焊缝超声检测技术

焊缝超声检测技术（精选9篇）

焊缝超声检测技术 第1篇

近年来,根据钢板的厚度、材料的性质、焊接工艺等因素,国内外制定了相应的规范标准,以保证无损检测结果的准确性。在垫板单面焊中,焊接接头根部结构形式多样,用超声检测垫板单面焊焊接接头时,会产生多种形式的根部结构反射波。按现行超声波检测标准,多种形态的根部缺陷产生的反射回波也具有多种多样的形态。这两种不同性质的回波混淆在一起,会对超声波检测人员的正确判断产生较大的困惑。目前国内外并没有具体较系统的检测方法来识别干扰波和缺陷波的区别,近些年建筑钢结构的兴起,垫板单面焊根部经常出很严重的焊接缺陷,这个问题应该引起我们的重视。因此我们将对带垫板单面焊焊接接头的常规根部缺陷试件的超声波测试,分析缺陷回波、端角反射回波和焊道反射回波的特点。

2带垫板单面焊缝超声波检测的步骤

1)预处理:打磨带垫板单面焊缝工件表面使其尽量平整光滑。2).设备选择:仪器:USN60;探头:频率为2.5MHZ,K值为2.0;试块:CSK-ⅠA和CSK-IIIA试块;耦合剂:30#滑油。3).校准:a.将斜探头对准CSK-ⅠA试块的R100曲面,找到最大回波时固定探头,用钢尺量出试块边缘到探头前端的距离X,则探头前沿长度L为:L=100-X(mm)(注:X测三次以上,取平均值。);b.运用CSK-IA试块上的R100和R50圆弧面进行定标;c.使用CSK-IIIA试块中孔深为30mm的孔测量探头K值;4).检测:由于工件表面光洁度不够,我们扫查过程中增加4作为表面补偿。

3带垫板单面焊根部缺陷回波及干扰波波形分析:

①根部缺陷(未焊透、裂纹):探头在焊缝同一面的两侧检验,其回波的平面位置位于上焊缝宽度中部或近中部,其深度位置接近于板厚T;②根部未熔合:对于根部未熔合,探头在一侧检测,虽然可以发现该缺陷,但由于其位于远距探头一侧,容易误判为干扰回波源。故需从另一侧加以验证。在另一侧利用半波程扫查,由于该缺陷与声束近似平行,因此需用全波程扫查才能发现,也只有在另一侧检验,才能把它与干扰回波源加以区别;③端角反射:在垫板与母材贴得很紧、完全焊透,且根部无缺陷的情况下,超声波会穿过根部焊透部位直至垫板端部产生反射,形成端角反射(如下图1所示)。并且其回波埋深接近于母材厚度和垫板厚度之和(T+t);④焊道回波:当声束扫查到焊缝根部时,在一定条件下将产生焊道回波,焊道回波一般是埋深为和母材板厚相当,而且反射点的位置正好在焊缝的边缘处(如下图2所示)。

4结语

通过对垫板单面焊焊接接头的常规根部缺陷试件的超声波测试,分析了缺陷回波、端角反射回波和焊道反射回波的特点,尝试利用这些反射回波的特点来对垫板单面焊焊接接头根部各类缺陷进行识别。

参考文献

[1]JB/T 4730-2005:承压设备无损检测—超声检测部分.

[2]闫伟明曾鹏飞张国强超声波探测单面焊焊接接头根部缺陷的一种方法.重庆建工无损检测工程有限公司,2008.

