鋼制焊縫熔合深度超聲波檢測可行性研究分析

李陽

摘 要：未焊透焊縫的熔合深度超聲波檢測一直以來都是焊縫超聲波檢測的難題，由于其沒有專業的檢測標準依據，造成檢測無據可依，本文根據企業的實際需要，參照全焊透焊縫超聲波檢測標準，制定未焊透焊縫熔合深度的超聲波檢測工藝，通過理論分析，來研究分析此超聲波檢測工藝的可行性。

關鍵詞：焊縫；超聲波；未焊透

超聲波檢測是鋼制焊縫無損檢測方法中最常規的檢測方法，是焊接質量保證的重要環節。對于中厚板焊縫中存在的裂紋、未熔合、等危害性缺陷超聲波檢測靈敏度加高。而縱觀鋼制焊縫超聲波檢測方法工藝、標準都是針對全熔透焊接，但在世界生產中，很多重要的焊縫由于工件結構原因或工藝要求，無法進行全熔透焊接，只需達到一定的熔合深度即可，但這些焊縫也需要質量保證，超聲波檢測是最簡便、行之有效的方法，由于缺乏相應的檢測標準，大部分企業自開門路，參照全熔透焊縫檢測標準，對未熔透焊縫的熔透深度及其在深度范圍內熔合金屬質量進行超聲波檢測，本文即對此檢測工藝的可行性進行研究分析。

1.超聲波檢測方法

超聲波檢測目前主要采用脈沖反射法，就是把超聲波脈沖發射到被檢工件內，通過觀察來自工件內部或底面反射回波的情況，來對工件檢測的方法。其中缺陷反射法是脈沖反射法最主要的一種檢測方法，它是根據儀器的顯示屏上是否存在缺陷回波及回波顯示情況對工件質量狀況進行判斷的方法。其應用廣泛，靈敏度高，但受工件中缺陷的大小、方位及內含介質影響較大，本文即采用此方法進行檢測。

2.檢測用試板的制作

焊縫熔合深度的超聲波檢測屬于非標準的檢測方法，所以需要制作相似的試板進行對比檢測。以最基本的平板對接焊縫為例，采用40mm厚鋼板，試板面積400×400，坡口深度與角度根據實際工件進行設定。

首先應制作2塊試板，一塊是無缺陷全熔透焊接試板，一塊是預埋缺陷的未熔透試板。試板的焊接應以實際檢測工件的焊接工藝進行焊接，如試板的開坡口角度、深度，焊接時焊接電流、電壓、速度以及焊絲的選擇都應與實際相同。預埋缺陷的試板，缺陷預埋位置應為焊接時易出現缺陷的位置，同時超聲波可檢測到位置。

3.檢測工藝的制定

3.1檢測標準的選擇

超聲波檢測不能沒有標準依據，雖然沒有專門針對未焊透焊縫的超聲波檢測標準，但可以參照全熔透焊縫超聲波檢測標準對未焊透焊縫在熔合深度范圍內熔合金屬進行檢測。本文以最常用的鋼制焊縫超聲波檢測標準GB/T11345-1989為例，參照檢測等級為B級，驗收等級為Ⅱ級。

3.2距離-波幅曲線制作（DAC）

以GB/T11345-1989標準為依據，以φ3橫通孔作為反射體制作距離-波幅曲線，根據試板的厚度制作判廢線、定量線、評定線三條曲線。

3.3探頭參數的選擇

超聲波探頭的K值或角度選擇應根據板厚、試板開坡口的深度、角度來選擇，應盡量能掃查到整個焊縫截面，超聲波主聲束應盡量能與易產生的主要缺陷垂直。探頭的頻率選擇應根據板厚、鋼板材質進行選擇。

3.4檢測條件的選擇

3.4.1檢測區域的確定

檢測區域的寬度應是焊縫本身及其兩側熱影響區域，熱影響區域一般相當于熔合深度的30%，這個區域一般最小為5mm，最大為10mm。（如有標準規定，以標準為準）

3.4.2探頭移動區域的確定

探頭移動區域應清除焊接飛濺、鐵屑、油垢及其他雜質。檢測平面應平整，便于探頭的掃查，其表面粗糙度Ra值應小于或等于6.3μm，一般應進行打磨至光滑。

（1）采用一次反射法檢測時，探頭移動區域應大于或等于1.25P：

P=2KT或P=2Ttanβ

式中：P跨距 mm；T母材厚度 mm； K探頭K值； β探頭折射角（0）

（2）采用直射法時，探頭的移動區域應大于或等于0.75P。

3.4.3檢測時機的確定

焊接接頭區域的危害性缺陷，特別是延遲裂紋，是焊接件在焊后冷卻到室溫時所產生的裂紋，有的具有延遲現象，它并不是在焊接件焊后立即產生，通常是在焊后數小時或者更長時間產生。而檢測必須在延遲裂紋產生后進行，因此，把握好焊后的檢測時機，防止延遲裂紋的漏檢時十分重要的。

對于未焊透焊縫，更是需要等待一段時間進行檢測，但如果焊接接頭很厚，剛度和焊接應力比較大及對有延遲裂紋傾向的材料，焊后實施檢測的時間應適當延長。

對于本次試板焊接接頭的檢測，檢測時機一般規定在24小時以后。如果焊縫需要返修，其規定也適用于返修焊縫的檢測。

3.5試板的檢測方法

如圖所示，圖示陰影部分為焊接區域，缺陷為預埋缺陷。根據規定的焊縫熔合深度及坡口角度，選擇合適K值得探頭，采用單面雙側檢測方式，利用直射法：探頭圖示位置1，及一次反射法：探頭圖示2位置，對此焊縫進行檢測，圖示1位置可確定焊縫熔合深度h，圖示位置2可以確定缺陷位置參數，再根據缺陷回波波幅在距離-波幅曲線的區域，參照GB/T11345-1989對此缺陷進行評級，進而判定此缺陷是否符合標準，如果檢測結果與所做試板的實際熔合深度及預埋缺陷的深度、長度、水平位置（以上參數已知）相符，即說明此檢測工藝可行。

4.總結

雖然理論上是可以實現焊縫熔合深度的超聲波檢測，但由于焊縫為焊透，其根部的反射回波較多，較之全熔透試板的根部反射回波較復雜，在熔合深度的判斷上會有一定的誤差，所以檢測此類焊縫時，應多加注意其焊接工藝及工件結構，在檢測存在分歧時，應以其他檢測方法加以輔助，進行補充檢測。

參考文獻：

[1]鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果分級 GB/T11345-1989

[2]全國鍋爐壓力容器無損檢測人員資格考核委員會編.超聲波探傷.中國鍋爐壓力容器安全雜志社

[3]遼寧省特種設備無損檢測人員資格考核委員會編.超聲波檢測.遼寧大學出版社