焊縫超聲波無損檢測中典型缺陷性質的波形識別

施鵬

（甘肅土木工程科學研究院有限公司 甘肅省蘭州市 730020）

1 前言

超聲波檢測技術在焊縫缺陷檢測中得到廣泛的運用，缺陷定位與定量已相當成熟，但在實際檢測中，以脈沖反射波來識別缺陷性質比較復雜和困難。根據對焊縫中典型缺陷的顯示特征進行波形識別，可以對常見缺陷進行定性。

2 檢測原理

超聲波探頭發射脈沖波到焊縫內，遇到兩側聲阻抗有差異的界面時部分聲波被反射，兩側聲阻抗有差異的界面一般為焊縫中的某種缺陷，分析反射回波的聲波幅度和位置等信息對缺陷定位和定量，識別缺陷反射回波的特點對波形分析后進行缺陷定性[1]。

3 典型缺陷及形成原因

（1）氣孔：氣孔是焊接過程中溶入焊縫金屬的氣體，在冷卻凝固之前來不及溢出而在焊縫金屬內形成的空洞。

（2）夾渣：焊縫金屬中殘留有外來固體物質所形成的缺陷。

（3）未焊透：母材金屬之間沒有熔化，焊縫金屬沒有進入接頭的根部所造成的。

（4）未熔合：焊縫金屬與母材之間，或焊縫金屬之間未完全熔化結合在一起的缺陷。

（5）裂紋：熱裂紋主要是由于焊接工藝不當和熱脹冷縮引起的；冷裂紋主要是有組織應力、殘余應力和焊接殘留的氫的作用等原因單獨或共同誘發。

4 反射回波特點及波形分析

（1）氣孔為內部為氣體的球形缺陷，因球形反射體導致反射回波發散，波幅不會很高。單個氣孔回波為獨立單峰，探頭移動即消失，密集氣孔回波呈簇狀，多角度掃查波幅變化不大[2]。

圖1 靜態波形

（2）夾渣為焊縫中存在其他金屬或非金屬雜物，因反射面不規則，有尖端粗糙處，超聲波會發生多次反射，反射回波波形較寬且不清晰，波峰粗壯，主峰兩側有毛峰，波形呈鋸齒狀，多角度掃查波峰多變。

（3）未焊透一般存在于焊縫中部和底部，因缺陷垂直于焊縫且有一定長度，反射回波波幅較高，平行移動探頭波形穩定，在焊縫兩側分別進行掃查得到回波波幅基本相同且波形形狀差異不大，探頭旋轉掃查波峰陡降。

（4）未熔合與未焊透不同，一般不存在于焊縫中間，反射回波波幅較高，平行移動探頭波形穩定，在焊縫兩側分別進行掃查得到回波波幅明顯高度不同且波形形狀差異大，有時另一側沒有反射回波。

（5）超聲波檢測對裂紋敏感性好，是檢測裂紋的重要手段，裂紋缺陷有波幅高、波形寬、多峰，波峰尖銳的特點，探頭旋轉掃查出現多峰錯動，交替出現最高峰的現象。

（6）缺陷靜態波形是在實際檢測中掃查到缺陷波時的最終形態，能直觀呈現缺陷波的形狀和波幅高度，也是通過反射回波波形識別缺陷性質的基礎[3]。

（7）缺陷動態波形是探頭移動時，缺陷反射回波將產生相應變化，不同性質的缺陷，反射回波波形變化也不同。掃查中發現缺陷波后探頭平行或旋轉掃查時缺陷波形狀和波幅高度的動態變化既反映了缺陷靜態波形的特點又補充了探頭移動與反射回波的變化過程，為判斷缺陷性質提供了更多依據。

圖2 波形的動態變化

5 結束語

超聲波檢測焊縫能直觀的確定缺陷的位置和當量大小，但是把抽象的波形鑒別為某種確定缺陷是一個復雜的工程，牢記并掌握焊縫典型缺陷波形對鑒別缺陷性質十分重要，是缺陷定性的基礎，在經歷長期的實踐經驗積累后才能對缺陷反射回波識別和缺陷定性更加準確。