焊缝探伤超声波探头的选择方案参考 第2篇

编号被测工件厚度选择探头和斜率选择探头和斜率 14—5mm6×6 K3 不锈钢：1.25MHz 铸铁：0.5—2.5 MHz 普通钢：5MHz 26—8mm8×8 K3 39—10mm9×9 K3 411—12mm9×9 K2.5 513—16 mm9×9 K2 617—25 mm13×13 K2 726—30 mm13×13 K2.5 831—46 mm13×13 K1.5 947—120 mm13×13(K2—K1)10121—400 mm18×18(K2—K1)20×20(K2—K1)超声波探伤在无损检测焊接质量中的作用

焊缝检验方法: 1,外观检查.2,致密性试验和水压强度试验.3,焊缝射线照相.4,超声波探伤.5,磁力探伤.6,渗透探伤.关于返修规定:具体情况具体对待,总之要力争减少返修次数 在厂房建设及设备安装中大量使用钢结构，钢结构的焊接质量十分重要，无损检测是保证钢结构焊接质量的重要方法。

无损检测的常规方法有直接用肉眼检查的宏观检验和用射线照相探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤、涡流探伤等仪器检测。肉眼宏观检测可以不使用任何仪器和设备，但肉眼不能穿透工件来检查工件内部缺陷，而射线照相等方法则可以通过各种各样的仪器或设备来进行检测，既可以检查肉眼不能检查的工件内部缺陷，也可以大大提高检测的准确性和可靠性。至于用什么方法来进行无损检测，这需根据工件的情况和检测的目的来确定。

那么什么又叫超声波呢？声波频率超过人耳听觉，频率比20千赫兹高的声波叫超声波。用于探伤的超声波，频率为0.4-25兆赫兹，其中用得最多的是1-5兆赫兹。利用声音来检测物体的好坏，这种方法早已被人们所采用。例如，用手拍拍西瓜听听是否熟了；医生敲敲病人的胸部，检验内脏是否正常；用手敲敲瓷碗，看看瓷碗是否坏了等等。但这些依靠人的听觉来判断声响的检测法，比声响法要客观和准确，而且也比较容易作出定量的表示。由于超声波探伤具有探测距离大，探伤装置体积小，重量轻，便于携带到现场探伤，检测速度快，而且探伤中只消耗耦合剂和磨损探头，总的检测费用较低等特点，目前建筑业市场主要采用此种方法进行检测。下面介绍一下超声波探伤在实际工作中的应用。

接到探伤任务后，首先要了解图纸对焊接质量的技术要求。目前钢结构的验收标准是依据GB50205-95《钢结构工程施工及验收规范》来执行的。标准规定：对于图纸要求焊缝焊接质量等级为一级时评定等级为Ⅱ级时规范规定要求做100%超声波探伤；对于图纸要求焊缝焊接质量等级为二级时评定等级为Ⅲ级时规范规定要求做20%超声波探伤；对于图纸要求焊缝焊接质量等级为三级时不做超声波内部缺陷检查。

在此值得注意的是超声波探伤用于全熔透焊缝，其探伤比例按每条焊缝长度的百分数计算，并且不小于200mm。对于局部探伤的焊缝如果发现有不允许的缺陷时，应在该缺陷两端的延伸部位增加探伤长度，增加长度不应小于该焊缝长度的10%且不应小于200mm，当仍有不允许的缺陷时，应对该焊缝进行100%的探伤检查，其次应该清楚探伤时机，碳素结构钢应在焊缝冷却到环境温度后、低合金结构钢在焊接完成24小时以后方可进行焊缝探伤检验。另外还应该知道待测工件母材厚度、接头型式及坡口型式。截止到目前为止我在实际工作中接触到的要求探伤的绝大多数焊缝都是中板对接焊缝的接头型式，所以我下面主要就对焊缝探伤的操作做针对性的总结。一般地母材厚度在8-16mm之间，坡口型式有I型、单V型、X型等几种形式。在弄清楚以上这此东西后才可以进行探伤前的准备工作。

在每次探伤操作前都必须利用标准试块(CSK-IA、CSK-ⅢA)校准仪器的综合性能，校准面板曲线，以保证探伤结果的准确性。

1、探测面的修整：应清除焊接工作表面飞溅物、氧化皮、凹坑及锈蚀等，光洁度一般低于▽4。焊缝两侧探伤面的修整宽度一般为大于等于2KT+50mm，(K:探头K值，T：工件厚度)。一般的根据焊件母材选择K值为2.5探头。例如：待测工件母材厚度为10mm,那么就应在焊缝两侧各修磨100mm。

