超聲波檢測Y型節點打底層焊道異常信號研究

陳柳　陳志強

摘要：對超聲波檢測獲取的異常信號分析是缺陷定性的主要手段。裂紋缺陷是焊接過程經常出現和最嚴重的缺陷之一，在所有標準和規范里都嚴禁存在。文章通過對Y型全熔透焊縫采用FCAW-CO2焊接方法的焊接過程質量進行了多角度和多手段的綜合評價對比，確定了異常信號缺陷的性質和優化了無損檢測工藝參數。

關鍵詞：超聲波檢測；異常信號；Y型全熔透焊縫；缺陷定性；打底層焊道縱向裂紋 文獻標識碼：A

中圖分類號：TG441 文章編號：1009-2374（2016）34-0022-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.34.011

超聲波檢測是船舶建造和焊接質量控制的主要手段，不僅一定程度上確保了船體結構的焊接質量滿足檢驗規范的要求，同時也對焊接工藝的改進和質量的提高起到了信息反饋的作用，因而獲得了廣泛應用。

隨著國產新型船舶液貨艙的船體結構關鍵節點形式（見圖1）的焊接質量的控制，根據焊接方式（FCAW+CO2+反面陶瓷襯墊）不僅需對焊后完工焊縫進行100%的外觀目視檢查，并且貨艙面關鍵節點全熔透焊縫還需進行100%超聲波檢測以及貨艙面焊縫100%磁粉檢測。在超聲波檢測過程中發現的異常信號如評定為裂紋缺陷，不論當量大小必須判定為不合格缺陷并采取有效手段消除。根據檢測標準JIS Z3060標準和檢測板厚度（19.5mm）主要采用5P10X10A70橫波探頭進行超聲波檢測。在檢測過程中打底層焊道斷續檢測出連續的回波信號，深度為18～21.9mm。通過5P10X10K2和5P10X10A45進行反復驗證，異常信號的埋藏深度為18～23.4mm。異常信號都是直射波檢測到的而非一次反射波，如此判定異常信號的埋藏深度超出了厚度范圍延伸到了背面加強高內近4mm。通過異常信號獲取聲程、水平距離和深度的信息以及焊縫外觀、裝配間隙進行模擬，缺陷在焊縫橫截面上的分布見圖2所示。由于超聲波檢測出打底層焊道出現異常信號的數量較多，因此評定異常信號的性質成為試驗的關鍵。

1 超聲波檢測的異常信號定性分析

根據檢測規格19.5mm和檢測規范，主要采用5P10X10A70橫波探頭對焊縫進行檢測，由于結構根據檢測的異常信號，采用5P10X10K2和5P10X10A45進行驗證，獲取的異常信號數據見表1。通過焊縫取形和超聲波獲取的數據模擬，異常信號的分布見圖2所示。異常信號位于打底層焊道中心位置，貫穿整個焊道其高度為5.2mm，垂直偏斜角度為37.5°～40°，沿焊縫軸線分布平面型，并結合異常信號包絡圖3，初步判定為軸向縱向小裂紋。

2 超聲波檢測異常信號的宏觀驗證

超聲波檢測到的異常信號驗證主要包括磁粉檢測或滲透檢測和剖傷后宏觀目檢。磁粉檢測包括Y1-P型便攜式交流磁軛探傷儀和A1-30/100靈敏度試片以及采用水基磁懸液連續法。滲透檢測采用溶劑去除型著色滲透劑系列及SBS-3靈敏度試塊。

根據超聲波檢測定位分析，異常信號應是延伸和貫穿打底層焊道，但是采用磁粉或者滲透進行檢測驗證，卻沒有發現缺陷痕跡。仔細觀察，原來打底層焊道反面被填充了新的焊道，而不是原始焊道成形，因此按照超聲波定位的深度采用刨除填充焊道，其缺陷宏觀特征如圖4所示。其缺陷形貌沿焊道軸線方向擴展的縱向裂紋，呈鋸齒狀錯開，斷口顯示氧化色。

3 打底層焊道缺陷宏觀對比試驗

為了驗證超聲波檢測判定的異常信號缺陷貫穿打底層焊道，對采用相同焊接工藝和節點的焊縫進行打底層焊道反面首先進行目視檢查并找到疑似裂紋區域（見圖5），然后采用著色滲透法進行驗證試驗（見圖6）。可以看出，裂紋缺陷分布于焊縫軸線方向，并且向焊道內延伸，顯像痕跡說明缺陷開口較深。斷面剖傷缺陷成平面型，貫穿打底層焊道約為6mm。

4 結語

通過現場試驗和大量的試驗數據積累及分析，可以判定超聲波檢測到的異常信號為打底層焊道縱向裂紋缺陷。表1的數據分析可以看出，采用5P10X10K2探頭檢測打底層焊道縱向裂紋靈敏度最高。包絡圖數據和表1的5P10X10K2的數據可以得出缺陷的高度為5～6mm，并貫穿打底層焊道。試驗數據和驗證性試驗為無損檢測人員優化檢測工藝和判定打底層裂紋提供了參考依據。

參考文獻

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作者簡介：陳柳（1999-），女，黑龍江哈爾濱人，衡水第一中學在校學生，研究方向：無損檢測；陳志強（1970-），男，黑龍江哈爾濱人，河北大學質量技術監督學院講師，碩士，研究方向：無損檢測及焊接。

（責任編輯：黃銀芳）