鋼結(jié)構(gòu)焊縫超聲波檢測對缺陷定性淺析

高險峰

（福建福船一帆新能源裝備制造有限公司，福建 漳州 363211）

隨著重工業(yè)制造的不斷發(fā)展，無損檢測方法得到了廣泛應(yīng)用。各種新型的檢測技術(shù)也在不斷更新。A型脈沖反射超聲波檢測方法在焊縫檢測的應(yīng)用較為普遍。對于其他檢測具有檢測周期短、檢測實施方便、檢測成本低等優(yōu)點，但也具有缺陷定性難、對檢測人員技術(shù)水平要求高等缺點，本文重點分析超聲波焊縫檢測中主要缺陷性質(zhì)的判定。

1 鋼結(jié)構(gòu)焊縫的分類

焊縫按照焊縫接頭型式的不同，主要可分為四種形式，包括對接接頭、角接接頭、搭接接頭、T型接頭。按照焊縫形式的不同又分為對接焊縫、角焊縫和組合焊縫。根據(jù)焊縫熔透情況又分為全熔透焊縫和部分熔透焊縫，全熔透焊縫一般主要應(yīng)用于受力要求較高的承重部位的連接。超聲波檢測廣泛應(yīng)用于全熔透對接焊縫和組合焊縫的內(nèi)部缺陷檢測及或部分熔透焊縫的熔深檢測等場合。

2 焊縫超聲波檢測的基本原理

超聲波檢測主要是基于超聲波在工件中的傳播特性，超聲波在通過材料時會產(chǎn)生能量損失，在遇到聲阻抗不同的異界面時會發(fā)生反射、折射、波型轉(zhuǎn)換等物理現(xiàn)象。當采用A型脈沖反射超聲波對焊縫進行時，波束從鋼板進入焊縫，如遇到焊縫中的缺陷會反射回來，通過探頭的接收顯示在示波器上，當遇到不同形狀、不同取向的反射體時，反射回來的聲能會各不相同，在示波器上顯示不同的波形，檢測人員可根據(jù)經(jīng)驗對不同的波形、反射體的位置、指示長度、當量等分析反射體的性質(zhì)。

3 超聲波檢測對焊縫缺陷定性原理

如何判定缺陷，在超聲波檢測之前必須做好以下功課，首先要知道被檢工件的規(guī)格、材質(zhì)、壁厚；其次要了解焊縫及坡口的結(jié)構(gòu)，是否存在不等厚、錯邊等，若能更深入了解焊接工藝知識將更有利于我們對缺陷的判定。

3.1 氣孔（圖1）

圖1

氣孔，主要是指在進行焊接工作的過程中，焊接熔池處于高溫狀態(tài)，吸收了過量的氣體或是相應(yīng)的冶金反應(yīng)氣體，而在實際的冷卻過程中，又不能在凝聚前將其中的空穴進行逸出，其中的空穴主要是在焊縫金屬內(nèi)形成的，大多表現(xiàn)為球型或是橢球形。氣孔主要被分為單個氣孔和密集氣孔。單個氣孔回波高度較低，波形較穩(wěn)定，從各個方向進行檢測，反射波幅大致相同，若探頭稍移動，其反射波就會消失。密集氣孔為一簇反射波，其波高主要是由氣孔大小而決定的，當探頭作定點轉(zhuǎn)動時，會出現(xiàn)此起彼落的現(xiàn)象。氣孔在焊縫的各個位置都有可能存在。

3.2 夾渣（圖2）

圖2

夾渣，其主要是指在進行焊接操作后，焊縫金屬內(nèi)所殘留的金屬夾雜物或是熔渣，其中熔渣表現(xiàn)出不規(guī)則的特點。夾渣主要分為點狀夾渣和條狀夾渣。點狀夾渣的回波信號與點狀氣孔相類似。條形狀夾渣回波信號多呈鋸齒狀。它的反射率低，一般波幅不高，波形呈樹枝狀，主峰邊上有小峰。將探頭平移時，波幅高度有變動，從各個方向檢測，反射波幅高度不同。夾渣在焊縫的各個位置都有可能存在。