2、耦合剂的选择应考虑到粘度、流动性、附着力、对工件表面无腐蚀、易清洗，而且经济，综合以上因素选择浆糊作为耦合剂。

3、由于母材厚度较薄因此探测方向采用单面双侧进行。

4、由于板厚小于20mm所以采用水平定位法来调节仪器的扫描速度。

5、在探伤操作过程中采用粗探伤和精探伤。为了大概了解缺陷的有无和分布状态、定量、定位就是精探伤。使用锯齿形扫查、左右扫查、前后扫查、转角扫查、环绕扫查等几种扫查方式以便于发现各种不同的缺陷并且判断缺陷性质。

6、对探测结果进行记录，如发现内部缺陷对其进行评定分析。焊接对头内部缺陷分级应符合现行国家标准GB11345-89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》的规定，来评判该焊否合格。如果发现有超标缺陷，向车间下达整改通知书，令其整改后进行复验直至合格。

一般的焊缝中常见的缺陷有：气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等。到目前为止还没有一个成熟的方法对缺陷的性质进行准确的评判，只是根据荧光屏上得到的缺陷波的形状和反射波高度的变化结合缺陷的位置和焊接工艺对缺陷进行综合估判。

对于内部缺陷的性质的估判以及缺陷的产生的原因和防止措施大体总结了以下几点：

1、气孔：

单个气孔回波高度低，波形为单缝，较稳定。从各个方向探测，反射波大体相同，但稍一动探头就消失，密集气孔会出现一簇反射波，波高随气孔大小而不同，当探头作定点转动时，会出现此起彼落的现象。

产生这类缺陷的原因主要是焊材未按规定温度烘干，焊条药皮变质脱落、焊芯锈蚀，焊丝清理不干净，手工焊时电流过大，电弧过长；埋弧焊时电压过高或网络电压波动太大；气体保护焊时保护气体纯度低等。如果焊缝中存在着气孔，既破坏了焊缝金属的致密性，又使得焊缝有效截面积减少，降低了机械性能，特别是存链状气孔时，对弯曲和冲击韧性会有比较明显降低。防止这类缺陷防止的措施有：不使用药皮开裂、剥落、变质及焊芯锈蚀的焊条，生锈的焊丝必须除锈后才能使用。所用焊接材料应按规定温度烘干，坡口及其两侧清理干净，并要选用合适的焊接电流、电弧电压和焊接速度等。

2、夹渣：

点状夹渣回波信号与点状气孔相似，条状夹渣回波信号多呈锯齿状波幅不高，波形多呈树枝状，主峰边上有小峰，探头平移波幅有变动，从各个方向探测时反射波幅不相同。

这类缺陷产生的原因有：焊接电流过小，速度过快，熔渣来不及浮起，被焊边缘和各层焊缝清理不干净，其本金属和焊接材料化学成分不当，含硫、磷较多等。

防止措施有：正确选用焊接电流，焊接件的坡口角度不要太小，焊前必须把坡口清理干净，多层焊时必须层层清除焊渣；并合理选择运条角度焊接速度等。

3、未焊透：

反射率高，波幅也较高，探头平移时，波形较稳定，在焊缝两侧探伤时均能得到大致相同的反射波幅。这类缺陷不仅降低了焊接接头的机械性能，而且在未焊透处的缺口和端部形成应力集中点，承载后往往会引起裂纹，是一种危险性缺陷。

