對接焊縫超聲探傷技術分析

陳斌

（江蘇常州鐵道高等職業技術學校，江蘇 常州213011）

1 概述

超聲波無損探傷（NDI），是超聲無損檢測技術的一種發展與應用，具有穿透能力強、設備簡單、使用條件和安全性好、檢測范圍廣等根本性的優點，加上壓電復合材料、數字信息化處理技術和計算機模擬等高新技術的應用，檢測設備由最初的模擬機，到現在應用最廣的智能數字機，再到超聲檢測新寵相控陣設備，檢測技術不斷提高，工件內部缺陷的呈現形式越來越清晰、直觀、精準。本文通過基礎的A型脈沖波形顯示檢測原理，分析焊縫內部缺陷的超聲檢測技術要點。

2 探傷表面的確定

在焊縫檢測中，由于焊縫余高的影響及焊縫中存在的缺陷往往與檢測面近于垂直或形成一定角度，所以一般采用斜探頭超聲波傾斜入射到焊縫內部的檢測方法，即在焊縫的兩側分別對焊縫進行超聲檢測。檢測面包括檢測區和探頭的移動區。

GB/T11345-2005《鋼焊縫手工超聲檢測方法和檢測結果分析》和JB/T4730.0《鍋爐、壓力容器及壓力管道無損檢測第三部分：超聲檢測》中規定，采用一次波法（二次波法）檢測時，探頭移動區應大于1.25P，其中P=2KT。圖1 所示。因此，根據所選擇的探頭K值及被檢測的板厚T，計算好焊縫兩側探頭移動的寬度，清理移動范圍表面的飛濺、銹圬等雜物，確保超聲探傷進行。

圖1

圖2

3 焊縫中缺陷位置的確定

斜探頭檢測，缺陷肯定是在探頭前下方，即探頭前水平距離L表面下深度h 的地方。

3.1 如果是一次波找到的缺陷，從數字機上可直接讀出缺陷的位置，如圖2：深度h 和缺陷在檢測面上的投影到探頭前的距離L：

h=H L=L1-b

3.2 如果是二次波找到的缺陷，根據圖2 的三角函數關系可知：

h=2T-H =L2-b

其中，H——深度讀數；L1、L2——探頭入射點到缺陷在檢測面上投影位置的水平距離讀數；b——探頭的前沿值，即探頭入射點到探頭前邊緣的尺寸。

4 缺陷大小的確定

4.1 缺陷長度的測量

式中l——短橫孔的長度。

由上式可知，當缺陷與規則反射體的直徑、深度一致，而長度是兩倍的關系時，即

當ф1=ф2，x1=x2，l2=2l1時

△=【ф1】-【ф2】=-20lg2=-6 dB

這說明，在波束橫截面內，缺陷長度減小一半，回波聲壓會減小6 dB，此時波高正好為原來的一半。此即為6 dB法又稱半波高度法，一般用于缺陷波高包絡線只有一個極大值的場合。具體做法：當發現缺陷后，移動探頭找到缺陷的最高回波，然后沿缺陷長度方向左右移動探頭，當缺陷波高降低一半時，探頭中心線正對缺陷的端點。左右兩個探頭中心線之間的距離就是缺陷所示長度，如圖3 a。

如果缺陷波包絡線有多個極大值，則以最邊緣的極大值為準，同樣用6 dB法測長，

即所謂端點6 dB法，如圖3b。

4.2 缺陷大小的評定

焊縫中缺陷大小的評定，根據距離——波幅曲線，按國標GB/T11345-2013 和GB/T29712-2013 要求（評定線EL 或定量線SL）具體分析，這里不再詳述。

5 焊縫缺陷性質的估判

5.1 中厚板焊縫中的未熔合缺陷經常沿坡口產生，坡口側光滑焊縫金屬側不平，所以要單面雙側探傷，而雙側檢測反射波高不一樣，一側較高，一側低，但在焊縫上的投影位置不變。顯示的波形為單峰較高，另一側有較小的草狀波。夾渣有類似的反射波情況。

圖3

5.2 氣孔探傷的反射波形，一般波形為單峰，波的根部較窄，清晰，波峰不是很高，評定線附近，且稍縱即逝，是單氣孔；林狀多峰，波峰低，不超過評定線，波形包容的面積大，隨著探頭移動此起彼落，可能是密集氣孔，這個常被忽略，認為不是缺陷。如果從焊縫兩側超探顯示的聲程、水平距離、深度不一樣，但在焊縫上的投影位置是一樣的，可確定為密集型氣孔。

5.3 裂紋的反射波形多峰且高，一般超過評定線。雙側超探時，波形變化不大，多峰，波形根部較寬，兩側檢測結果波高相差較大。

5.4 未焊透一般在焊縫根部，投影到焊縫表面的中心線位置。雙側探傷時位置基本一致，波高也基本相同，是一次波發現的缺陷。當然，多道焊時在焊縫中間也會出現未焊透，此時與未熔合一致。

5.5 稍長的缺陷一般都與焊縫軸線有一定角度，在前后移動同時輕輕轉動探頭時波型高低不定，最大值的水平距離不穩定。找到一個最大值后可沿焊縫軸線方向平移，找到缺陷的端點（6dB 法)，或者觀察反射波，只要波不消失，平移的同時，稍稍前后移動，直至找到缺陷的端點（6dB法)。

5.6 有時缺陷長度垂直于焊縫表面，那么在前后移動探頭時，波峰在同一位置會逐漸出現至最大值，再慢慢消逝。儀器上不同的水平距離顯示缺陷在同一位置，而垂直距離是深淺不一的。可以從波出現到波消失的兩次深度差來確定缺陷的垂直長度（在實驗中豎孔的大小很關鍵，ф5 的豎孔用CSK-ⅢA 試塊的波幅曲線才能檢測到。

5.7 缺陷反射波的波高越高，缺陷越大；同時波形根部寬度越大，也說明缺陷越大。