超聲法檢測中通過反射波的特征判斷缺欠類型的應(yīng)用

冷豐冬 于濤 褚宏督

【摘 ?要】超聲波本質(zhì)上是一種固定的起伏波，是呆板的振動(dòng)在固體液體氣體中的傳播。掌握超聲波的本質(zhì)屬性，以及超聲波在固體液體氣體中的傳播特點(diǎn)，對于從事檢測工作的一線人員以及研發(fā)人員，提高發(fā)現(xiàn)并解決實(shí)際問題的成功率。不同的缺欠特征對應(yīng)反射波的特征不同，通過對模擬人工缺欠的反射波特征分析缺欠的性質(zhì)，在實(shí)際檢測過程中起到一定的指導(dǎo)作用。

【關(guān)鍵詞】缺欠;反射波特征;超聲波;缺欠特征

引言

利用超聲波檢測技術(shù)，主要是通過超聲波在材料中的傳播特征，如超聲波在穿過材料時(shí)能量會(huì)減少，在碰到聲阻抗不一樣的兩種材料接觸面時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射等。超聲波檢驗(yàn)與其他四種檢驗(yàn)方法最主要的區(qū)別在于對缺欠的定性，對于超聲檢驗(yàn)人員來說不是一件簡單事情，即使已取得超聲二級的人員來說同樣是一件困難的事，僅僅想通過對 GB/ T29711-2013《焊縫無損檢測超聲檢測焊縫中的顯示特征》附錄 C中反射體的 基本動(dòng)態(tài)波形的學(xué)習(xí)就能掌握該項(xiàng)技能是不可能完成的一項(xiàng)任務(wù)。因此作為超聲檢驗(yàn)人員來說就必須通過在工作的學(xué)習(xí)與積累中，根據(jù)制件的制作工藝、缺欠特性、缺欠波形和底波反射情況，來分析評估缺欠的性質(zhì)。

1 缺欠回波變化的影響因素

超聲檢測技術(shù)對缺欠定性評估，主要是依據(jù)波形信號的起波快慢，回波前沿的陡峻水平，及回波后沿下滑的快慢（下滑斜率）。波峰形態(tài)，回波占寬，以及滑動(dòng)探頭時(shí)缺欠回波的浮動(dòng)情況（波幅、位置、數(shù)目、形態(tài)等），還可以根據(jù)分析多回底波的數(shù)量、底波占屏大小程度損失情況，再根據(jù)缺欠在被檢制件中的位置、散布情況、缺欠的當(dāng)量情況（與反射率有關(guān)）、伸展情況，根據(jù)具體制件、材質(zhì)的特點(diǎn)和制作工藝等作出總結(jié)判斷，評估出缺欠的類型和性質(zhì)。

2 氣孔和反射波的特征

2.1氣孔的特征

通常情況下氣孔體積不是很大，表現(xiàn)為球形或橢球形。在氣孔中包含有氣體，主要是因?yàn)椋谑┖傅倪^程中熔池溫度過高吸收了大量的氣體或冶煉反應(yīng)中生出的氣體，在冷凝之前還沒來得及揮發(fā)出而存留在金屬焊縫內(nèi)造成孔穴。在焊縫中容易出現(xiàn)氣孔的位置一般位于引弧和熄弧處。

2.2反射波的特征

在焊縫中遇到氣孔時(shí)反射波反射頻率較高，并且振幅是因?yàn)榍驙罘瓷潴w所產(chǎn)生，所以，振幅一般不是很高。反射波波形分為兩種情況：第一種情況是一個(gè)氣孔發(fā)生的反射波，波的形狀為單個(gè)高峰，較穩(wěn)定，如圖2.1;第二種情況是密集氣孔產(chǎn)生的反射波，A型顯示為束狀密集型回波，如圖2.2。在特定范疇內(nèi)，緊密型回波，有時(shí)可辨別相鄰回波，有時(shí)不得辯別相鄰回波。當(dāng)探頭滑動(dòng)時(shí)，回波振度隨意的升高和下降，若彼此緊靠的回波可辯，則可覺察每個(gè)獨(dú)自的反射體信號，出現(xiàn)的波形如圖2.1。探頭稍一移動(dòng)，波形即消失。從不同方向檢測，可出現(xiàn)大概一致的反射波，單獨(dú)氣孔的缺欠當(dāng)量，沒有特殊情況下都小于同聲程。

