T型接頭焊縫超聲波檢測

1、畢業(yè)論文畢業(yè)設計論文設計（論文）題目： T型焊縫的超聲波檢測 下 達 日 期： 2011 年 12 月 5 日開 始 日 期： 2011 年 12 月 5 日完 成 日 期： 2011 年 1 月 5 日指 導 教 師： 李紅莉 學 生 專 業(yè)： 檢測技術及應用 班 級： 檢測0901 學 生 姓 名： 安克珍 教 研室主任： 張博 材 料 工 程 系 陜西工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）任務書畢業(yè)設計題目： T型焊縫的超聲波檢測 進 程 計 劃 表（安克珍）序號起止日期計劃完成內(nèi)容實際完成情況檢查簽名12011.12.512.7查資料、分組完成22011.12.812.9課外查資料為撰寫論文

2、做準備完成32011.12.1212.15模擬機儀器性能的測試完成42011.12.162011.12.18距離-波幅曲線的繪制完成52011.12.192011.12.20探傷工藝的選擇和確定完成62011.12.212011.12.23對工件進行超聲波檢測完成72011.12.242011.12.28整理各類資料,將論文撰寫完畢,進行初稿修正完成82011.12.292012.1.5修改論文準備答辯完成T型焊縫的超聲波檢測摘 要：介紹了T型角焊縫超聲波探傷的兩種方法:單直探頭法和單斜探頭法。對直探頭探測頻率和斜探頭K值選擇及模擬機的基本性能測試進行了簡單論述; 著重分析了探傷中出現(xiàn)的波形及

3、依據(jù)波形特征確定缺陷位置, 并對缺陷性質(zhì)作出判斷的分析方法,為實際檢測提供依據(jù)，并通過檢驗實例來證明檢測效果。關鍵詞： 超聲波檢測，T型角焊縫，探頭，波形，缺陷 T TYPE ULTRASONIC TESTING OF WELDSABSTRACT：Introduced T ultrasonic flaw detection of two kinds of methods: single straight probe method and monoclinic probe method. On straight beam probe detection frequency and K value

4、 of angle probe selection and simulation machine basic performance test is simply discussed; analyzes the flaw in the waveform and based on the waveform characteristics determine the defect position, and on the nature of defect judgement analysis method, provide the basis for the actual testing, and

5、 through the test example to demonstrate the detection effect.KEY WORDS: Ultrasonic testing, T type fillet weld, probe, wave, 前言：T 型角焊縫是一種常見的焊接結構,在金屬結構件中應用非常廣泛。這種結構一般要求有較大的載能力, 所以必須保證其焊接質(zhì)量,對焊縫要進行探傷檢查。鑒于其結構特點,不便于射線檢測和磁粉檢測, 而滲透檢測又只能發(fā)現(xiàn)其表面缺陷, 所以在實際檢測中, 一般采用超聲波探傷法, 充分利用超聲波的特點和優(yōu)點, 可以既經(jīng)濟又迅速地檢測出焊縫中存在的缺陷1。1.

6、T型接頭焊縫中缺陷的分布規(guī)律圖2-1 T型焊縫缺陷及分布T型接頭焊縫由翼板和腹板焊接而成，破口開在腹板上。T型接頭焊縫中的缺陷主要有裂紋，未融合，未焊透，夾雜和氣孔。焊縫中裂紋位于裂紋中心，約與腹板呈45度；翼板側(cè)裂紋位于翼板的熔合線附近，呈層狀撕裂；焊接裂紋位于焊縫近表面的腹板及翼板側(cè)的熔合線附近；翼板側(cè)未融合缺陷位于翼板的熔合線附近；腹板側(cè)未熔合缺陷位于腹板的坡口的鈍邊附近；夾雜，氣孔在焊縫任何部位都有可能產(chǎn)生2。2.檢測方法的選擇 對于焊縫中的裂紋、焊趾裂紋以及靠近焊縫表面的腹板、翼板側(cè)的未融合，只要探頭的K值選擇恰當并采用直射波，一二次發(fā)射波檢測既可以得到比較滿意的檢測效果。（1） 對