其产生原因一般是：坡口纯边间隙太小，焊接电流太小或运条速度过快，坡口角度小，运条角度不对以及电弧偏吹等。

防止措施有：合理选用坡口型式、装配间隙和采用正确的焊接工艺等。

4、未熔合：

探头平移时，波形较稳定，两侧探测时，反射波幅不同，有时只能从一侧探到。

其产生的原因：坡口不干净，焊速太快，电流过小或过大，焊条角度不对，电弧偏吹等。防止措施：正确选用坡口和电流，坡口清理干净，正确操作防止焊偏等。

5、裂纹：

回波高度较大，波幅宽，会出现多峰，探头平移时反射波连续出现波幅有变动，探头转时，波峰有上下错动现象。裂纹是一种危险性最大的缺陷，它除降低焊接接头的强度外，还因裂纹的末端呈尖销的缺口，焊件承载后，引起应力集中，成为结构断裂的起源。裂纹分为热裂纹、冷裂纹和再热裂纹三种。热裂纹产生的原因是：焊接时熔池的冷却速度很快，造成偏析；焊缝受热不均匀产生拉应力。防止措施：限制母材和焊接材料中易偏析元素和有害杂质的含量，主要限制硫含量，提高锰含量；提高焊条或焊剂的碱度，以降低杂质含量，改善偏析程度；改进焊接结构形式，采用合理的焊接顺序，提高焊缝收缩时的自由度。冷裂纹产生的原因：被焊材料淬透性较大在冷却过程中受到人的焊接拉力作用时易裂开；焊接时冷却速度很快氢来不及逸出而残留在焊缝中，氢原子结合成氢分子，以气体状态进到金属的细微孔隙中，并造成很大的压力，使局部金属产生很大的压力而形成冷裂纹；焊接应力拉应力并与氢的析集中和淬火脆化同时发生时易形成冷裂纹。防止措施：焊前预热，焊后缓慢冷却，使热影响区的奥氏体分解能在足够的温度区间内进行，避免淬硬组织的产生，同时有减少焊接应力的作用；焊接后及时进行低温退火，去氢处理，消除焊接时产生的应力，并使氢及时扩散到外界去；选用低氢型焊条和碱性焊剂或奥氏体不锈钢焊条焊丝等，焊材按规定烘干，并严格清理坡口；加强焊接时的保护和被焊处表面的清理，避免氢的侵入；选用合理的焊接规范，采用合理的装焊顺序，以改善焊件的应力状态。

超声波探伤仪原理：

超声波探伤仪原理运用超声检测的方法来检测的仪器称之为超声波探伤仪。超声波探伤仪原理是：超声波在被检测材料中传播时,材料的声学特性和内部组织的变化对超声波的传播产生一定的影响，超声波探伤仪原理是通过对超声波受影响程度和状况的探测了解材料性能和结构变化的技术称为超声检测。超声波探伤仪原理的超声检测方法通常有穿透法、脉冲反射

法、串列法等。

声波探伤仪的种类繁多，但在实际的探伤过程，超声波探伤仪原理脉冲反射式超声波探伤仪应用的最为广泛。超声波探伤仪原理一般在均匀的材料中，缺陷的存在将造成材料的不连续，超声波探伤仪原理这种不连续往往又造成声阻抗的不一致，超声波探伤仪原理由反射定理我们知道，超声波在两种不同声阻抗的介质的交界面上将会发生反射，超声波探伤仪原理反射回来的能量的大小与交界面两边介质声阻抗的差异和交界面的取向、大小有关。超声波探伤仪原理的脉冲反射式超声波探伤仪就是根据这个原理设计的。

焊缝超声检测技术 第3篇

关键词：管材 焊缝 超声波检测 缺陷定位

中图分类号：TK223.3 文献标识码：A 文章编号1672-3791（2014）10（b）-0067-01

1 我国超声波检测的现状及与发达国家的差距

1.1 超声波检测的现状

我国的铁路、管道等各类焊接类钢铁的应用及其广泛，用量极大，在世界上都处于前列。以管道为例，管道是我国几类运输中运输量极大的运输方式，在液体、气体等能源资源的运输中都占有极大的比重，特别是在南气北输完工以后，我国管道的运输比重继续增大。而管道焊缝却存在着各种安全隐患，在焊接过程中焊缝会产生各种类型的缺陷，这种缺陷极大的影响了管道的运输能力及安全。我国在管道焊缝检测研究方面的起步较各发达国家来说比较晚。其中超声波焊缝检测具有其他检测方式所不具有的优势，是各个国家重点研究的方向。现在我国已经实现超声波无损检测，虽然说与发达国家相比还有较大差距。但是也已经迈入正轨。我国制定了无损检测的标准和规范，促进了无损检测在中国的发展。

