cè) 進(jìn)行檢測，如受幾何條件限制，也可在焊接接頭的 雙面單側(cè)或單面雙 側(cè)采用兩種K值探頭進(jìn)行檢測。3）母材厚度大于120mmi 400mm，一般用兩種K值探頭采用直射波法在焊接 接頭的雙面雙側(cè)進(jìn)行檢測。兩種探頭的折射角相差應(yīng)不小于10°，如圖9.2（b）所示。圖9.2 （a）單面雙側(cè)檢測示意圖圖9.2（b）雙面雙側(cè)檢測示意圖4）應(yīng)進(jìn)行橫向缺陷的檢測。檢測時，可在焊接接頭 兩側(cè)邊緣使探頭與焊接接頭 中心線成10°20°角作兩個方向的斜行掃查。如焊接接頭 余高磨,探

5、頭應(yīng)在 焊 接接頭及熱影響區(qū)上沿著焊縫作正反兩個方向的行掃查。3. C級檢測C級檢測技術(shù)適用于 重要承壓設(shè)備 對接焊接接頭檢測。采用C級檢測時應(yīng)將焊接 接頭的余高磨。技術(shù)要求如下：1）母材厚度為8m什46mnW, 一般用兩種K值探頭采用直射波法和一次反射波 法在焊接接頭的單面雙側(cè)進(jìn)行檢測。兩種探頭的折射角相差應(yīng)不小于 10° , 其中一 個折射角應(yīng)為45° 2）母材厚度大于46mmm 400mm，一般用 兩種K值探頭采用直射波法在焊接 接頭的雙面雙側(cè)進(jìn)行檢測。兩種探頭的折射角相差應(yīng)不小于10°。對于單側(cè)坡口角度小于5。的窄間隙焊縫，如有可能應(yīng)增加檢測與坡口表面行缺

6、陷的有效檢測方法 （如串列式掃查）。3）應(yīng)進(jìn)行橫向缺陷的檢測。檢測時，將探頭放在 焊縫及熱影響區(qū)上沿著焊縫作 兩個方向的行掃查。4）對于C級檢測，斜探頭掃查聲束通過的 母材區(qū)域，應(yīng)先用直探頭檢測，以便 檢測是否有影響斜探頭檢測結(jié)果的分層或其他種類缺陷存在。該項檢測僅作記錄，不屬于對母材的驗收檢測。母材檢測的要點如下：檢測方法：接觸式脈沖反射法，采用頻率2MH- 5MH-勺直探頭，晶片直徑10mm 25mm檢測靈敏度：將無缺陷處 第二次底波調(diào)節(jié)為顯示屏滿刻度的100%凡缺陷信號幅度超過顯示屏滿刻度 20%勺部,應(yīng)在工件表面作出標(biāo)記，并予以 記錄。檢測條件的選擇檢測區(qū)的寬度 應(yīng)是焊縫本身，再加上焊

7、縫兩側(cè)各相當(dāng)于母材厚度 30%勺一段區(qū)域， 這個區(qū)域 小為5mm, 大為10mm,如圖9.3所示。6檢測面檢測區(qū)9.3檢測區(qū)域和探頭移動區(qū)域小時或者更長時間產(chǎn)生。而檢測必須在延遲裂紋產(chǎn)生后進(jìn)行。因此，把握好焊后的 檢測時機(jī)，對防止延遲裂紋的漏檢是十分重要的。對于一般材質(zhì)的焊接接頭，檢測時機(jī)規(guī)定在焊后冷卻至室溫經(jīng)打磨合格后即可 進(jìn)行。但如果焊接接頭很厚，剛度和焊接應(yīng)力比較大、有延遲裂紋傾向的材料，焊 后實施檢測時間應(yīng)適當(dāng)延長；低合金高強(qiáng)鋼焊接構(gòu)件，檢測時機(jī)一般規(guī)定在焊完24小時以后；對于強(qiáng)度很高的低合金高強(qiáng)鋼 焊接構(gòu)件，或者剛度和焊接應(yīng)力極大 的焊接構(gòu)件， 焊后實施檢測的時間可以延長至 5-7天

8、以后。上述規(guī)定也適合于 焊縫返修以后的檢測。耦合劑一般有下列幾種：水、甘油、機(jī)油、變壓器油、化學(xué)漿糊、纖維素水,液等。在焊縫的自動檢測系統(tǒng)中常采用水作為耦合劑，上述其它耦合劑都具有一定 的粘度，有利于粗糙面和曲面的檢測。從超聲波傳播特性來看，使用甘油效果比較好，機(jī)油、變壓器油和化學(xué)漿糊 差別不大。不過后者有較好的粘性，可以用于任意 掃查方式和檢測置的檢測，并且同甘油一樣具有水洗性。但在檢測過程中要防止 化學(xué)漿糊過快地干燥，以保證探頭與被檢測面之間始終有濕潤的耦合劑以便取得良 好的耦合接觸，并且其對工件具有一定的腐蝕性。纖維素是后來被經(jīng)常采用的耦合 劑，根據(jù)檢測置和表面粗糙度的不同可以調(diào)制成任意

9、濃度，滿足不同檢測的需要， 但其對工件也有一定的腐蝕性。注意，在調(diào)試儀器和實際檢測時一定要采用同一種耦合劑。儀器與探頭選擇1 .儀器的性能、儀器與探頭的組合性能等，必須符合JB/T4730.3-2005標(biāo)準(zhǔn)以及JB/T10061-1999標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。2 .超聲探傷儀的幾個主要指標(biāo)，如 水線性、垂直線性、動態(tài)范圍 等，應(yīng)按標(biāo) 準(zhǔn)進(jìn)行定期校驗。并經(jīng) 檢定合格，發(fā)現(xiàn)故障要及時予以修理，使儀器始終保持良好 的工作狀態(tài)。1 .探頭頻率選擇探頭頻率是超聲檢測中一個很重要的參數(shù)。焊接接頭超聲檢測選用何種頻率, 要考慮下述因素：被檢測面的粗糙度、材質(zhì)、晶粒大小、超聲的穿透能力、分辨力、檢測精確度、 檢測速度等

