超聲二級焊縫實(shí)操講解

苗德山2012.6.2焊縫超聲檢測一、焊接缺陷氣孔：氣孔是焊接過程中熔池高溫時(shí)吸收的氣體或冶金反應(yīng)產(chǎn)生的氣體在冷卻過程中來不及逸出而殘留在焊縫金屬內(nèi)形成的空穴。呈球形或橢圓形。有單個(gè)氣孔、鏈狀氣孔和密集氣孔。夾渣：焊后殘留在焊縫金屬中的熔渣或非金屬夾雜物，分為點(diǎn)狀和條狀夾渣。未焊透：未焊透是焊接接頭中母材與母材之間未完全熔化結(jié)合的缺陷，分為根部未焊透和中間未焊透。未熔合：焊接接頭中母材與焊材之間未完全熔化結(jié)合的缺陷，分根部未熔合、坡口未熔合和層間未熔合裂紋：裂紋是焊接過程中或焊后在焊接接頭中中生的局部的裂縫。分熱裂紋、冷裂紋和再熱裂紋。各種探頭各種直探頭、斜探頭、可變角度探頭、分割式探頭、水浸探頭、聚焦探斜探頭等探頭系列。還推出了寬頻直探頭系列和復(fù)合材料系列：寬頻帶探頭的-6dB相對帶寬達(dá)100%，適用于各種工件的高分辨率精密探傷、定位和超聲探傷頻譜分析；復(fù)合材料探頭系列包括斜探頭、直探頭、水浸探頭。采用復(fù)合材料的各類探頭，與普通產(chǎn)品相比，其脈沖寬度更窄，而靈敏度提高6~20dB。

檢測示意圖檢測示意圖檢測示意圖檢測示意圖檢測示意圖檢測示意圖對接接接頭超聲波探傷一、焊接接頭超聲波探傷一般知識1、平板試件橫波探傷基礎(chǔ)各參數(shù)含義：S-缺陷聲程：聲波到缺陷的傳播距離L-缺陷水平距離:缺陷在探測面的投影到探頭入射點(diǎn)的距離D-缺陷深度:缺陷到探測面的距離P-全跨距：聲波在探測面第一個(gè)反射點(diǎn)到探頭入射點(diǎn)的距離P0.5-半跨距：聲波在背面第一個(gè)反射點(diǎn)在探測面投影到探頭入射點(diǎn)的距離β-探頭折射角K-探頭折射角正切值T-試件厚度各參數(shù)相互關(guān)系2、探傷方法直射法（一次波法）（用于較厚工件）在半跨距聲程內(nèi)探測缺陷的方法一次反射法（二次波法）（用于較薄工件）在全跨距聲程內(nèi)探測缺陷的方法3、對接焊接接頭超聲檢測知識1、探測面單面單側(cè)單面雙側(cè)雙面單側(cè)雙面雙側(cè)2）探頭移動區(qū)直射法：P1≥KT+50一次反射法：P2≥2KT+503）探頭K值選擇原則焊縫

1.平板對接焊縫⑴探頭K值的選擇:探頭K值的選擇應(yīng)從以下三個(gè)方面考慮：使聲束能掃查到整個(gè)焊縫截面；使聲束中心線盡量與主要危險(xiǎn)性缺陷垂直；保證有足夠的探傷靈敏度設(shè)工件厚度為T，焊縫上下寬度分別為a和b，探頭K值為K，探頭前沿長度為L，則有：

K（a+b+L）/T一般推薦:T=8~25mmk=2.0~3.0(60~70度)T=25~46mmk=1.5~2.5(56~68度)T=46~400mmk=1.0~2.0(45~60度)