7、于腹板與翼板間未焊透或翼板側(cè)焊縫下層狀撕裂等缺陷，采用直探頭在翼板的外側(cè)較為有利，聲束可垂直入射缺陷表面。（2） 對于夾雜氣孔，由于其方向不十分敏感，無論檢測面在腹板還是翼板，只要聲束能掃查到整個焊縫的截面，采用常規(guī)方法既可保證缺陷的檢測率。（3） 對于焊縫中的橫向缺陷，采用單斜探頭在翼板上沿焊縫的長度方向掃查，即可有效的檢出。同時也可結合斜探頭在翼板外側(cè)或內(nèi)側(cè)進行探測，探頭置于翼板外側(cè)時利用一次波探測，探頭與內(nèi)測時利用二次波探測。比較而言，外側(cè)一次波探測靈敏度較高，定位方便。不但可以檢測出橫向缺陷，而且可以檢測出縱向缺陷。不足之處在于外側(cè)看不到焊縫探測前要先測定并標出焊縫的位置。 腹板厚度較

8、大探測的接近長度（前沿）較小時，在翼板的外側(cè)用直探頭掃查；在腹板上用直射波和一次反射波掃查（見圖3-1） 腹板厚度較小時，在腹板外側(cè)用直探頭掃查(見圖3-2)3 圖3-2 腹板厚度較小時的掃查方式圖3-1 腹板厚度較大時的掃查方式 2.檢測條件的確定（1） 直探頭頻率直探頭探測要盡量避開近場 ( N ) ,所以選用探頭的直徑和頻率應注意下列關系 ；N=D²/4 式中=c/f 所以N=D²f/4c 為保證探傷靈敏度 ,應使近場長度小于翼板厚度 ,即滿足 D²f/4c<b 式中 N -近場長度 ,mm ;c -鋼中縱波聲速 ,m/ s ; -波長 ,m ;f -

9、探測頻率 , Hz ;D -探頭晶片直徑 ,mm ;b -翼板厚度 ,mm。 綜上所述，我們選2.5MHz晶片尺寸 原則上應使探頭的近場區(qū)長度小于翼板厚度，因為翼板厚度有限探頭的晶片尺寸不宜過大。(2)斜探頭 K值 T型焊接接頭的腹板厚度均為22mm,焊縫坡口角度約為45度。為有效的檢測其焊縫中的缺陷我們選擇K=2的斜探頭。若K值偏大，焊縫的漏檢區(qū)大，K值偏小，雖然漏檢區(qū)降低，但不利于腹板側(cè)的未熔合、熱影響區(qū)及翼板側(cè)的熱影響區(qū)裂紋的檢出，對于焊趾裂紋也造成漏檢或誤判。 斜探頭頻率焊縫表面的干擾信號給探傷帶來較大的困難，改善超聲聲場的指向性是解決問題的關鍵。解決的辦法增加晶片尺寸和提高探頭頻率。

10、但晶片尺寸的增加會帶來探頭接近長度（前沿）和進場長度的增加，顯然度檢測不利，而提高探頭的頻率將使探頭在其他參數(shù)不變的前提下就可使半擴散角減小，聲場指向性變好。通過不同頻率探頭檢測波形清晰，缺陷易辨。 斜探頭的晶片尺寸 以一次反射聲束掃查到焊縫的鈍邊根部為原則，我們采用14×14mm. 探頭的前沿長度前沿長度大小直接影響缺陷的檢出，前沿長度值大，焊縫漏檢區(qū)大；前沿值小，聲波在探頭楔塊內(nèi)將產(chǎn)生固定波，顯示在熒光屏上，經(jīng)過我組測量其前沿長度為12-13mm,符合要求。 （3）耦合劑 耦合劑我組選擇良好的透聲性和流動性較好的機油。 （4）探傷面 檢測前必須對探傷面進行清理，除去掃查區(qū)內(nèi)的焊接