10、因素。關(guān)于焊接接頭檢測推薦表 9.1所列頻率供讀者參考。表9.1焊接接頭檢測推薦頻率母材厚度（mm）頻率(MHZ), 505 或 2.550VY755 或 2.5 752.5晶粒粗大的鑄件和奧氏體鋼焊縫1.0、2.02 .探頭晶片選擇 中厚板、厚板焊接接頭檢測，若被檢測面很平整，使用大晶片探頭進(jìn)行檢測也能達(dá)到良好的接觸，在此種情況下，為了提高檢測速度，可以使用晶片尺寸較大的探頭。如果板較薄且變形較大，或者具有一定曲率的結(jié)構(gòu)件焊接接頭檢測，為了使探頭與被檢測面之間很好的接觸，以達(dá)到良好的耦合效果，應(yīng)選擇晶片尺寸較小的探頭。10TLO a bKLOami備注：以上公式只有當(dāng) 焊縫的熱影響區(qū)寬度（5

11、10mm時適用，當(dāng)Low焊縫的 熱影響區(qū)寬度（510mm時，公式中的Lo應(yīng)直接代入焊縫熱影響區(qū)寬度的數(shù)值。K值可根據(jù)工件的厚度來選擇。 薄板焊接接頭超聲檢測為避免近場區(qū)的影響，提高定定量精度，一般采用大 K值探頭。大厚度焊接接頭檢測為縮短聲程、減少衰 減、提高檢測靈敏度以及減少打磨寬度，一般采用K值較小的探頭。但大量實踐證明，低合金高強(qiáng)鋼大厚度焊縫中的裂紋，采用較大和較小的兩種K值探頭分別檢測，盡管兩者檢測靈敏度完全相同， 但K值較小的探頭很難甚至根本發(fā)現(xiàn)不了此種裂紋， 很容易漏檢。因此，盡管焊縫母材很厚，但在條件允許的情況下，也應(yīng)盡量采用K值大的探頭，或者同時采用較大和較小的兩種K值探頭聯(lián)合

12、檢測。表 9.2所列為焊接接頭檢測探頭K值的選擇，供參考。表9推薦采用的斜探頭K值板,T, mmK 6253.0 2.0 (71.5 63.4 )> 25 462.5 1.5 (68.2 - 56.3 )>46 1202.0 1.0 (63.4 ,45 )> 120 4002.0 1.0 (63.4 45 )試塊的準(zhǔn)備超聲儀器性能的測試、探頭性能的測試、探頭與儀器組合性能的測試以及距離一波幅曲線的繪制等，都離不開標(biāo)準(zhǔn)試塊。不同標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定采用不同的標(biāo)準(zhǔn)試塊和對比試塊，JB/T4730.3-2005 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用 CSK-IA、CSK-II CSK-IDA 以及 CSK-IVA

13、作為標(biāo)準(zhǔn)試塊。具體采用那種試塊，視被檢工件而定。若采用其它標(biāo)準(zhǔn)時，一定要13LO =100 -LmmLoLoL2 -K 二2021m1按聲程比例法校準(zhǔn)深度范圍、深度微調(diào)和水移（脈沖移位）旋鈕IE 4 12 1/15-22心粉需收血出門：貪圖2一 fi力式玷虐可期射鼻包百一機(jī)W；rx#6曲就直減叁t-內(nèi)抬 s 巾站 9-iiWtt. io- Sftft Li'更處* 12 *至 La-flfitA|nM-fil墀iffifl 15依沖杵貸】&-電*電壓貨東其 廿一電再用昊按水比例法校準(zhǔn)深度范圍、深度微調(diào)和水移（脈沖移位）旋鈕按深度比例法校準(zhǔn)深度范圍、深度微調(diào)和水移（脈沖移位）旋鈕

14、CSK- m A標(biāo)準(zhǔn)試塊校準(zhǔn)K2 水，1: 120mm深孔的反射波位置在 2X 1 20mm=40mm ,即顯示屏水刻度的 40處。深度范圍深度微調(diào)脈沖移,（水移）調(diào)節(jié)過程：模擬儀器高波波峰置對應(yīng)的水刻度值距離一波幅曲線的繪制及檢測靈敏度選擇儀器面板曲線坐標(biāo)曲線 實測繪制完成后實際檢測儀器系統(tǒng)靈敏度校準(zhǔn)后，針對不同母材厚度的焊縫進(jìn)行檢測前，必須依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)等規(guī)范選擇相應(yīng)的基準(zhǔn)靈敏度，針對JB/T4730.3-2005標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如表9.3。也就是說，在實際檢測距離 一波幅曲線繪制完成后實施檢測之前，必須對儀器的 增益 狀態(tài)值進(jìn)行設(shè)定，以確保實際檢測過程符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，有效避免檢測過程中基 準(zhǔn)靈敏度未

15、設(shè)定而使缺陷漏檢。距離一波幅曲線應(yīng)按所選用的探頭和儀器在試塊上實測的數(shù)據(jù)繪制而成，該曲線族由評定線、定量線和判廢線組成。評定線與定量線 之間（包括評定線）為I區(qū)，定量線與判廢線之間（包括定量線）為區(qū)，判廢線及 其以上區(qū)域為田區(qū)，參見如圖9所示坐標(biāo)曲線。如果距離一波幅曲線繪制在顯示屏 上，則在檢測范圍內(nèi)的評定線靈敏度不得低于顯示屏滿刻度的20%。距離一波幅曲線的靈敏度選擇6mm 120mmCSK-H A6CSK-HIA8大于 120mmiI 400mmCSK-IVA注：d為橫孔直徑，見JB/T4730.3-2005標(biāo)準(zhǔn)表17。1檢測橫向缺陷時,應(yīng)將各線靈敏度均提高 6dB。2.靈敏度的校準(zhǔn)應(yīng)依據(jù)