受余高限制，一次波只能掃查到d1以下部分，二次波只能掃查到d2以上部分，為保證一、二次波能掃查到整個(gè)焊縫截面，必須滿足：

對單面焊來說，b≈0

式中：a—上焊縫半

b—下焊縫半寬

l0—探頭前沿距離（一般說來，薄件選用較大K值，厚件選用較小K值）

⑵試塊及反射體.IIW,CSK-IACSK-IIIA⑶檢測面：根據(jù)檢測技術(shù)等級和板厚確定，檢測面寬度:焊縫寬度加上焊縫兩側(cè)各相當(dāng)于母材厚度30%一段區(qū)域.⑷母材檢測：依據(jù)檢測技術(shù)要求.⑸探頭數(shù)量：根據(jù)檢測技術(shù)等級和板厚.(6)焊縫兩邊板厚不等時(shí)，檢測靈敏度應(yīng)滿足在厚板側(cè)探測要求(7)檢測橫向缺陷時(shí)，每條距離—波幅曲線均應(yīng)提高6dB。(8)焊縫兩邊板厚不等時(shí)，如厚板側(cè)削薄，探頭需在削薄處傾斜部分探測，則應(yīng)使探頭K值.增加。(9)對典型缺陷的檢測：根部未焊透檢測宜選用K1探頭。坡口未熔合檢測，應(yīng)盡量使聲束垂直于坡口面。對電渣焊八字裂紋檢測，應(yīng)使探頭與焊縫中心線成45°斜向掃查。(10)橫向缺陷的檢測有余高焊縫：探頭在焊縫兩側(cè)作與焊縫中心線成10°～20°斜平行掃查。余高磨平焊縫：探頭放在焊縫及熱影響區(qū)作與焊縫中心線平行掃查。(11)缺陷定量：根據(jù)給出的缺陷指示長度、間距等分布情況，對照板厚按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行評級。當(dāng)板厚不等時(shí)，按薄板厚度評定。

⑿檢測時(shí)機(jī)：根據(jù)所用材料：一般材料在焊后檢測；有延遲裂紋傾向的材料在焊后24小時(shí)或36小時(shí)（根據(jù)產(chǎn)品要求）后檢測；有熱處理要求的產(chǎn)品在熱處理之前檢測。如有要求，在熱處理后再增加一次檢測。

2筒體縱焊縫除平板焊縫中所述內(nèi)容應(yīng)考慮外，還應(yīng)考慮以下內(nèi)容：(1)內(nèi)圓面探測應(yīng)考慮對缺陷定位時(shí)與平板焊縫對缺陷定位差別。一般缺陷深度大于平板工件深度，缺陷離探頭入射點(diǎn)的內(nèi)圓面弧長小于平板工件水平距離。⑵外圓面探測應(yīng)考慮對缺陷定位時(shí)與平板焊縫對缺陷定位差別，且與內(nèi)圓面探測時(shí)的不同之處。一般缺陷深度小于平板工件深度，缺陷離探頭入射點(diǎn)的外圓面弧長大于平板工件水平距離。同時(shí)應(yīng)考慮最大探測璧厚和缺陷聲程修正范圍。3.曲面工件焊縫曲面工件焊縫是指直徑小于或等于500mm的工件上的對接焊縫，主要考慮以下內(nèi)容：⑴檢測面曲率半徑R≤W2/4時(shí)（W為探頭接觸面寬度，環(huán)焊縫檢測時(shí)為探頭寬度，縱縫檢測時(shí)為探頭長度），應(yīng)采用與檢測面曲率半徑相同的對比試塊，反射孔尺寸符合CSK－ⅡA或ⅢA試塊要求，反射孔位置可參照CSK-ⅡA或ⅢA試塊設(shè)置。⑵當(dāng)檢測面曲率半徑R滿足W2/4＞R≤250mm時(shí)：縱縫檢測：對比試塊曲率半徑與檢測曲率半徑之差應(yīng)小于10％，外園檢測時(shí)應(yīng)考慮最大檢測璧厚，對缺陷定位時(shí)應(yīng)考慮與平板焊縫的差異。4）、探測方向選擇縱向缺陷探測

·

鋸齒形掃查

橫向缺陷探測平行和斜平行掃查5）、掃查方式及作用鋸齒形掃查：發(fā)現(xiàn)縱向缺陷平行和斜平行掃查：發(fā)現(xiàn)橫向缺陷左右掃查：測定缺陷指示長度前后掃查：確定缺陷水平距離和深度轉(zhuǎn)角掃查：確定缺陷取向環(huán)繞掃查：確定缺陷形狀串列掃查：探測與表面垂直的面狀缺陷單晶直探頭的校準(zhǔn)

