基于超聲波的壓力機未熔合探傷檢查研究

摘 ?要：結合現有的技術體系來看，超聲波探傷是一種較為重要的金屬損傷探傷技術，在實際應用中的范圍較為廣泛，尤其是在一些管道工程的焊縫檢測工作中，其應用優勢更為明顯。但是在實際工作中，超聲波探傷技術也很容易受到各方面因素的影響，在一定程度上會影響具體檢測工作的準確性，所以也會給其測定結果帶來一定的影響。本文對某壓力機未熔合部位超聲波探傷項目進行了簡要分析，希望可以給其他相類似工作的開展提供一些參考。

關鍵詞：超聲波;探傷檢查;壓力機

中圖分類號：TG441.7 ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）12-0152-03

Abstract：According to the existing technical system，ultrasonic testing is an important metal damage detection technology，which has a wide range of practical applications，especially in the weld detection of some pipeline projects. However，in practical work，the application of ultrasonic flaw detection technology is also vulnerable to various factors，to a certain extent，it will affect the accuracy of the specific detection work，so it will also have a certain impact on the results of its measurement. In this paper，the project of ultrasonic flaw detection for unfused parts of a press is briefly analyzed，hoping to provide some reference for other similar work.

Keywords：ultrasound;flaw detection;press

0 ?引 ?言

超聲波無損探傷檢查可以實現較長的距離的檢查，可以探傷的區域也較深，同時探傷所用設備運行速度快，重量輕，所以為很多探傷工作的開展帶來了相應的便利。在正常情況下，超聲波探傷并不需要準確判斷出缺陷的類型和具體性質，但是對于一些承重結構來說，則需要較為詳細的判斷，本項目的壓力機即屬于此類型。本項目對于探傷人員的理論知識和實踐經驗都有著較高的要求，需要對材料的力學、化學以及聲學等方面的性能有足夠的了解，同時也要了解材料的焊接性能以及熱處理知識，這樣才能掌握具體波形產生規律，識別缺陷，找到可行的依據和標準來進行判斷。在本項目中，經過總結和分析可以確定，超聲波無損探傷有著良好的使用效果，可以在其他同類型項目中推廣使用[1]。

1 ?項目概況

本項目為對壓力機進行的無損檢測探傷項目。在本項目中，最有參考價值的內容為針對K型和U型坡口的焊縫探測處理。在以往的超聲波探傷工作中，其流程如下：應用超聲波對角焊縫進行測量，之后移動探頭找到缺陷的前后、左右、環繞和轉角，上述步驟的操作方式和對接縫缺陷查找基本相同。但是需要注意的問題是，如果超聲波主聲束和角焊縫坡口在垂直角度時有最強烈的反射訊號，此時沿角焊縫方向進行平移，則未熔合缺陷的反射波并不會出現任何變化。此時將探頭前端固定下來，讓主聲束旋轉呈α角，則反射波就會出現減弱，探頭轉動與反射波變化如圖1所示。

在本次測量工作中可以發現，未熔合的缺陷坡口的直段邊緣，K型坡口的缺陷深度在整體角焊縫當中處于邊緣位置，半U型坡口的缺陷深度則在根部，K型坡口和U型坡口分別如圖2和圖3所示，該現象也在多次返修過程中得到了證實。

2 ?檢測難點

應用超聲波檢測對角焊縫未熔合位置進行判斷需要結合如下規律：根部的未熔合區域與焊縫底角反射強度和位置較容易形成混淆，需要探傷工作人員有相應的實踐經驗，做好判斷。除此之外，探傷面的選擇中，即使是應用斜探頭橫波檢測長度為50%的焊縫，也需要應用100%的檢測，如果僅僅取50%檢測，則很容易出現漏檢問題，所以需要兩個檢測人員互相進行復檢，重點檢測可能存在缺陷和遺漏的位置。檢測過程中，可以應用短前沿斜探頭，檢測波上使用一次波，這樣可以大大提高檢測準確率[2]。

超聲波無損探傷檢查工作需要遵循一定的技術標準來開展。舉例來說，操作人員在具體檢查方式的選擇上，需要對所檢查的物體有足夠的了解，研讀圖紙和技術規范。另外，也需要以圖紙要求的檢測標準為基礎，尋找合適的方法提高查找效率。