16、表 9.3和表9.4中的評定線、定量線、判廢線的基準(zhǔn)反射體當(dāng)量進(jìn)行選擇。 W4W為探頭與工件接觸面寬度：環(huán)縫檢測時為探頭寬度，縱縫檢測時為探頭長度表面耦合損失和材質(zhì)衰減 2dB掃查靈敏度不低于大聲程處的評定線靈敏度。距離一波幅曲線繪制方法距離一波幅曲線的繪制方法及分析模擬儀器圓滑過渡 距離一波幅注意：在調(diào)節(jié)相應(yīng)靈敏度曲線時，檢測工作進(jìn)行前，必須加上靈敏度試塊和工件之間的耦合差補(bǔ)償值。較厚焊接接頭（例如1546mm、46120mm等）檢測,時基掃描線采用深度 1: 1.25或1: 2等比例，在面板上直接繪制一條曲線，為防止曲線在檢測范圍內(nèi)低于顯示屏滿刻度的20%,可以采用分段繪制的方法，在面板上

17、繪制二段或多段曲線，分段繪制時，只需在繪制時將后段曲線的靈敏度提高一定的如圖9.11（a）、（b）所示。圖9.11在顯示屏上繪制的多段距離一波幅曲線2.距離一波幅曲線的特點及應(yīng)用情況距離一波幅曲線可以直接繪制在面板上，比較直觀，繪制方法簡單，使用方便， 定量準(zhǔn)確，環(huán)境下均可以使用，是一種比較科學(xué)的方法。目前獲得了廣泛的應(yīng)用。對模擬儀器來說，在面板上無論是直接繪制或者分段繪制，由于起點高（一般 是屏幕高度的80%- 100%,所以在采用評定線靈敏度進(jìn)行檢測時，會在顯示屏上呈 現(xiàn)較多較高的雜波訊號，此時不利于I區(qū)缺陷的判定和分析，從而給檢測帶來了較 大的困難。另外，要經(jīng)常調(diào)節(jié)衰減器變更靈敏度也比較

18、麻煩。數(shù)字式超聲探傷儀距離 一波幅曲線的繪制，目前，由于不同型號的數(shù)字超聲波探傷儀，操作方法有所不同，國內(nèi)尚無統(tǒng)一規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法，在此暫不作介紹。根據(jù)本教材第6章中靈敏度基本理論的闡述，應(yīng)該明確認(rèn)識到：凡是提及靈敏度 必然涉及 三個要素,一是基準(zhǔn)反射體的當(dāng)量,二是反射體檢測聲程,三是反射體基準(zhǔn) 波高。這三個要素可直接表示為三個參數(shù)，當(dāng)此三個參數(shù)集中體現(xiàn)在超聲探傷儀上 時，儀器必然有一個 增益狀態(tài)分貝示值 與之相對應(yīng)，我們稱這個 對應(yīng)的分貝示值 為 靈敏度第四參數(shù)。在儀器系統(tǒng)靈敏度校準(zhǔn)完成以后，必然生成一個基準(zhǔn)靈敏度，這 個基準(zhǔn)靈敏度可以是一條線，也可以是一個點，在此我們分別稱其為靈敏度基準(zhǔn)線和

19、靈敏度基準(zhǔn)點。例如利用曲線比較法對儀器進(jìn)行靈敏度校準(zhǔn)時，則生成靈敏度基 準(zhǔn)線；利用波高比較法對儀器進(jìn)行靈敏度校準(zhǔn)時，則生成靈敏度基準(zhǔn)點。無論靈敏 度基準(zhǔn)線與靈敏度基準(zhǔn)點，均有其對應(yīng)的靈敏度第四參數(shù) （儀器增益狀態(tài)分貝示值）， 在此可以通過已知基準(zhǔn)靈敏度的 四個參數(shù)，利用查曲線或計算的方法得出任意相關(guān) 標(biāo)準(zhǔn)反射體的靈敏度第四參數(shù)，將這個相應(yīng)的第四參數(shù)設(shè)定于已進(jìn)行靈敏度校準(zhǔn)的 儀器上，即完成指定檢測靈敏度的設(shè)定。靈敏度的校準(zhǔn)及設(shè)定步驟如下：第一步：儀器系統(tǒng)靈敏度校準(zhǔn)。根據(jù)JB/T4730標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，利用 CSK-mA試塊上 1 橫孔對儀器進(jìn)行靈敏 度校準(zhǔn)，得到一條 1,敏度基準(zhǔn)線，如圖9.12所示。

20、23通道AO 7OOXDU*20.D40 .02D .3傳送惆源動態(tài)傳送通道增益m動態(tài)傳送抑制u。x連續(xù)傳送連續(xù)傳送在超聲檢測探頭移動部位，必須要有良好的表面粗糙度。對于粗糙的表面或者 局部脫落的氧化皮和焊接飛濺，應(yīng)采用機(jī)械打磨處理，直到露出金屬光澤和整光 滑(新軋制的鋼板氧化皮沒有脫離，可以不用打磨)。通過耦合探頭能滑地移動。必須強(qiáng)調(diào)指出，不允許用提高補(bǔ)償量的辦法來放寬表面粗糙度要求而達(dá)到檢測目的。值得注意的是，為了保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，儀器調(diào)試和實際檢測操作時應(yīng)采用同一種耦合劑1 .斜探頭按深度校準(zhǔn)儀器掃描速度。2 .選用另一只與該探頭尺寸、頻率、K值相同的探頭，兩探頭按圖 9.15 (a

