超聲波探傷在無損檢測焊接質量中的應用

韓瑋

【摘要】在設備安裝中大量使用鋼結構，鋼結構的焊接質量十分重要，探傷檢測是保證鋼結構焊接質量的重要方法。本文介紹了超聲波探傷的性質、特點以及在檢測焊接質量中的應用，包括具體的參數選擇、缺陷評定和具體環境下工作要求、建議等。對工作中常見的焊縫缺陷進行了列舉、分析以及估判，對其產生的原因和防止措施做出了總結，希望能深入關鍵點，有利于結合生產實際，把好質量關。

【關鍵詞】超聲波探傷? 無損檢測? 焊接質量

一、超聲波探傷在實際工作中的應用

對于圖紙要求焊縫焊接質量等級為一級時評定等級為Ⅱ級時規范規定要求做100%超聲波探傷;對于圖紙要求焊縫焊接質量等級為二級時評定等級為Ⅲ級時規范規定要求做20%超聲波探傷;對于圖紙要求焊縫焊接質量等級為三級時不做超聲波內部缺陷檢查。截止到目前為止我在實際工作中接觸到的要求探傷的絕大多數焊縫都是中板對接焊縫的接頭型式，所以下面主要就對焊縫探傷的操作做針對性的總結。一般地母材厚度在8-16mm之間，坡口型式有I型、單V型、X型等幾種形式。在每次探傷操作前都必須利用標準試塊（CSK-IA、CSK-ⅢA）校準儀器的綜合性能，校準面板曲線，以保證探傷結果的準確性。

（1）探測面的修整：應清除焊接工作表面飛濺物、氧化皮、凹坑及銹蝕等，光潔度一般低于▽4。焊縫兩側探傷面的修整寬度一般為大于等于2KT+50mm，（K：探頭K值，T：工件厚度）。一般的根據焊件母材選擇K值為2.5探頭。例如：待測工件母材厚度為10mm，那么就應在焊縫兩側各修磨100mm。

（2）耦合劑的選擇應考慮到粘度、流動性、附著力、對工件表面無腐蝕、易清洗，而且經濟，綜合以上因素選擇漿糊作為耦合劑。

（3）由于母材厚度較薄因此探測方向采用單面雙側進行。

（4）由于板厚小于20mm所以采用水平定位法來調節儀器的掃描速度。

（5）在探傷操作過程中采用粗探傷和精探傷。為了大概了解缺陷的有無和分布狀態、定量、定位就是精探傷。使用鋸齒形掃查、左右掃查、前后掃查、轉角掃查、環繞掃查等幾種掃查方式以便于發現各種不同的缺陷并且判斷缺陷性質。

（6）對探測結果進行記錄，如發現內部缺陷對其進行評定分析。焊接對頭內部缺陷分級應符合現行國家標準GB11345-89《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果分級》的規定，來評判該焊否合格。如果發現有超標缺陷，向車間下達整改通知書，令其整改后進行復驗直至合格。

二、常見缺陷、原因分析及預防措施

（一）氣孔

單個氣孔回波高度低，波形為單縫，較穩定。從各個方向探測，反射波大體相同，但稍一動探頭就消失，密集氣孔會出現一簇反射波，波高隨氣孔大小而不同，當探頭作定點轉動時，會出現此起彼落的現象。

產生這類缺陷的原因主要是焊材未按規定溫度烘干，焊條藥皮變質脫落、焊芯銹蝕，焊絲清理不干凈，手工焊時電流過大，電弧過長;埋弧焊時電壓過高或網絡電壓波動太大;氣體保護焊時保護氣體純度低等。所用焊接材料應按規定溫度烘干，坡口及其兩側清理干凈，并要選用合適的焊接電流、電弧電壓和焊接速度等。

（二）夾渣

點狀夾渣回波信號與點狀氣孔相似，條狀夾渣回波信號多呈鋸齒狀波幅不高，波形多呈樹枝狀，主峰邊上有小峰，探頭平移波幅有變動，從各個方向探測時反射波幅不相同。

這類缺陷產生的原因有：焊接電流過小，速度過快，熔渣來不及浮起，被焊邊緣和各層焊縫清理不干凈，其本金屬和焊接材料化學成分不當，含硫、磷較多等。防止措施有：正確選用焊接電流，焊接件的坡口角度不要太小，焊前必須把坡口清理干凈，多層焊時必須層層清除焊渣;并合理選擇運條角度焊接速度等。

（三）未焊透

反射率高，波幅也較高，探頭平移時，波形較穩定，在焊縫兩側探傷時均能得到大致相同的反射波幅。這類缺陷不僅降低了焊接接頭的機械性能，而且在未焊透處的缺口和端部形成應力集中點，承載后往往會引起裂紋，是一種危險性缺陷。

其產生原因一般是：坡口純邊間隙太小，焊接電流太小或運條速度過快，坡口角度小，運條角度不對以及電弧偏吹等。

防止措施有：合理選用坡口型式、裝配間隙和采用正確的焊接工藝等。

（四）未熔合

探頭平移時，波形較穩定，兩側探測時，反射波幅不同，有時只能從一側探到。

其產生的原因：坡口不干凈，焊速太快，電流過小或過大，焊條角度不對，電弧偏吹等。

防止措施：正確選用坡口和電流，坡口清理干凈，正確操作防止焊偏等。

（五）裂紋

回波高度較大，波幅寬，會出現多峰，探頭平移時反射波連續出現波幅有變動，探頭轉時，波峰有上下錯動現象。裂紋是一種危險性最大的缺陷，它除降低焊接接頭的強度外，還因裂紋的末端呈尖銷的缺口，焊件承載后，引起應力集中，成為結構斷裂的起源。裂紋分為熱裂紋、冷裂紋和再熱裂紋三種。

熱裂紋產生的原因是：焊接時熔池的冷卻速度很快，造成偏析;焊縫受熱不均勻產生拉應力。

防止措施：限制母材和焊接材料中易偏析元素和有害雜質的含量，主要限制硫含量，提高錳含量;提高焊條或焊劑的堿度，以降低雜質含量，改善偏析程度;改進焊接結構形式，采用合理的焊接順序，提高焊縫收縮時的自由度。

冷裂紋產生的原因：被焊材料淬透性較大在冷卻過程中受到人的焊接拉力作用時易裂開;焊接時冷卻速度很快氫來不及逸出而殘留在焊縫中，氫原子結合成氫分子，以氣體狀態進到金屬的細微孔隙中，并造成很大的壓力，使局部金屬產生很大的壓力而形成冷裂紋;焊接應力拉應力并與氫的析集中和淬火脆化同時發生時易形成冷裂紋。

防止措施：焊前預熱，焊后緩慢冷卻，使熱影響區的奧氏體分解能在足夠的溫度區間內進行，避免淬硬組織的產生，同時有減少焊接應力的作用;焊接后及時進行低溫退火，去氫處理，消除焊接時產生的應力，并使氫及時擴散到外界去;選用低氫型焊條和堿性焊劑或奧氏體不銹鋼焊條焊絲等，焊材按規定烘干，并嚴格清理坡口;加強焊接時的保護和被焊處表面的清理，避免氫的侵入;選用合理的焊接規范，采用合理的裝焊順序，以改善焊件的應力狀態。