超聲波無損探測處理也需要基于理論支持。舉例來說，其需要用作全熔透焊縫，所以需要按照相應的比例進行抽檢。超聲波無損檢測的使用還需要在局部焊縫的探測過程中注意較多的因素，如果在檢測過程中存在無法檢測的問題，則需要增加探測長度，如有需要，還需要對該部位進行100%探傷[3]。

3 ?檢測過程與結果

3.1 ?檢測方法

3.1.1 ?縱波雙晶直探頭6dB法

在對鈍邊的寬度進行測量的過程中，可以應用聲束帶橫過缺陷部位進行掃描檢查，之后將鈍邊前端和末端的回波加以記錄。之后在附近移動探頭，使鈍邊前端的回波達到最大值，將探頭向后移動，從而使回波下降到6dB，在這種情況下，可以確保在聲束前部邊緣的基線上，將聲程點顯示出來，因而可以確定缺陷的前部邊界。同理，如果可以應用缺陷后端邊界來標出，則需要將鈍邊的后端回波達到最大波幅，之后即可用聲束的后部邊緣來再現上述過程。在這樣的檢測步驟下，鈍邊的前邊界和后邊界距離等同于鈍邊寬度[4]。

在該檢測項目中，有以下幾點需要工作人員重視：雙晶直探頭的選擇上，需要結合翼板的實際情況進行選擇，其中翼板的厚度是最為重要的一項參數。雙晶探頭探測可以有效地克服單直探頭檢測中鈍邊寬度大小對邊界測量所造成的影響，舉例來說，在正常情況下，單直探頭對于短鈍邊的測量，其結果大多會偏大，而長鈍邊的結果則大多偏小。在本項目中，所應用的雙晶直探頭在鈍邊尺寸為0.5cm以上時，則不會受到影響，可以很好地保證測量精度。

3.1.2 ?橫波缺陷尖端回波法

在一束超聲波到達缺陷時，即可在缺陷的端頭收到一個回波。在橫波缺陷尖端回波方法當中，缺陷的高度確定是結合缺陷末端所得到的峰值回波過程中探頭所在的位置上聲程距離以及探頭所形成的折射角度確定的，該數值用幾何方法確定。總體來看，橫波缺陷尖端回波法在當前的測量工作中有一定的優勢，誤差較小，適用性廣泛，并且測量精度高，可以在很多不同類型測定工作中使用。

在超聲波未熔合部位的缺陷檢測工作中，如何選擇探頭K值也是一個重要問題，經過實踐對比以及分析最終確定，檢測K型坡口角焊縫缺陷的斜探頭，K值以2為最優，1.8～2.2之間都可以取得，具有較好的應用效果[5]。

在半U型坡口角焊縫缺陷的斜探頭上，K值可以取2.5，在2.2～2.6之前都有較好的準確率，每個探頭測量K值都需要保證0.1的精度，如在檢測中發現復核探頭K值的變化在0.1以上，則需要進行校正，再重新使用。找未熔合部分也可以在直探頭檢測，從未熔合部位的產生原因來看，角焊縫直段的母材厚度較大，焊接過程中會產生較為嚴重的缺陷，而坡口的另一側的母材厚度較薄，所以散熱速度慢，和焊條很容易熔合在一起，在該部位是不容易出現未熔合缺陷的。

3.2 ?結果分析

在本壓力機檢測項目當中，對于檢測過程中發現的鈍邊超標位置進行了一定的修補。在修補工作中，將兩種方法測得的檢測結果以及實際缺陷進行了比較和總結，確定了其誤差可以控制在較小的1mm范圍內，最終可以確定，上述兩種方法都可以用于鈍邊寬度的判斷和測量。

在對焊接性能進行超聲波檢查之前，需要從多個方面做好準備工作。舉例來說，氣孔檢查、夾渣檢查以及裂縫檢查等等。下面對這幾項檢查內容進行總結：

（1）氣孔檢查在焊接檢查工作中處于基礎地位。在人們的認識中，單一氣孔上的回波高度較低，同時波形都為單峰，可以保證較高的穩定性，并且可以實現多個方向的探測。這樣得到的反射波是大體相同的，然而稍微移動探頭就會消失。除此之外，氣孔檢查過程中，集氣孔也會產生反射波，并且也會隨著氣孔的縮減而出現一定的變化。探頭在以定點的形式運行時，也會出現一定的波動，其最常見的原因是焊材并沒有按照相應的溫度進行烘干，從而導致了焊條表皮變質和脫落的問題。需要注意的是，焊芯的銹蝕問題沒有經過徹底清理，同時人工焊接過程中產生了較大的電流，所以在氣孔檢驗過程中，操作人員需要對上述問題予以重視。