21、)所示方向置于對比試塊的檢測面上，兩探頭入射點距離為1P,儀器調(diào)為一發(fā)一收狀態(tài)。3 .在對比試塊上找出大同波，記錄其波幅Hi (dB)。4 .在受檢工件上(不通過焊接接頭)，同樣測出接收波大反射波，記錄其波幅值 噸 (dB)。如圖 9.15 (b)所示。5 .傳輸損失差按下式計算： V =H. (9.9)式中： i 不考慮材質(zhì)衰減時，工件與試塊因聲程不同引起的擴(kuò)散衰減 dB差，可用 式20lg(S 2/Si)計算或從探頭的距離一波幅曲線上查得，dB;Si在對比試塊中的聲程， mm 在工件母材中的聲程， mm 2工件與試塊中因衰減系數(shù)和聲程不同引起的材質(zhì)衰減dB差。2=.2S22640 S. 其

22、中， 2為工件母材的材質(zhì)衰減系數(shù)，為對比試塊的材質(zhì)衰減系數(shù)。圖9.15 聲能損失差測量示意圖圖9.16 聲能損失差簡易測量法要求：加工一個相應(yīng)厚度的板試塊，具材質(zhì)和表面粗糙度應(yīng)和CSK-IIA或CSK-mA試塊相同。1 .在試塊表面放置探頭處涂布耦合劑，然后選擇兩個相同參數(shù)的探頭相對放置 在試塊上(儀器工作方式為一發(fā)一收)，如圖9.16 (a)所示。用重塊壓住發(fā)射探頭， 改變接收探頭的置，使兩探頭入射點之間距約為1.0P左右。2 .將接收探頭前后左右緩慢地移動，使呈現(xiàn)在顯示屏上的回波幅度達(dá)到最大值，調(diào)整在滿屏高度80%勺置，此時將回波端部置用彩色筆予以標(biāo)記，記作點，并記下此時的dB值。3 .在

23、保證dB值不變的情況下，再用和上述相同的方法，將接收探頭分別移動到 “點和"C'點附近，前后左右緩慢地移動，使回波呈現(xiàn)高波幅，并用色筆予 以標(biāo)記；4 .連接上述A、B、C三點，此即超聲波在試塊中的衰減曲線，如上圖 9.16 (b) 所示；5 .將耦合劑涂布在焊縫邊緣，在不改變儀器靈敏度的條件下，將上述兩個探頭22150的擺動。探頭的每次掃查覆蓋率應(yīng)大于探頭橫向尺寸的15% ,左右移動的間距VD （D=晶片直徑）。1.全面掃查：將探頭前沿緊貼焊接接頭邊緣，采用鋸齒型掃查方式用探頭將焊接接頭全部掃查完，如圖9.18所示。圖918 全面掃查示意1）掃查移動速度：探頭移動速度一般應(yīng)

24、不大于150mm，2）掃查靈敏度：不得低于評定線靈敏度。3）缺陷標(biāo)記：在全面掃查測過程中，發(fā)現(xiàn)缺陷要隨時在焊縫上予以標(biāo)記，以便于 對其進(jìn)行精確測量。全面掃查是整個檢測過程中一個極為重要的環(huán)節(jié)，它不僅要根據(jù)回波識別真?zhèn)?缺陷，而且還要按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的靈敏度把缺陷檢測出來。2.粗檢測在對接焊接接頭單面雙側(cè)或雙面雙側(cè)掃查時非常重要，原因：1）缺陷具有方向性，在焊接接頭一側(cè)檢測不到，而在另一側(cè)卻能檢測到；2）在焊接接頭一側(cè)掃查缺陷回波幅度很低，而在另一側(cè)掃查缺陷回波幅度很高；3）高強(qiáng)鋼焊接接頭在其兩側(cè)熱影響區(qū)的任何一側(cè)都可能產(chǎn)生裂紋；4）在焊接接頭兩側(cè)進(jìn)行檢測，可以避免焊角回波的干擾；5）有些缺陷如單個氣

25、孔，單個夾渣等，具回波重復(fù)性差，需要增加檢測面或檢測 次數(shù)，以便提高檢出率；6）焊接接頭母材很厚時，為避免超聲能量衰減太大，保證有足夠的檢測靈敏度等。 對接焊接接頭精確檢測采用定量靈敏度針對全面掃查發(fā)現(xiàn)的缺陷或異常部，作如下掃查：1 .垂直于焊接接頭方向前后移動，用以判定真?zhèn)稳毕莼蛉毕莸乃蜕疃戎茫? .沿焊接接頭方向左右移動掃查，測量缺陷的指示長度；3 .根據(jù)需要作定點轉(zhuǎn)角掃查，用以判定缺陷的形狀、方向和類型;對接焊接接頭橫向缺陷的檢測帶余高的對接焊接接頭 （行掃查或斜行掃查）附近部的橫向裂紋。探頭與焊縫軸線的斜行掃查，主要是檢測焊縫部的 橫向裂紋。實踐證明，只要掃查靈敏度和探頭與焊縫軸線之

26、間的角度合適，對接焊 接接頭中的橫向裂紋是完全能夠發(fā)現(xiàn)的。31Xf sin :l fdfn f sin :xf cos n fcos:df1f = xf sin ： = n f sin :df = 2T - Xf cos : = 2T - n f cos:df =2T -n f cos：lfIf =n flfdfli = KTl2 = 2lidfdf = n fl f = Kd f = Kn. fdf =2T n flf 二Kn fd1 = nT = 1 40 = 40md2 =24 =2 40-80mn fi =1 30 = 30mn f2 =i 60 = 60mmdfi =n filfi

27、- Kdfi - Kn fidf2 =2Tn f2lf2 =Kn f2所謂相對靈敏度測長法，是以缺陷的大回波為相對基準(zhǔn)，沿缺陷的長度方向移動探頭，直至缺陷回波幅度降低至一定的dB數(shù)。用探頭移動的距離來表示缺陷的指示長度。1 . 6dB法(半波高度法)JB/T4730.3-2005標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，當(dāng)缺陷,只有一個高點， 且于定量線或定量線以 上時，用6dB法測定其指示長度，如圖 9.22所示。當(dāng)一個理想的均勻反射體遮住聲束截面一半時，反射聲壓正好等于缺陷全部遮住聲束時反射聲壓的一半。此時缺陷的端部正好于聲束的中心線上，因而探頭移動的長度就等于缺陷的長度。圖9.22 6dB法測量缺陷指示長度示意圖2 .

