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導(dǎo)讀

 

注意文中涉及標(biāo)準(zhǔn)可能存在廢止或作者個人觀點，本文作為思路及知識交流引導(dǎo)使用，且勿在實際工作中使用，若需要驗證請按照最新標(biāo)準(zhǔn)展開。

 

由于焊縫有增強(qiáng)量、表面凹凸不平，以及焊縫中危險性缺陷(裂縫、未焊透)大多垂直于板面，所以，對接焊縫超聲波探傷基本方法一般都利用斜探頭在焊縫兩側(cè)與鋼板直接接觸后所產(chǎn)生的折射橫波進(jìn)行探測，見圖4-4所示。

 

（圖4-4 焊縫探傷一般方法）

 

一、探測面的修整

 

為保證整個焊縫截面都被超聲波束掃查到，探頭必須在探測面上左右、前后移動，為此，通常要對探測面進(jìn)行修整。

 

探測面上的焊接飛濺、氧化皮、銹蝕等應(yīng)清理掉。

 

清理的方法可用鏟刀、鋼絲刷、砂輪等使鋼板露出金屬光澤。

 

探測面的修整寬度按GB11345-89標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：

 

a.用一次(直射)波法掃查，則焊縫兩測的修整寬度(探頭移動區(qū))應(yīng)大于0.75P：

 

P=2TK 

 

式中：T為母材厚度；K為斜探頭折射角的正切(K=tgβ)。

 

b.用一次反射波法，在焊縫兩面兩側(cè)掃查，故修整寬度大于1.25P。

 

二、耦合劑的選用

 

為使超聲波能順利傳入工件，在探傷前必須在探測面上涂上耦合劑，常用的耦合劑有機(jī)油、化學(xué)漿糊、水、甘油等。

 

耦合劑的選用應(yīng)考慮：

 

①工件表面光潔度和傾斜角度；

 

②探測頻率；

 

③耦合劑的聲透性能；

 

④保存和使用的方便性；

 

⑤經(jīng)濟(jì)性和安全等。

 

各種耦合劑在工件表面光潔度較高時，其聲透性能一般相差不大，當(dāng)工件表面光潔度較差時，選用聲阻抗較大的耦合劑，如甘油，可獲得較好的聲透性能。

 

三、探頭的選擇

 

探頭選擇主要指探頭角度和頻率的選擇

 

1.探頭角度的選擇

 

對于鋼質(zhì)材料，為保證純橫波探測，探頭的入射角應(yīng)在第一臨界角(27.5°)和第二臨界角(57°)之間，即 27.5°<a<57°。

 

國內(nèi)過去使用的探頭均以入射角標(biāo)稱，如：30°、40°、45°、50°、55°等。

 

考慮到為使缺陷定位計算方便，故均改用k值探頭(k=tgβ)如k=0.8、k=1、k=1.5、k=2、k=2.5、k=3等。

 

國外則普遍用折射角標(biāo)稱，如β=35°、β=45°、3=60°、β=70°、β=80°等。

 

為保證整個焊縫截面為聲束覆蓋，當(dāng)用一次波和二次波探測時，探頭的K值尚須滿足下式(見圖4-5)：

 

K≥(a+b+l)/T

 

式中：a為上焊縫寬度的一半；b為下焊縫寬度的一半；l為斜探頭的前沿距離；T為工件板厚。

 

從圖4-5中可以看出：

 

（圖4-5 探頭K值選擇）

 

y1=(a+l)/K；y2=b/K

 

為保證整個焊縫截面掃查，必須要求y1+y2≤T，這樣，

 

y1+y2=(a+b+l)/K≤T

 

∴K≥(a+b+l)/T

 

如果y1+y2>T，則焊縫中間就有一小塊棱形面積，無法為超聲中心束掃查到，缺陷可能漏檢。

 

一般斜探頭折射角根據(jù)工件厚度選擇，原則上薄工件采用大折射角，這樣，聲程距離拉開，可提高分辨率和定位精度。

 

厚工件則采用小折射角，以減少打磨寬度；同時，可縮短聲程，保證探測靈敏度。

 