11、飛濺、鐵屑、油污等，對比試塊靈敏度損耗一般為34dB. （5）檢驗標準 我組采用JB/47302005 （6）我組選用CSK-A CSK-A和對比試塊5、儀器性能的測試（1） 水平線性的測試  調(diào)有關旋鈕使時基線清晰明亮，并與水平刻度線重合。  將探頭通過耦合劑置于CSKIA試塊上，如圖5-1A處。   調(diào)微調(diào)、水平或脈沖移位等旋鈕，使熒光屏上出現(xiàn)五次底波B1B5，且使B1、B5前沿分別對準水平刻度值2.0和10.0，如圖5-2。圖5-1 水平、垂直線性的測試 圖5-2 水平線型測試波形觀察記錄B2、B3、B4與水平刻度值4.0、6.0、8.0的偏差值。計算水平線

12、性誤差：= =1.25% <2% 式中 中最大者；b熒光屏水平滿刻度值。所以儀器合格。（2）垂直線性的測試   抑制至“0”，衰減器保留30dB衰減余量。   探頭通過耦合劑置于CSKIA或IIW試塊上，如圖5-1B處，并用壓塊恒定壓力。   調(diào)(增益使底波達熒光屏滿幅度100%，但不飽和，作為0dB。   固定增益，調(diào)衰減器，每次衰減2dB，并記下相應回波高度Hi填入表5-3中，直至消失。表5-3衰減量idB02468101214161820理論波高%10074.96

13、3.150.139.831.625.120.015.812.510.0測定波高%10072634942342422181512偏差%0-2.9-0.1-1.12.22.4-1.12.02.22.52.0 (1.3) 計算垂直線性誤差：d=d-d=-2.92.4=5.3%<8%所以儀器垂直線性合格（3） 動態(tài)范圍的測試   抑制至“O”，衰減器保留30dB。   探頭置于圖5-1A處，調(diào)增益使底波B。達滿幅度100%。   固定增益，記錄這時衰減余量N1，調(diào)衰減器使底波B1降至1mm，記錄這時的衰減余

14、量N2。   計算動態(tài)范圍：=N2一N1=38 dB -4dB=34 dBdB=34dB26dB所以儀器的系統(tǒng)合格.（4） 盲區(qū)的測試    盲區(qū)的精確測定是在盲區(qū)試塊上進行的，由于盲區(qū)試塊加工困難因此通常利用CSKIA或IIW試塊來估計盲區(qū)的范圍。   抑制至“O”，其他旋鈕位置適當。將直探頭置于圖5-4所示的I、 圖5-4 盲區(qū)和分辨力的測試   調(diào)增益、水平等旋鈕，觀察始波后有無獨立的回波。 盲區(qū)范圍估計：探頭置位I處有獨立回波，盲區(qū)小于5mm。探頭置于I處無獨立回波，于I處有獨

15、立回波，盲區(qū)在510mm之間。 探頭置于I處無獨立回波，盲區(qū)大于10mm。 一般規(guī)定盲區(qū)不大于7mm.我組測試儀器盲區(qū)小于5mm（5）分辨力的測定(直探頭)圖5-5 測分辨力波形  抑制至“0”，其他旋鈕位置適當。探頭置于圖5-4所示的CSKIA或IIW塊塊上m處，前后左右移動探頭，使熒光屏上出現(xiàn)聲程為85、9l、100的三個反射波A、B、C。當A、B、C不能分開時，如圖5-5(a)，則分辨力F1為：              

16、0;           當A、B、C能分開時，如圖5-5(b)則分辨力F2為：          我組測試儀器的分辨力為6mm圖5-6靈敏度余量試塊(6)靈敏度余量的測試抑制至“O”，增益最大，發(fā)射強度至強。連接探頭，調(diào)節(jié)衰減器使儀器噪聲電平為滿幅度的10，記錄這時衰減器的讀數(shù)N1探頭置于圖5-6所示的靈敏度余量試塊上(2001平底孔試塊)，調(diào)衰減器使l平底孔回波達滿幅度的80。這時衰減器讀數(shù)讀

17、數(shù)為N2。計算：靈敏度余量N=N2 N1=98dB-30dB=68dB>30dB所以靈敏度余量符合要求。6、DAC曲線的繪制測聲速：選擇K2橫波斜探頭，試塊一次輸入50mm,二次聲稱輸入100mm，確定后將探頭在CSK-1A試塊上移動，使R50的最高回波出現(xiàn)，自動增益80%按確定，同理找到R100的最高回波，自動增益80%，則聲速校正好。在側(cè)試塊前端到探頭前端的距離為12mm,即為試塊的前沿長度。 K值的測量在儀器角度測量中輸入孔深分別為30mm和50mm,分別找到其最高反射回波按確定，側(cè)的K值為2.10 繪制DAC曲線 判廢線（RL）定量線（SL）評定線（EL）圖6-2 距離-波幅曲線