（2）夾渣檢查對于超聲波無損探傷檢查相當重要。多數情況下，點狀夾渣內回波信號是鋸齒開關，所以波幅有限。另外，條狀夾渣上波形時常會出現樹枝狀，而且主峰邊緣有其他小峰且探頭平移波幅出現變化，操作人員對其展開檢測時能夠發現，從多個方向檢測時反射波都不一樣，簡單地說，這種缺陷出現的關鍵原因在于，焊接電流較小或是速度太快以及熔渣未及時浮起，并且焊縫邊緣處理不徹底，為此，操作人員需要采用標準的焊接電流以及合理選取運條方向和焊接速度，不斷提高超聲波無損探傷檢查的運用效果。

（3）裂縫檢查屬于焊接質量中超聲波無損探測檢查的關鍵環節。一般情況下，裂縫中回波高度會很大，且幅度很寬，而且會產生多峰的現象，但當探頭移動時，反射波一般會產生持續變化。另外，在探頭運行后，裂縫的波峰一般會產生上下錯動的現象。值得注意的是，裂縫是一種十分危險的情況，該問題的存在不但會影響焊接接頭的質量，并且還會導致應力過度集中，這也是導致結構開裂的重要原因。因此，工作人員在檢查裂紋的時候，一定要提升焊條和焊劑的堿性，配合必要的預熱保溫措施，并使用科學的焊接順序以及增加焊縫收縮過程的自由度，使焊接質量中超聲波無損探測檢查處理效率不斷提高。在本項目設施檢測工作中，超聲波無損探傷檢查的運用得到了高度關注。操作人員需要全面掌握超聲無損探傷檢查的相關內容，進而在此基礎上通過實踐工作的合理使用，促使超聲波無損探傷檢查總體質量的提升。

4 ?結 ?論

結合上文所述，我們不難發現，超聲波探傷檢測技術的優勢是非常明顯的，不僅檢測效率和準確率高，同時檢測設備較為輕便，所以應用越來越廣泛，但是在具體的檢測工作中需要我們做好如下措施，這樣才能從根本上提高超聲波檢測工作：

首先，在工作中需要確認工作人員的檢測操作資格，確保檢測人員的操作能力和檢測水平，從根本上杜絕探測誤差的出現;其次，對所應用的超聲波探頭進行必要的定期檢驗和校準，這樣才能不斷提高檢測準確率，保證合理性;在具體檢測工作中，也需要及時檢驗波幅曲線，控制探傷距離，提高探傷準確率;最后，需要選好材料的耦合劑。總之，超聲波探傷技術是當前針對金屬材料進行無損探測的重要技術，在工作中需要從多個方面采取措施進行總結，分析可行質控要點。本文結合某壓力機超聲波無傷檢測項目對該技術進行了分析，希望對業界有所助益。

參考文獻：

[1] 段宏偉，張德智.棒材超聲橫波檢測時缺陷反射回波的識別 [J].中國科技投資，2013（18）：155.

[2] 虞雪芬，戈浩，金南輝.基于回波信號的縱橫波幅度相對量的缺陷性質判定 [J].無損檢測，2015，37（11）：60-63.

[3] 牛志遠，姜超.金屬焊縫超聲波橫波探傷缺陷回波信號的研究 [J].建材發展導向（下），2017，15（11）：50.

[4] 趙新玉，剛鐵，張碧星.基于平底孔反射體的雙晶直探頭測量模型 [J].物理學報，2008（8）：5049-5055.

[5] 李鵬頻，李江，劉貴吉，等.雙晶聚焦縱波相控陣檢測系統在雙相不銹鋼管線中的應用 [A].海洋工程論文集 [C].中國造船工程學會，2014：9.

作者簡介：周媛（1989.02-），女，漢族，江蘇武進人，助理工程師，本科，研究方向：質量檢測。