1.聲速2.延時(shí)儀器和探頭的校準(zhǔn)橫波斜探頭

1.入射點(diǎn)2.前沿3.角度(K值)4.聲速5.延時(shí)1.入射點(diǎn)校準(zhǔn)（1）如圖將探頭放在CSK－IB標(biāo)準(zhǔn)試塊的0位上（2）前后移動探頭，使試塊R100圓弧面的回波幅度最高，回波幅度不要超出屏幕，否則需要減小增益。（3）當(dāng)回波幅度達(dá)到最高時(shí)，保持探頭不動，在與試塊“0”刻度對應(yīng)的探頭側(cè)面作好標(biāo)記，這點(diǎn)就是波束的入射點(diǎn)2．前沿距離校準(zhǔn)：用刻度尺測量斜探頭的聲束入射點(diǎn)至探頭前沿的距離，即為斜探頭前沿距離入射點(diǎn)儀器和探頭的校準(zhǔn)3．折射角校準(zhǔn)（K值校準(zhǔn)）由于被測物的材質(zhì)和楔塊的磨損會使探頭的實(shí)際折射角與標(biāo)稱值有一些誤差。因此需要測定探頭的實(shí)際折射角。校準(zhǔn)步驟：（1）如圖將探頭放在CSK－1A標(biāo)準(zhǔn)試塊的適當(dāng)?shù)慕嵌葮?biāo)記上。（2）前后移動探頭，找到試塊邊上大圓孔的回波波峰時(shí)，保持探頭不動。（3）在試塊上讀出入射點(diǎn)與試塊上對齊的角度值，這個(gè)角度為探頭的實(shí)際折射角。（注：也可用小孔通過計(jì)算斜率校準(zhǔn)）4．聲速的校準(zhǔn)（1）先初步設(shè)定一大概的聲速值；（2）調(diào)節(jié)閘門邏輯為雙閘門方式；（3）將探頭耦合到一與被測材料相同且厚度已知的試塊上；（4）移動閘門A的起點(diǎn)到一次回波并與之相交，調(diào)節(jié)閘門A的高度低于一次回波最高幅值至適當(dāng)位置，閘門A不能與二次回波相交；（5）移動閘門B的起點(diǎn)到二次回波并與之相交，調(diào)節(jié)閘門B的高度低于二次回波最高幅值至適當(dāng)位置，閘門B不能與一次回波相交；（6）然后調(diào)節(jié)聲速，使得狀態(tài)行顯示的聲程與試塊實(shí)際厚度相同；

5．延時(shí)校準(zhǔn)輸入試塊厚度T、探頭前沿X、探頭角度，其它校準(zhǔn)步驟與單探頭校準(zhǔn)相同。

DAC距離—波幅曲線的繪制和應(yīng)用

距離一波幅曲線按所用探頭和儀器在試塊上實(shí)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Ⅱ區(qū)，判廢線及其以上區(qū)為Ⅲ區(qū)。

檢測示意圖試塊試塊試塊CSK-ⅠACSK-ⅢA距波曲線的繪制距波曲線在標(biāo)準(zhǔn)橫孔試塊（如CSKⅢA、CSKⅡA、CSKⅣA）等上實(shí)測繪制。先繪制參考線（φ1×6、φ2×40等），再按距波曲線靈敏度繪制三條線。面板曲線繪制面板曲線只繪制參考線（φ1×6、φ2×40等），工件較薄時(shí)，可用同一靈敏度繪制，工件厚度較大，示波屏上繪不下時(shí)，可分段繪制，不同厚度段用用不同的靈敏度，不同深度的缺陷按各段曲線靈敏檢測和評定。距波曲線的應(yīng)用調(diào)節(jié)基準(zhǔn)靈敏度按最大聲程處評定線對應(yīng)的波幅值調(diào)節(jié)基準(zhǔn)靈敏度。利用距波曲線評定缺陷級別波幅位于Ⅰ區(qū)的非裂紋類缺陷均有為Ⅰ級波幅位于Ⅲ區(qū)的缺陷均為Ⅲ級波幅位于Ⅱ區(qū)的缺陷按單個(gè)缺陷指示長度和多個(gè)缺陷累計(jì)長度評級7）、掃描速度調(diào)節(jié)和缺陷定位掃描速度調(diào)節(jié)方法深度法水平法試塊CSKIA、IIA、IIIA等缺陷定位深度法直射法：d-直接讀出;l=Kd一次反射法：d=2T-d`；l=Kd水平法直射法：l-直接讀出；d=l/K