另外，如果從探測垂直于板面的縫裂考慮，角度越大聲束中心線與缺陷越接近垂直，則缺陷反射波越高，所以越有利。

 

各種焊縫探傷標(biāo)準(zhǔn)均對探頭角度有具體規(guī)定。JB1152-8l標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的探頭角度分別如表4-1。

 

表4-1 JB1152-81標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

板厚(mm)	K值
8~25	3.0~2.0
＞25~46	2.5~1.5
＞46~120	2.0~1.0

 

2.探測頻率的選擇

 

探測頻率增高，則其波長減小，可檢測的缺陷極限尺寸也小，一般為λ/2。

 

從這一角度出發(fā)，則頻率增高，有利于缺陷檢出。

 

另一方面，焊縫中的危險性缺陷大都與超聲束入射方向成一定角度，在這種情況下，若頻率過高，則缺陷的反射指向性也越好，回波反而不易被探頭接收，故頻率不宜太高。焊縫探傷的探測率一般為2MHz~5MHz。

 

JB1152-81標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：探測頻率一般采用2.5MHz，板的厚度較薄時可采用5MHz。

 

GBl1345-89標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：檢驗頻率f一般在2-5MHz范圍內(nèi)選擇,推薦選用2-2.5MHz公稱頻率檢驗。

 

四、探頭移動方式

 

焊縫探傷中探頭移動的基本方式有左右移動、前后移動、定點轉(zhuǎn)動和環(huán)繞(即擺動)運動四種。

 

前后移動、左右移動和定點轉(zhuǎn)動結(jié)合使用時，就成為鋸齒形掃查。除此之外，為檢測橫向裂縫，還有斜平行掃查、交叉掃查和在焊縫上掃查。

 

為檢測厚板中垂直于板面的裂縫和未焊透，須進(jìn)行串列式掃查等。

 

焊縫探傷中常用的探頭移動方法見相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容示意。

 

一般使用鋸齒形掃查來檢查工件中缺陷的有無；使用左右掃查進(jìn)行缺陷指標(biāo)長度的測定；使用前后掃查，結(jié)合左右掃查可以找到缺陷的最高回波，進(jìn)行缺陷定位和缺陷波高的測定；使用定點轉(zhuǎn)動和環(huán)繞運動來推斷缺陷的形狀，進(jìn)行缺陷性質(zhì)的判定。

 

五、探測靈敏度的選定

 

探測靈敏度決定了檢測缺陷的能力。

 

靈敏度高，檢測缺陷的能力大；靈敏度低，檢測缺陷的能力也低。

 

若要把焊縫中所有缺陷都能檢查出來，靈敏度應(yīng)選得越高越好，但實際上受工件材質(zhì)、表面狀況和儀器性能的限制，檢測靈敏度有一定的限度。

 

同時，焊接構(gòu)件的使用狀態(tài)不同，質(zhì)量要求亦不一樣。

 

具體的探測靈敏度在標(biāo)準(zhǔn)中均有規(guī)定。例如，JB1152-81標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為中Φ2x40-18dB(適用于板厚8~46mm)和Φ2x40-14dB(適用于板厚>46~120mm)等。

 

用K2斜探頭對板厚為10~24mm對接焊縫中存在的自然缺陷進(jìn)行探測，其缺陷反射波高測定的大致情況如表4-2所示。

 

根據(jù)表4-2可以大致推定：

 

用JB1152-81的檢測靈敏度，當(dāng)板厚<46mm時可檢測的自然缺陷約為1.5mm的氣孔和2mm以上的夾渣。見圖4-6所示。

缺陷情況	反射波高
0.5mm氣孔	Φl-15dB
1mm氣孔	Φl-10dB
1.5mm氣孔	Φl-7dB
3mm氣孔	Φl-5dB
3mm夾渣	Φl-5dB
5mm夾渣	Φl-2dB
未焊透（粗）	Φl+5dB
未焊透（細(xì)）	Φl-(4~9)dB
裂縫（大）	Φl+5dB
微裂縫	Φl-(3~10)dB

（表4-3 各種自然缺陷的反射波高）

 

（圖4-6 焊縫自然缺陷和回波高度）