18、圖距離(mm)波幅(dB)-弱信號評定區(qū)-長度評定區(qū)-判定區(qū)在上面所述的基礎上按DAC鍵到其界面繪制曲線，首先找到CSK-A試塊埋深為1×6的10mm孔并使為最高反射回波確定，以此類推找到20mm、30mm、40mm、50mm、60mm的孔的最高回波，將標準輸入JB/4730，板厚輸入15-46mm并保存，則曲線繪制完成。繪制圖如下； 7、對T型角焊縫進行探傷（1）直探頭探傷對厚板b=22mm的T型角焊縫，選用f=2.5MHz,D=20mm的直探頭進行探傷，時間掃查按深度1：1調(diào)節(jié)。探頭在翼板外側(cè)進行鋸齒型掃查，探頭經(jīng)過的典型位置見圖7-14圖7-1 探頭位置 探頭在圖7-1的、位置

19、時，聲束未接觸焊縫，示波器上出現(xiàn)翼板得多次底波，幅值遞降，見圖7-2（a） 當探頭在圖1所示的、位置時，有兩種情況；一種是無缺陷，示波器一般不會出現(xiàn)反射波見圖7-2（b）.一種是存在缺陷則出現(xiàn)反射波，缺陷可能是氣孔、夾雜、咬邊等，見圖7-2（c） 當探頭在圖7-1所示位置時，有四種情況； a.若沒有缺陷存在，則聲束進入腹板，此時無反射波，見圖7-2（d） b.若在示波器上與翼板厚度相等處有一回波，說明焊縫內(nèi)存在缺陷，沿著焊縫方向左右移動探頭波形位置不變，幅值變化不明顯，垂直于焊縫。c.如果示波器上與BD1距離為L2處出現(xiàn)一個波幅較高的反射波且可隨著探頭移動一段距離，L2< b,由水平距離

20、可知此缺陷在翼板側(cè)焊縫下層，由于缺陷面積較大，所以BD1幅值明顯下降，BD2消失或很低。由以上特征可以判斷此缺陷為層狀撕裂見圖7-2（d）。d.如果缺陷與BD1距離為L3，L3且在焊縫中，缺陷多為氣孔、夾渣、裂紋、未熔合、表面咬邊等?？梢苿犹筋^觀察其波形特征來判斷缺陷性質(zhì)，見圖7-2（e）。圖7-2在腹板上進行掃查時的波形顯示 （2）K=2斜探頭探傷K=2斜探頭探傷位置和儀器波形見圖7-3。圖7-3探傷位置和波形顯示在探傷過程中，F(xiàn)隨探頭的位置很大，有時 BD1降至很低 ,由此可見 ,此缺陷在鋼板中 ,且面積較大 ,缺陷可能為鋼板夾層或?qū)訝钏毫?。但用直探頭對焊縫兩側(cè)板材進行探傷 ,未發(fā)現(xiàn)缺陷

21、,所以將其判為層狀撕裂。發(fā)現(xiàn)一缺陷，讀出其h=16mm，又知k=2，所以計算s=kh=2.0×16=32mm即缺陷至 D1面垂直距離為 32 mm。由半波高度法測出缺陷長度 L = 31 mm ,缺陷寬度為 W = 22mm。構件返修時 ,發(fā)現(xiàn)缺陷位置、截面形狀與超聲波探傷相符。產(chǎn)生層狀撕裂的原因是 :焊接時產(chǎn)生的垂直于鋼材軋制方向的應力致使焊接熱影響區(qū)附近產(chǎn)生“臺階”形的層狀開裂 ,并穿晶發(fā)展。方向移動探頭，波幅下降較明顯，但也不是稍縱即逝，這說明此缺陷是有一定的長度和寬度的，所以將其判為未焊透，見圖7-2（e）。（3）若示波器上出現(xiàn)等距離多次反射波與在位置時的波形相似，說明在深度b處存在一個較大的平面，