一次反射法：l-直接讀出；

d=2T-l/K8）、缺陷定量缺陷幅度測定找出最大反射波位置，確定波幅所在區(qū)域缺陷指示長度測量II區(qū)以上缺陷6dB法—只有一個(gè)高點(diǎn)端點(diǎn)6dB法—有多個(gè)高點(diǎn)I區(qū)缺陷絕對靈敏度法（認(rèn)為有必要記錄時(shí)）

焊縫探傷中

各種情況缺陷回波的識別一、非缺陷回波的成因焊接接頭超聲波檢測比較難，其原因主要是探傷儀熒光上除了缺陷回波之外，還會出現(xiàn)大量的不是由缺陷引起的回波，使缺陷識別發(fā)生困難。除了儀器、探頭不良引起的雜波之外，由于焊接接頭存在余高、錯(cuò)邊、墊板等不連續(xù)結(jié)構(gòu)，聲波在這些結(jié)構(gòu)上發(fā)生不規(guī)則的反射、折射和波形轉(zhuǎn)換，即使焊縫中不存在缺陷，熒光屏上也會出現(xiàn)大量的反射信號，因此，沒有一定的經(jīng)驗(yàn)，要正確識別缺陷自然是比較困難的。

二、典型非缺陷回波的識別儀器雜波儀器電噪聲，當(dāng)靈敏度過高時(shí)，整個(gè)掃描線上出現(xiàn)跳躍的單峰信號，靈敏度降低后噪聲消失。探頭雜波：由于探頭吸收塊不良或楔塊設(shè)計(jì)不合理，在楔塊中形成的反射信號。無論探頭是否接觸工件，只要接上探頭，就在固定位置出現(xiàn)反射信號。耦合劑反射波：探頭折射角較大、探傷靈敏度又較高時(shí)，產(chǎn)生變形表面波，在探頭前方堆積的耦合劑上發(fā)生反射而產(chǎn)生反射信號。焊縫咬邊反射咬邊反射波一般出現(xiàn)在一次波和二次波前邊。探頭在焊縫兩側(cè)探測，一般都能發(fā)現(xiàn)。測量水平距離，其位置在焊縫邊緣處，用手指沾油輕輕拍打咬邊處，信號時(shí)顯跳動。焊縫表面溝槽反射一般出現(xiàn)在一、二次波位或稍微偏后，反射信號不很強(qiáng)，遲鈍。焊縫錯(cuò)邊在A側(cè)探傷時(shí)出現(xiàn)在一次波之前，似焊縫內(nèi)缺陷，但在B側(cè)探傷時(shí)探不到或水平距離在母材上。自動焊中的山字形波由于波型轉(zhuǎn)換形成的縱波聲速大約為橫波聲速的二倍，所以出現(xiàn)在底面和上表面橫波反射波的中間，形成山字波，易與未焊透相混淆。T=50mm左右的中厚板

若A點(diǎn)處焊縫表面不利于軸線聲束反射而只與下擴(kuò)散角范圍內(nèi)某部分聲束相垂直時(shí)，則得到較高的回波，其儀器提供的深度和水平距離卻錯(cuò)誤地被指示為C點(diǎn)。