28、端點6dB法(端點半波高度法)當(dāng)缺陷反射波具有多個高點，且于定量線或定量線以上時，采用端點6dB法測定其指示長度，如圖9.23 (a) (b)所示。當(dāng)端點缺陷回波幅度超過顯示屏滿刻度難以觀察時，可以適當(dāng)降低一下靈敏度，移動探頭使其呈現(xiàn)高波幅于顯示屏滿刻度以內(nèi)（例如80 90%）,再左或右移動 探頭，使其回波幅度降低一半（例如 40 45%）時，此即為缺陷的端點。尋找缺陷端部高點時，可以使探頭沿著缺陷的延伸方向移動至缺陷波消失，再回頭尋找端點最高回波，可以既準(zhǔn)確又迅速地找到端部最高回波。圖9.23 端點6dB法測長示意圖用一個規(guī)定的檢測靈敏度（如評定線靈敏度）掃查缺陷時，當(dāng)探頭移至缺陷的 兩端，

29、回波幅度降低至一定的高度，則兩探頭之間的移動距離，稱為該缺陷的指 示長度。此法規(guī)定，缺陷同波降至一個絕對高度進(jìn)行測長，所以稱為絕對靈敏度法。用 絕對靈敏度法測長，測得的指示長度取決于測長線靈敏度的高低，測長靈敏度高， 測得的缺陷指示長度長，測長靈敏度低，測得的缺陷指示長度短。對于小缺陷，所 測得的值一般比實際尺寸要長得多。但對粗細(xì)不均勻兩端很細(xì)的長缺陷（如裂紋） 則可測得與實際尺寸比較接近的值。在JB/T4730.3-2005標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，于I區(qū)（即介于評定線與定量線之間）的 缺陷，認(rèn)為有必要記錄時，可以將探頭沿缺陷長度方向行移動，當(dāng)缺陷同波高度降到評定線時探頭移動的距離，即為缺陷的指示長度。測

30、長時一定要注意定量靈敏度（包括補(bǔ)償量）的準(zhǔn)確；1 .在對接焊接接頭單面雙側(cè)或雙面雙側(cè)檢測，缺陷回波的幅度或其指示長度的 測定，應(yīng)以呈現(xiàn)最高波幅或測得大指示長度的焊縫那一側(cè)為準(zhǔn)；2 .一次波和二次波檢測，缺陷回波的幅度或其指示長度的測定，應(yīng)以呈現(xiàn)最高 波幅或測得大指示長度的那一次波為準(zhǔn)；3 .在使用兩種不同K值的探頭分別對同一焊接接頭檢測時，缺陷回波的幅度或 指示長度的測定，應(yīng)以呈現(xiàn)高波幅或測得大指示長度的K值探頭為準(zhǔn)。對接焊接接頭超聲檢測真?zhèn)稳毕莼夭ǖ淖R別判斷焊縫中有無缺陷，缺陷在焊縫中的部及其性質(zhì)，是以在顯示屏上是否呈 現(xiàn)缺陷同波、回波置、回波靜態(tài)波形、動態(tài)波形的特點等為依據(jù)的。了解和掌握

31、各種回波的來源（即同波源）、特點或具規(guī)律性，有助于對焊縫內(nèi)部質(zhì)量作出客觀的 評價。焊接接頭在檢測過程中，常見的回波有 缺陷回波和干擾同波 兩類。而干擾同波 主要有下述幾種：1 .儀器與探頭的雜波儀器在制造過程中由于工藝因素的不良影響，或在使用過程中由于某一元件的 問題，會在顯示屏上產(chǎn)生雜波。該雜波一般是在儀器靈敏度偏高時出現(xiàn)，隨著靈敏 度的提高，幅度也增大。會對分辨力造成很大的影響。當(dāng)靈敏度降低時，此種雜 波就會降低或者消失。上述這種雜波當(dāng)探頭與儀器插座沒有連接的情況下也會存在 因此，它與缺陷回波是有明顯區(qū)別的。當(dāng)壓電晶片在探頭探頭造成的雜波主要是由壓電晶片和有機(jī)玻璃楔塊引起的 支架上松動時，

32、會明顯地使初始脈沖變寬，同時產(chǎn)生不穩(wěn)定的跳動。由于楔塊設(shè)計 不合理或磨損過大，導(dǎo)致探頭內(nèi)反射縱波不能被楔塊全部衰減掉，仍有部分能量被 晶片接收，形成單個或多個雜波。另外，當(dāng)晶片發(fā)射的縱波直接作用于有機(jī)玻璃楔 塊前端下角時，會在顯示屏上固定置形成一個固定的雜波。這些雜波只有當(dāng)探頭與儀器連接后，在始波后特定置出現(xiàn)。無論探頭與檢測面接觸與否，它都存在，而且置保持不變。當(dāng)探頭與儀器脫離后，立即消失，因 此，它與缺陷回波是很容易區(qū)分的。2 .耦合劑干擾同波在探頭掃查過程中，探頭前端部可能堆積耦合劑而引起回波，穩(wěn)著探頭不動， 隨著耦合劑的流動，回波會逐漸降低，若抹掉探頭前端部耦合劑則此波消失。3 .表面波

