T型接頭焊縫的超聲波檢測要點

1、陜岳工業(yè)職業(yè)技術(shù)哮院畢業(yè)論文SHAANXI POLYTEGHNIG INSTITUTE畢業(yè)設(shè)計論文設(shè)計（論文）題目:T型焊縫的超聲波檢測下達(dá)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(dǎo)教師：李紅莉?qū)W生專業(yè)：檢測技術(shù)及應(yīng)用班級：檢測0901學(xué)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(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計題目：T型焊縫的超聲波檢測進(jìn)程計劃表（安克珍）序號起止日期計劃完成內(nèi)容實際完成情況檢杳簽名12011.12.5 12.7查資料、分組完成22011.12.8 12.9課外查資料為撰寫論文做準(zhǔn)備完成32011.12.12

2、12.15模擬機(jī)儀器性能的測試完成42011.12.16 2011.12.18距離-波幅曲線的繪制完成52011.12.19 2011.12.20探傷工藝的選擇和確定完成62011.12.21 2011.12.23對工件進(jìn)行超聲波檢測完成72011.12.24 2011.12.28整理各類資料，將論文撰寫完 畢,進(jìn)行初稿修正完成82011.12.29 2012.1.5修改論文準(zhǔn)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(jī)的基本性能測試進(jìn)行了簡單論 述；著重分析了探傷中出現(xiàn)的波形及依據(jù)波形特征確

3、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(guān)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 ofmethods: sin gle straight probe method and mono cli nic probemethod. Onstraight beam probe detecti on freque ncy and K value of an

4、gle probe selecti on and simulatio n machi ne basic performa nee test is simply discussed; analyzes the flaw in the waveform and based on the waveform characteristics determ ine the defect positi on, and on the n ature of defect judgeme nt an alysis method, provide the basis for the actual testi ng,

5、 and through the test example to dem on strate the detecti on effect.KEY WORDSUltraso nic test ing, T type fillet weld, probe, wave,圖2-1 T型焊縫缺陷前言：T型角焊縫是一種常見的焊接結(jié)構(gòu)，在金屬結(jié)構(gòu)件中應(yīng)用非常廣泛。這種結(jié)構(gòu)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(jìn)行探傷檢查。鑒于其結(jié)構(gòu) 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(jì)又迅速地檢測

6、 出焊縫中存在的缺陷o1. T型接頭焊縫中缺陷的分布規(guī)律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 o2. 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(dāng)并采用直射波，一二次發(fā)射波檢測既可以得到比較滿

7、意的檢測效果。(1) 對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(jié)合斜探頭在翼板外側(cè)或內(nèi)側(cè)進(jìn)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

8、先測定并標(biāo)出焊縫的位置。腹板厚度較大探測的接近長度(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3-1 腹板厚度較大時的掃查方式圖3-2 腹板厚度較小時的掃查方式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(yīng)注意下列關(guān)系；N=D2/4 入 式中?=c/f所以N=2f/4 入 c為保證探傷靈敏度，應(yīng)使近場長度小于翼板厚度，即滿足D 2f/4 入 cb式中 N - 近場長度,mm ;c -鋼中縱波聲速，m/ s ; 入-波長,m ;f -探測頻

9、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(yīng)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Kfi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(guān) 鍵。解決的辦法增加晶片尺寸和提高探頭頻率。但

10、晶片尺寸的增加會帶來探頭接近長度(前沿)和進(jìn)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(kuò)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14X 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12-13m m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一機(jī)油。(4) 探傷面檢測前必須對探傷面進(jìn)行清理，除去掃查區(qū)內(nèi)的焊接飛濺、鐵

11、屑、油污等，對比試 塊靈敏度損耗一般為34dB.(5) 檢驗標(biāo)準(zhǔn)我組采用JB/47302005(6) 我組選用CSK-I A CSK-m 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(guān)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 CSK-IA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 BiR，且使Bi、 B5前沿分別對準(zhǔn)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、益 amax ,亠亠計算水平線性誤差： 一茁 %=罟1

12、00% =1.25% 2%式中amax a2、a3 a4中取大者;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CSK IA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(dá)熒光屏滿幅度100%但不飽和，作為0dB。理想相對波高固定增益，調(diào)衰減器，每次衰減2dB,并記下相應(yīng)回波高度 Hi填入表5-3中, 直至消失。衰減量厶idB02468101214161820理論 波高%10074.963.150.139.831.625.120.015.812.510.0測定 波 高%100726349423424

13、22181512偏 差%0-2.9-0.1-1.12.22.4-1.12.02.22.52.0表5-3% 川 100%Hi20lg(1.3)計算垂直線性誤差: d= I + d | + | -d | = | -2.9 | + |+ 2.4 | =5.3%30d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即卩 為試塊的前沿長度。 K值的測量在

14、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曲線在上面所述的基礎(chǔ)上按 DAC鍵到其界面繪制曲線，首先找到CSK A試塊埋深為1 X 6的10mn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(biāo)準(zhǔn)輸入 JB/4730，板厚輸入15-46mm并保存，貝U曲線繪制完成。繪I -弱信號評定區(qū)n-長度評定區(qū)川-判定區(qū)7、對T型角焊縫進(jìn)行探傷焊縫超聲檢測工藝卡農(nóng)試件名稱PT型焊檯門材料牌號心20鋼門試件匱度心坡口形式卩X形卩焊接方式衛(wèi)手工電弧焊表面狀態(tài)p余咼已清除4檢驗標(biāo)準(zhǔn)AGB

15、/T-4730P檢驗級別B級卩驗收級別心II級時儀器型號廣CTS-SIOOt探頭型號匸2.5P13X13K2*J2.5MHz探頭前沿（斜）QL3minp探頭K值衛(wèi)K2探頭心標(biāo)誰試塊昇CSK-1 A試塊卩對比試塊界平底孔為也3心25mm的試塊心檢測面a翼板雙面雙側(cè)* 單面収側(cè)心耦合劑2機(jī)油期表面補償Q4d檢測區(qū)域4翼板 110rnm+, 腹板70mm檢測啟式卩橫波斜入射昇 縱波直入射卩時基線調(diào)節(jié)梯水平1： 2掃查方式中腹板和翼板鋸齒形掃查盧採頭撈查區(qū) 域大于llOmmQ最大掃查間距門不大于聶大度心不大于150m/s檢測靈敏度護(hù)縱向缺陷：評定線 橫向缺陷|評定i3-22dB編制(瓷搭)；卩編制日期

16、；2W年12月16日4審核(資搭)：心審核日期：2012年1月3日口+(1)直探頭探傷對厚板b=22mm勺T型角焊縫，選用f=2.5MHz,D=20mm勺直探頭進(jìn)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(jìn)行鋸齒型掃查，探頭經(jīng)過的典型位置見圖7-1圖7-1探頭位置探頭在圖7-1的I、V位置時，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(dāng)探頭在圖1所示的u、w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(dāng)探頭在圖7-1所示川位置時，有四種情

17、況；a. 若沒有缺陷存在，則聲束進(jìn)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。可移動探頭觀察其波形特征來判斷缺陷性質(zhì)，見

18、圖7-2 (e)。圖7-2在腹板上進(jìn)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，此缺陷在鋼板見圖 7-2 (f)。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(jìn)行探 傷,未發(fā)現(xiàn)缺陷,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 x 16=32mn即卩缺陷至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(gòu)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(yīng)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I時的波形相似，說明在深度b處存在一個較大的平面，應(yīng)判為嚴(yán)重的未焊透，圖7-2與圖7-1所示的探頭位置相對應(yīng)的波形顯示若示波器上出現(xiàn)等