單面焊墊板反射焊縫余高過寬過高

過高

過寬內(nèi)部未焊透產(chǎn)生的回波

中心裂紋層間未熔合根部未熔合根部裂紋夾渣氣孔氣孔各種缺陷包絡(luò)圖1、焊瘤反射波焊瘤反射波的識別與判定一般有如下幾個(gè)特點(diǎn)：1）波形尖銳、陡峭、清晰、波幅較高，與根部裂紋、未焊透相似，因焊瘤弧面總是能很好的將聲束收斂反射至探頭，所以探頭前后移動時(shí)，探頭在較大范圍內(nèi)移動均有反射，波型包絡(luò)線較寬，變化較平穩(wěn)。2)因焊瘤弧面對入射橫波的反射較復(fù)雜，在產(chǎn)生反射波的同時(shí)可能還會發(fā)生波型轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生變形縱波，變形縱波在根部焊縫反射波后出現(xiàn)的距離基本一定，探頭平行焊縫移動在很大范圍內(nèi)都有變形波信號，變形波位置恰好在二次反射波跨距的范圍內(nèi)，如果不注意識別，往往易判斷為缺陷的反射波。如下圖所示焊瘤及變形波

焊瘤反射波深度顯示值略大于母材厚度范圍，從兩側(cè)掃查，水平距離定位點(diǎn)相互交叉，用大角度探頭探測時(shí)，有時(shí)在反射信號最強(qiáng)時(shí)不是聲束軸線上的反射，而是聲束邊緣部分的反射。3）焊瘤反射的絕大部分位置是在平焊和平焊上爬坡部位，有時(shí)立焊也有，仰焊、橫焊部位出現(xiàn)較少。根據(jù)以上特點(diǎn)，尤其是反射波深度顯示值的特點(diǎn)，對焊瘤反射波是不難識別的。如下圖所示，在焊縫兩側(cè)探測，由單個(gè)尖銳反射波或顯示雙峰的反射波，一般幅度較高，聲程的深度均大于正常焊透時(shí)的聲程的深度顯示值。大徑焊口超聲波檢驗(yàn)根部反射波的識別與判定：焊瘤反射包絡(luò)圖2.內(nèi)凹反射波內(nèi)凹主要出現(xiàn)在水平固定焊口的仰焊或仰焊爬坡部位，主要是因?yàn)楦亢附訒r(shí)，電流太大或焊接運(yùn)條速度太慢，致使熔化的根部金屬在自重力作用下形成的，內(nèi)凹是一個(gè)圓弧型的曲面，對于超聲波的聲束入射的界面它是一個(gè)凸面，反射波時(shí)發(fā)散的，它與其它尺寸相近、埋藏深度相同缺陷的反射波相比，反射波較低，波形與未焊透相似。探頭前后移動探測時(shí)，其水平間距約為3~4mm，略大于對口間隙尺寸，其反射波的深度顯示值一般接近或略小于母材厚度在焊縫兩側(cè)探測，水平距離定位落點(diǎn)有一定間距，定位點(diǎn)不相互交叉，根部焊縫反射波出現(xiàn)位置偏向左側(cè)均有一個(gè)反射波顯示，其包絡(luò)波形比較圓滑。3.根部未焊透氬弧焊打底時(shí)焊縫根部未焊透缺陷比較少，但由于坡口加工不良，鈍邊太厚或一邊厚一邊薄，加上焊接電流太小，焊接操作方法不當(dāng)時(shí)，也會產(chǎn)生未焊透缺陷。由于未焊透存在有較規(guī)則的鈍邊，所以探測時(shí)有很強(qiáng)的端角反射波，探頭前后移動時(shí)，波形較穩(wěn)定，轉(zhuǎn)動或擺動探頭時(shí)，波形消失較快，焊縫兩側(cè)探測時(shí)水平距離定位落點(diǎn)有一定間距，約等于對口間隙。在焊縫兩側(cè)探測，有一個(gè)波幅較高反射波顯示，其位置在根部反射波出現(xiàn)的位置偏左一些。