33、當(dāng) l， ,時，折射縱波在工件表面?zhèn)鞑?，?dāng)其沿金屬表面?zhèn)鞑サ竭吘壔蚶饨菚r 就會反射回來被探頭接收，在顯示屏上顯示出來。這種表面波在顯示屏上沒有固定 的置，不穩(wěn)定，波幅不高，探頭稍有移動變化就很大。若用手指按在探頭前面的 檢測面上，回波就立即降低或消失，手指移開回波又重新出現(xiàn)或升高。當(dāng)手指敲打 探頭前沿耦合劑或焊縫邊緣時，回波會上下跳動，所以它與缺陷同波也是比較容易 區(qū)分的。焊角、焊縫表面溝槽、焊瘤、金屬突起、凹陷、咬邊 等，都屬于回波源。它們 引起超聲反射，形成回波干擾對焊縫內(nèi)部缺陷的判斷，故稱其為“干擾同波。上 述同波源就稱為“干擾回波源。干擾回波的幅度及其數(shù)量不僅與回波源的形狀、 大小、高

34、低有關(guān)，而且還與檢測靈敏度的高低及選用的探頭K值大小有關(guān)。區(qū)別方法：手指沾油敲打“源.,同波跳動。由于焊縫具有一定的余高，焊縫上、下焊角會對聲束起會聚作用，從而造成反射，在顯示屏上呈現(xiàn)焊角回波和由波型轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的其它回波。1 .遠(yuǎn)離探頭一側(cè)的上、下焊角會產(chǎn)生干擾同波遠(yuǎn)離探頭一側(cè)的上、下焊角對超聲波會產(chǎn)生會聚作用，因而在焊縫余高較高的情況下或過渡不圓滑時，焊角會產(chǎn)生干擾何波，而且這種回波往往出現(xiàn)在一倍板厚或兩倍板厚處，用手油拍打遠(yuǎn)離探頭一側(cè)的焊角，焊角同波會上下跳動。如圖9.24所示。2 .近距探頭一側(cè)的上、下焊角無干擾近探頭一側(cè)的下、上焊角由于對超聲波不能產(chǎn)生會聚作用，因而不會產(chǎn)生焊角何波，如

35、圖9.25所示。因此，為了避免焊角的干擾，對接焊接接頭超聲檢測時，一般應(yīng)在焊接接頭同一面的兩側(cè)或者兩面四側(cè)進(jìn)行掃查區(qū)分焊角回波。圖9.24遠(yuǎn)探頭側(cè)有焊回波示意圖9.25 近探頭側(cè)無焊回波示意超聲檢測對接焊接接頭時，有時會在示波屏上出現(xiàn)像“山”一樣三個回波， 這三個回波會隨探頭的移動同時出現(xiàn)，同時起降，有時還會有兩個波或三個以上的 波同時出現(xiàn)，這就是所謂的這三個回波會隨探頭的移動同時出現(xiàn)，同時起降，用手油拍打焊縫上表面，這些波會跳動，根據(jù)這些判別缺陷回波和“山”形同波。如圖9.26所示最大反射波幅度等）如圖9.27所示。圖9.27 缺陷有關(guān)數(shù)據(jù)記錄草圖示意根據(jù)記錄中缺陷的數(shù)量、缺陷的指示長度、大

36、回波幅度等，與驗收等級中的 數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，分出缺陷等級進(jìn)行評定，合格或不合格。45JB/T4730.3-2005 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量評定。1.缺陷評定超過評定線的號應(yīng)其是否具有裂紋等危害性缺陷特征，懷疑時，應(yīng) 采取改變探頭K值、增加檢測面、觀察動態(tài)波形并結(jié)合結(jié)構(gòu)工藝特征作判定，如對 波形不能判斷時，應(yīng)輔以其他檢測方法作綜合判定。1）缺陷指小長度于小10mm，.按5mn#o2）相鄰兩缺陷在一直線上，間距小于其中較小的缺陷長度時，應(yīng)作為一條缺 陷處理，以兩缺陷長度之和作為其才長度（間距不計入缺陷長度）。2.質(zhì)量分級焊接接頭質(zhì)量分級按表 9.5的規(guī)定進(jìn)行。表9焊接接頭質(zhì)，分級mm等 級板厚T反射波幅 （所

37、在區(qū)域）單個缺陷指7K長度L多個缺陷累計長度L，I6 400I非裂缺陷6 120L=T/3,最小為10,最大不超過30在任意91焊度范圍內(nèi)L/不超過T>120 400L=T/3,最大不超過506 120L=2T/3,最小為12,最大不超過40在任意4.51焊度范圍內(nèi)L,不超過T>120 400最大不超過75m6 400超過級者超過級者m所有的缺陷I、田裂紋等危害性缺陷36注1:母材板厚不同時，取薄板側(cè)厚度值。注2:當(dāng)焊縫長度不足 9T （I級）弱.5T （級）時，可按比例折算。當(dāng)折算后的缺陷累計長度小于單個缺陷指示長度時，以單個缺陷指示長度為準(zhǔn)。注：關(guān)于68mm鋼制承壓設(shè)備對接焊接

38、接頭超聲檢測和質(zhì)量分級，請參看JB/T4730.3 2005標(biāo)準(zhǔn)附錄Go在選擇檢測面和探頭時，要考慮到有產(chǎn)生各種類型缺陷的可能性，聲束應(yīng)盡可 能垂直于該焊縫中主要缺陷，以便獲得大的反射波，使危害性缺陷比較容易地檢 查出來。根據(jù)焊接接頭的結(jié)構(gòu)形式，管座角焊縫有如下多種檢測方式，如圖9.28和9.29所示。可以選擇其中的一種或幾種檢測方式組合實施檢測。檢測方式的選擇應(yīng)由合 同雙方商定，并考慮到焊縫中主要缺陷的取向和幾何條件的限制。圖9.28插入式管座焊縫圖9.29 安放式管座焊縫管座角焊縫以直探頭檢測為主，以上兩圖中置1為直探頭檢測置。從上述兩圖可以看出，探頭放置的2" 置，可以視為是斜