3 夾渣和反射波的特征

3.1夾渣特征

夾渣是指存留在焊縫中的熔渣雜質(zhì)，一般呈體積狀，外形不規(guī)則，可能是線狀的、孤立的、成簇的，是典型的固體夾渣。夾渣中一般為非金屬夾雜物，金屬夾渣物是存留在焊縫中的外來金屬微粒，可能是鎢、銅或其他金屬。

3.2反射波的特征

夾渣的反射波，反射頻率不高，波幅普遍情況也很低。波峰為毛粗，主峰邊上有小峰。探頭移動(dòng)時(shí)，波幅變動(dòng)明顯。從各個(gè)方向探測時(shí)，當(dāng)量各不相同。夾渣的反射當(dāng)量，除特殊情況下，也不大于且不等于同聲程。圓狀?yuàn)A渣物回波呈現(xiàn)的信號，和圓狀氣孔呈現(xiàn)的回?fù)苄盘柸绯鲆晦H，條狀?yuàn)A渣物回波情況所表現(xiàn)出來的特征大多情況下，表現(xiàn)為鋸齒狀，并且振幅低，波形大多情況下表現(xiàn)為樹枝形狀，主要波峰邊上，伴有小波峰，如圖3.1。探頭轉(zhuǎn)動(dòng)，振幅有變化，在不同的方向檢測時(shí)，反射波振動(dòng)的幅度不一樣。

4 未焊透和反射波的特征

4.1未焊透特征

“焊工施焊的熔深”小于“板厚熔深”而造成的不同的部位叫做“未焊透”。主要是根部未焊透，即焊接搭接位置根部沒能全部熔透。未焊透有著相當(dāng)?shù)拈L度，沒有特殊情況下，會(huì)出現(xiàn)在起弧和熄弧的位置。未焊透出現(xiàn)的地方若以坡口型式為依據(jù)，沒有特殊情況下，會(huì)出現(xiàn)在焊縫中心、焊縫兩邊和焊縫底部。值得注意的是，未焊透是不是視為缺欠應(yīng)根據(jù)必要的技術(shù)規(guī)程或設(shè)計(jì)規(guī)定評估。

4.2反射波的特征

未焊透的反射波，反射頻率不低，反射振幅也不低。存在特定的延伸長度，并且有著不粗糙的反射體波形。因?yàn)橛刑囟ǔ叨龋掖嬗蟹€(wěn)定不變的位置，探頭沿著焊縫向前滑動(dòng)時(shí)，在儀器上顯現(xiàn)的超聲波形狀不會(huì)隨意變動(dòng)。當(dāng)從焊縫兩邊檢測時(shí)，能得到基本一致的反射波振幅。未焊透的反射當(dāng)量沒有特殊情況下，不小于且不等于同樣聲程。反射波形如圖4.1。

5 裂紋和反射波的特征

5.1裂縫特征

裂縫有一定的長度和深度，表面不平整。裂紋一般情況下出現(xiàn)在應(yīng)力集中的位置，如十字型接頭處。按裂紋的走向不同，可分為沿焊縫方向的裂紋和垂直于焊縫方向的裂紋。按產(chǎn)生原因分成熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋，熱裂紋可能出現(xiàn)于焊縫中、熔合區(qū)、近縫區(qū)，冷裂紋一般產(chǎn)生在熱影響區(qū)。

5.2反射波的特征

裂紋反射波反射頻率不低，當(dāng)檢測方向正合適時(shí)聲波振幅可以達(dá)到極大幅度。波形也較寬，且有多峰出現(xiàn)。探頭沿著焊縫方向或垂直于焊縫方向滑動(dòng)時(shí)，反射波持續(xù)存在。探頭擺動(dòng)時(shí)，多峰波交替呈現(xiàn)最大值，波峰有上下錯(cuò)動(dòng)形跡，浮動(dòng)角度較大。裂紋的缺欠當(dāng)量沒有特殊情況下，不小于且不等于一樣聲程。

6 結(jié)束語

無損檢測的準(zhǔn)確性和有用性，一方面在于所使用的方法和儀器可靠性，另一方面更主要的是在于檢測人員的理論掌握程度、工作經(jīng)驗(yàn)，以及綜合分析能力。通過對超聲波工作原理的正確理解，針對每一種缺欠類型歸納出反射波的特征，有助于檢測人員在后期的檢測工作中提高檢測準(zhǔn)確性，防止漏判錯(cuò)判。

（作者單位：山東廣信工程試驗(yàn)檢測集團(tuán)有限公司）