波形特點(diǎn)：波形單一，反射波幅度大，探頭平移時(shí)，波形較穩(wěn)定，動態(tài)反射波包絡(luò)面大且比較規(guī)范。4.根部未熔合對于根部鈍邊一側(cè)未熔合反射波的識別，在缺陷探測時(shí)，有一個(gè)波幅較高的反射波，在非缺陷側(cè)掃查時(shí)反射波幅較高，但是由于未熔合面與入射聲束角度的不同，有時(shí)反射波幅較小、甚至無反射信號（因?yàn)榉瓷湫盘柕穆暿瓷浣嵌葻o法傳播到探頭），此時(shí)容易與錯(cuò)口反射波相混淆，遇到這種情況時(shí)應(yīng)仔細(xì)觀察對焊接接頭的外錯(cuò)口表面情況，并進(jìn)行準(zhǔn)確的測厚分析，排除根部錯(cuò)口的的可能性，根部未熔合多出現(xiàn)在水平固定的仰焊位置，垂直固定的上坡口位置焊接接頭的根部位置。如圖所示在焊縫兩側(cè)掃查，反射波的水平定位點(diǎn)基本一致，在A側(cè)的反射波為二次聲程波，一次波的入射角度不易發(fā)現(xiàn)根部區(qū)域的未熔合（根部區(qū)域坡口角度的原因），一般情況下，未熔合反射面對于B側(cè)的反射波波幅高于A側(cè)，且深度定位基本相同。波形特點(diǎn)：波形單一，穩(wěn)定且尖銳，動態(tài)包絡(luò)面積較大。5.根部裂紋裂紋在焊縫中雖不常見，但它是一種最危險(xiǎn)的缺陷，在材料的可焊性差；焊接工藝選擇不當(dāng)時(shí)；或外界的焊接應(yīng)力較大時(shí)都容易產(chǎn)生裂紋，它多產(chǎn)生于根部的熔合線附近，探測時(shí)反射波強(qiáng)烈，因裂紋表面曲折，不光滑，反射波波腳較寬，且波峰常出現(xiàn)多峰現(xiàn)象。探頭平行移動時(shí)，波峰此起彼伏，擺動或轉(zhuǎn)動探頭時(shí)，波峰下降很快，波形沒有未焊透波形穩(wěn)定，從焊口兩側(cè)探測時(shí)，有較好的相似性，波形相似，缺陷波在水平線上的位置基本一致。如圖所示在焊縫兩側(cè)探測，水平定位時(shí)中心線位置均有反射波出現(xiàn)，反射波可能是尖銳的，或有多峰。波形特點(diǎn)：波形單一，波幅寬，反射波高度較大，呈鋸齒狀，有多峰，探頭移動時(shí)，時(shí)起時(shí)伏。動態(tài)呈多峰，包絡(luò)面反射波幅度變化較大。6.根部內(nèi)咬邊反射波單面焊雙面成型的焊接接頭不同于雙面焊的咬邊可以觀察到，便于判斷咬邊缺陷的反射波存在情況；一般情況下，咬邊缺陷反射波的位置出現(xiàn)在一次波的前端，若缺陷波幅較小，還可在焊縫一側(cè)觀察到根部焊道的附加反射波。當(dāng)探頭在焊縫兩側(cè)探測時(shí)，缺陷的定位基本一致，當(dāng)探頭平行焊縫移動時(shí)波幅有起伏變動，因?yàn)槭止る娀『敢н叾鄶?shù)不連續(xù)的。在焊道兩側(cè)均能觀察到焊透焊道的反射波，在A側(cè)還能觀察到左邊顯示的附加波。探頭前后移動時(shí)只顯示很小的垂直尺寸。咬邊反射波包絡(luò)波形兩側(cè)不相同。由于橫波入射角度的原因，有時(shí)在焊縫的一側(cè)反射波幅較小、甚至無反射信號。7.根部密集缺陷密集缺陷（多數(shù)情況下為密集氣孔）為一簇反射波，其波幅隨氣孔的大小、密集程度不同，當(dāng)探頭作轉(zhuǎn)角觀察移動時(shí)，會出現(xiàn)此起彼伏的現(xiàn)象。在焊縫兩側(cè)探測，均能觀察到一簇不規(guī)則的反射波，波形起伏變化