39、探頭佳檢測面，焊接接頭內(nèi)部危害性的缺陷，利用直射波、一次反射波一般都能檢查出來。利用斜探頭檢測，應(yīng)盡可能選擇前沿距離短、靈敏度高、雜波少、頻率為 5MHz的小晶片探 頭，這樣可以避免探頭有機(jī)玻璃檢測面的修磨，并取得良好的接觸。管座角焊縫斜探頭超聲檢測距離一波幅曲線的靈敏度如表9.3所示。直探頭超聲檢測距離一波幅曲線靈敏度如表 9.6所示。表9.6管座角焊縫直探頭距離一波幅曲線的靈敏度評定線線判廢線2mm3mm6mm9.3.2 T型焊接接頭橫波超聲檢測T型焊接接頭檢測干擾回波產(chǎn)生的規(guī)律性1 .以腹板為檢測面無焊角干擾回波它是在T型焊接接頭的腹板上以直射波、一次反射波對焊接接頭整個截面進(jìn)行 掃查，

40、如圖9.30 (a)所示。由于近探頭一側(cè)的上、下焊角對超聲波無會聚作用， 因而不會產(chǎn)生焊角干擾回波。但當(dāng)探頭K值較大時，翼緣板會產(chǎn)生干擾何波，不過此種干擾回波與焊縫部位的缺陷回波距離相差較遠(yuǎn)，比較容易區(qū)分。如果在焊縫中存在著未焊透等缺陷，且時基掃描線按水1:1校準(zhǔn)，則未焊透何波于T型焊縫的根部，如圖9.30 (b)所示。此法的特點是：采用較大 K值的探頭檢測，聲束近似地垂直于焊縫根部未焊透 或縱向裂紋的界面，故檢測效果好。由于無焊角干擾回波，判定真?zhèn)稳毕荼容^容易。但也存在一些檢測不到的部即死區(qū)，因此檢測時應(yīng)選擇合適的 K值探頭；另外，對于“死區(qū)”內(nèi)的缺陷也可以采用直探頭在翼板上進(jìn)行檢測。對于T

41、型焊接接頭中的橫向裂紋、焊趾裂紋在腹板上檢測比較困難，甚至有漏檢的可能。因此，對于容易產(chǎn)生橫向裂縫、焊趾裂縫的高強(qiáng)鋼以及構(gòu)件剛度和焊接圖9.30T型焊接接頭腹板上檢測示意2 .高強(qiáng)鋼T型焊接接頭以翼板為檢測面的特點在翼板上進(jìn)行檢測，首先必須出T型焊縫的中心線，在確定了其焊縫寬度以后出焊縫寬度輪廓線，再進(jìn)行檢測比較合適。1）焊趾裂紋的檢測以翼板（或稱殼體）為檢測面檢測焊趾裂紋，會有焊角干擾回波產(chǎn)生，如果焊 趾裂紋于遠(yuǎn)離探頭一側(cè)的焊角置或其附近，就會受到干擾回波的干擾而難以分 辨，因而在此種情況下，應(yīng)在焊縫縱向軸線的兩側(cè)進(jìn)行相對檢測，使焊趾裂紋于 近探頭一側(cè)，這樣就避免了干擾，很容易將其檢測出來，

42、如圖 9.31所示。2）橫向裂紋的檢測對于低合金高強(qiáng)鋼構(gòu)件（產(chǎn)品）中較厚的T型焊接接頭，由于焊前預(yù)熱、焊后保溫不當(dāng)，加上構(gòu)件剛度和焊接應(yīng)力很大，容易產(chǎn)生橫向裂紋。在此種情況下將檢 測面選擇在翼板一側(cè)，將探頭掃查方向行于焊縫軸線，沿著焊縫方向相對移動檢 測，用以發(fā)現(xiàn)焊縫根部與母材之間的橫向裂紋，如圖9.32所示。實踐證明，采用直射波法對整個焊縫截面進(jìn)行檢測，聲程短、衰減小、靈敏度 高、檢測較為容易、定方便準(zhǔn)確?？梢詫θ毕莸母鱾€方向進(jìn)行掃查，有助于定量 并對缺陷的形狀作出較準(zhǔn)確的判定?？梢愿鶕?jù)缺陷的取向選擇佳的掃查方向并對 缺陷的整個寬度和深度進(jìn)行掃查，因而對焊縫邊緣的焊趾裂紋以及焊縫根部的橫向裂

43、紋的檢測，具有獨特的優(yōu)點。但對根部未焊透的檢測能力較低，需要用較高的檢測靈敏度。56圖9.32 T型焊接接頭橫向裂縫檢測示意在JB/T4730.3-2005 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，管座角焊縫以直探頭檢測為主，必要時應(yīng)增 加斜探頭檢測的內(nèi)容。 采用縱波檢測，不但比橫波簡單方便，而且由于其聲束垂直 于被焊面，對焊縫中可能存在的未焊透、縱向裂縫檢測非常有利。但是，這里涉及 到一個近場區(qū)（N）的問題。由于近場區(qū)聲壓變化相當(dāng)復(fù)雜，雖然在該區(qū)能檢測出缺 陷，但因缺陷尺寸與反射波無一定規(guī)律，因而確定缺陷大小很困難。為此在實際檢 測中應(yīng)盡量避免近場區(qū)的影響。或者制作對比試塊加以解決。也可以采用具有一定焦距的雙品探頭進(jìn)行