3.3 未焊透（圖3）

圖3

未焊透，其主要是指在進行焊接的過程中，其對應(yīng)的接頭部分出現(xiàn)金屬沒有完全融透的情況，在一般情況下，其主要出現(xiàn)在焊縫的中心線上，表現(xiàn)出一定的長度。在進行探傷的過程中，將探頭平移，未焊透的波形主要表現(xiàn)出相對穩(wěn)定的形式，如果是在焊縫的兩側(cè)進行探傷操作，能夠有效實現(xiàn)對兩條大致相同的反射波幅的獲取。

3.4 未熔合（圖4）

圖4

就未熔合來說，它主要是指填充金屬沒有和母材熔合在一起的情況，或是指填充金屬層和金屬層間沒有熔合的情況，未熔合通常出現(xiàn)在焊縫邊緣坡口位置，當超聲波垂直入射到其表面時，回波較高。將探頭進行平移時，其對應(yīng)的波形相對穩(wěn)定，在對其兩側(cè)進行探測時，所對應(yīng)的反射波幅表現(xiàn)出不同，甚至一些時候，僅能夠從一側(cè)進行探測，有時從一側(cè)由一次波檢出，從另一側(cè)由二次波檢出，如果檢測方法和探頭角度選擇不當，就有可能漏檢。

3.5 裂紋（圖5）

圖5

裂紋，主要指在進行焊接的過程中，對應(yīng)的焊縫或是母材的熱會對區(qū)域或是局部內(nèi)造成影響和破壞、導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)的過程，這種情況也可能出現(xiàn)在焊接后，根據(jù)應(yīng)力的不同，裂紋形成的方向和位置也會不同，在一般情況下，縱向裂紋的回波率相對較高，對應(yīng)的波幅相對較寬，并且會伴隨多個波峰的出現(xiàn)。在這種情況下，在將探頭進行移動時，會連續(xù)出現(xiàn)對應(yīng)的反射波，而且其對應(yīng)的波幅也有所變動。在探頭轉(zhuǎn)動時，波峰也會表現(xiàn)出上下移動的現(xiàn)象。橫向裂紋在焊縫的位置通常與超聲波的波束鏡面反射小，其反射波非常低，移動探頭時，其反射波會消失。

4 超聲波檢測對缺陷定性的驗證

為了論證本文觀點，筆者采用UT在檢驗實踐中抽取大樣數(shù)據(jù)進行比對驗證，先采用UT對缺陷性質(zhì)判定并記錄，再經(jīng)射線檢測或氣刨對結(jié)果進行驗證并統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果見表1。

由表1數(shù)據(jù)比對可見，UT對缺陷的定性還是較高的可靠性。同時實驗結(jié)果也注意到，少量類同缺陷如氣孔和圓形夾渣、焊縫根部縱向裂紋與未焊透、坡口面未熔合與裂紋等相似性較高，對判定造成了一定干擾，但往往這類容易混淆的缺陷類型的危害性質(zhì)也基本相當。

表1

5 結(jié)語

綜上所述，UT人員的經(jīng)驗和技能水平，對缺陷的精準判定顯得尤為重要。 UT技術(shù)的缺陷定性問題一直是比較困難的，雖然經(jīng)過了無損檢測前輩們的不斷努力，總結(jié)出了許多有價值的經(jīng)驗，但是仍然存在一定的不確定性，還需要不斷地探究摸索、總結(jié)經(jīng)驗。本文就這一問題進行了粗淺的分析，希望拋磚引玉，使焊縫UT缺陷定性問題得到更多的關(guān)注探討，使該種技術(shù)對缺陷的定性有更成熟的經(jīng)驗。