44、檢測。 圖9.33所示為角焊縫、T型焊接接頭采用縱波單直探頭、 雙品探頭檢測示意圖。采用雙品探頭要求其焦距好等于或近似與翼板厚度相同， 由于在此種情況下檢測靈敏度較高，容易發(fā)現(xiàn)焊縫區(qū)域內(nèi)的缺陷。應(yīng)用縱波在翼板上檢測角焊縫、T型焊接接頭時，應(yīng)將翼板中的層狀撕裂與焊縫中的缺陷區(qū)分開來，層狀撕裂的聲程應(yīng)小于翼板的厚度，而焊縫中的缺陷的聲程 應(yīng)大于或等于翼板的厚度。 還應(yīng)說明，高強(qiáng)鋼焊接結(jié)構(gòu)的角焊縫或T型焊接接頭，若翼板（或殼體）很厚，剛度和焊接應(yīng)力又十分大，在焊縫中或其邊緣很有可能產(chǎn) 生橫向裂紋和焊趾裂紋，采用縱波檢測容易漏檢，應(yīng)輔以橫波斜探頭在翼板上焊 縫及熱影響區(qū)輪廓線以內(nèi)沿焊縫軸線對橫向裂縫進(jìn)

45、行檢測和在翼板上垂直于焊縫軸線對焊趾裂縫進(jìn)行檢測。因此上述縱波檢測方法只適合于一般材質(zhì)的角焊縫、T型焊接接頭的檢測。采用縱波檢測，為了減少探頭雜波對檢測結(jié)果的影響，建議選用頻率較高（例如5MHz）的探頭。圖9.33 焊縫、T型焊接接頭單直探頭及雙晶直探頭檢測示意圖9.3.4 T型焊接接頭檢測距離一波幅曲線的靈敏度T型焊接接頭采用 斜探頭檢測時，具距離一波幅曲線靈敏度應(yīng)以腹板厚度為準(zhǔn), 如表9.3所列。采用直探頭檢測時，距離一波幅曲線靈敏度按表9.7確定。表9.7 T型焊接接頭直探頭距離一波幅曲線的靈敏度評定線定量線判廢線2mm 底孔3mm 底孔4mm 底孔掃查方式：直探頭和斜探頭的掃查按第二節(jié)

46、對接焊接接頭掃查方式的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。對缺陷進(jìn)行等級評定時，均以腹板厚度為準(zhǔn)。9.4堆焊層超聲檢測 （一般掌握了解內(nèi)容）當(dāng)設(shè)備既要求具有較高的強(qiáng)度，又要求具有良好的耐腐蝕性時，往往在其表面堆焊一層具有上述性能的材料，如不銹鋼或銀基合金等。奧氏體不銹鋼和基合金堆焊層在凝固過程中沒有奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變的相 變，在室溫下仍然保留 鑄態(tài)奧氏體晶粒。因此晶粒較粗大，對超聲波的衰減較為嚴(yán) 重。此外堆焊層金屬在冷卻時，母材方向散熱條件好，因此奧氏體晶粒生長取向基 本垂直于母材表面。特別是采用帶極堆焊工藝時，柱狀品更為典型，聲學(xué)性能各向 異性明顯。對于這種材料采用縱波直探頭檢測，聲波沿柱狀晶方向傳播衰減較小。

47、而采用橫波斜探頭檢測時，散射衰減就比較嚴(yán)重，顯示屏上會出現(xiàn)草狀回波，噪 比低。堆焊層中常見的缺陷有如下幾種：1 .堆焊層內(nèi)的缺陷，如氣孔、夾雜、層間未熔合等；2 .堆焊層與基體（母材）間的未熔合（未結(jié)合缺陷），取向基本上行于母材表面;3 .堆焊層以下母材熱影響區(qū)的再熱裂紋， 取向基本上垂直于母材表面且垂直于堆焊 方向。1 .采用雙品直探頭和縱波雙品斜探頭從堆焊層側(cè)對堆焊層進(jìn)行超聲檢測。2 .采用單直探頭和縱波單斜探頭從母材側(cè)對堆焊層進(jìn)行超聲檢測。1 .單直探頭 探頭面積一般不應(yīng)超過 625mm2,頻率為2MHz5MHz。2 .縱波斜探頭 探頭頻率為2MHz5MHz, KL=tand=1的探頭。

48、3 .雙品探頭 雙品探頭（直、斜）兩聲束之間的夾角應(yīng)能滿足有效聲場覆蓋全部檢測 區(qū)域，使探頭對該區(qū)域具有最大的檢測靈敏度。探頭總面積不得超過325 mm2,頻率為2.5 MHz,為了達(dá)到所需要的分辨力，也可以采用其他頻率。兩晶片間隔聲效果應(yīng)保證良好?？v波雙品斜探頭的K=2.75 （折射角K=tg.=2.75,，=700）,焦點深度應(yīng)于堆焊層與母材的結(jié)合部位。檢測堆焊層應(yīng)用對比試塊的要求和型號的選擇對比試塊應(yīng)采用與被檢工件材質(zhì)相同或聲學(xué)特性相近的材料，并采用相同的焊接工藝制成。其母材、熔合面和堆焊層中，均不得有大于或等于2mm 底孔當(dāng)量直徑的缺陷存在。試塊堆焊層表面狀態(tài)應(yīng)和工件堆焊層的表面狀態(tài)相同。1.從堆焊層側(cè)檢測采用 T1型試塊，具母材厚度T至少應(yīng)為堆焊層厚度的兩倍， 如圖9.34所示。圖9.34 T1型試塊2.從母材側(cè)進(jìn)行檢測采用 T2型試塊，母材厚度T與被檢母材的厚度差不得超過 10% 如圖9.35所示。如果工件厚度比較大，則該試塊的長度應(yīng)能滿足檢測要求。iftWhi1 .縱波雙品斜探頭靈敏度的校準(zhǔn)將探頭放置在試塊堆焊層的表面上，移動探頭使從 1.5mm橫孔上獲得大反 射波，調(diào)節(jié)衰減器使回波幅度為顯示屏滿刻度的80%,以此作為基準(zhǔn)靈敏度。2 .雙品直探頭靈敏度的校準(zhǔn)將探頭放置在試塊堆焊層的表面上，移動探