1.2 我国超声波检测与发达国家的差距

我国超声波检测与发达国家的差距主要表现在几个方面，一方面是高级技术开发人员的缺少，有经验的技术开发员大多年纪较大没有将经验转化为科技的能力，而具有转化能力的新一代技术开发人员又没有足够的经验，这就导致了我国开发的各种检测仪器总是具有这样那样的缺陷。另一方面高级检测技术人员缺少，由于我国焊缝检测的起始开发较晚，没有足够多的高级检测人员，是我国焊缝检测的结果有较大的误差。最后就是缺乏对焊缝检测的重视程度，没有足够的国家专项基金来研究开发这一方面的器材。

2 管材焊缝超声波检测缺陷的原理及干扰因素

2.1 管材焊缝超声波检测缺陷的原理

通过使用超声波在管材焊缝中的传播，以及回程的发射波型，我们能对管材焊缝的缺陷做出一定的判断，可以确定其大小、形状和位置。对管材焊缝缺陷定位的主要判断依据是声程、反射波波形等。由于超声波在管材焊缝中的传播是一定的，所以我们能确定超声波在焊缝中的反射点。通过缺陷在焊缝上的相对位置等我们能确定管材焊缝缺陷的基本形式。

对管材焊缝缺陷的判定是比较复杂的，现在的技术人员多是通过回程反射波的时间及其波形来判断管材焊缝的位置、大小以及缺陷的类型。

2.2 管材焊缝超声波检测缺陷的干扰因素

在管材焊缝超声波检测缺陷中的干扰因素主要包括噪音和杂波。

噪音在管材焊缝超声波检测中有很多的来源，检测仪器运行不稳定震动产生的噪音，检测环境中产生的噪音。各类噪音对管材焊缝超声波检测缺陷的准确性造成了极大的干扰，各类技术人员都在努力研究以期排出噪音对管材焊缝超声波检测缺陷的影响。

杂波超声波在管材焊缝中传播的过程中遇到粗大颗粒是会造成超声波的散乱从而产生杂波。而现在社会中也容易产生各类杂波对管材焊缝超声波检测造成影响，使其检测的准确性得不到保障。

3 探头的选择及不同缺陷的波形判定

3.1 探头的选择

在探头选择时需要考虑许多的因素，其中包括检测厚度、检测面曲率、探头频率。

在检测厚度较薄的焊缝时要选择K值较小并且探头的类型为短前沿，一次的超声波检测能够扫过较大的探测面。而检测厚度较大的焊缝时就要灵敏度较高、且K值合适的探头。

在检测面曲率较小时要选择接触面较小的探头，以保证探头等于检测面更好的耦合在一起，确保检测的准确率。而当检测面的曲率较大时，应该采用接触面较大的探头，可以提高检测的效率。

在管道焊缝探伤的过程中要采用频率较大的超声波，能够提供更好的穿透性。

3.2 不同缺陷的波形判定

笔者根据自己总结的经验提出几种较为常见的缺陷的波形判定。

裂纹：裂纹属于平面性的缺陷，平面型缺陷在不同的探测面进行探测时有不同的波形，在探测面垂直于缺陷时，回波较高，而平行是却发现回波较低或几乎为零。裂纹类缺陷中大多含有较多的气体。折射率较高，造成了在适当的面探测时回波的高度较高。

未熔合：这种缺陷的回波类型与裂纹相似，较难判定，但由于其缺陷的表面比裂纹类缺陷表面光滑，以侧面作为探测面时两侧的反射幅度是不同的。

未焊透：此类缺陷类型的波形比较稳定，在探头平行移动时波形基本保持不变，但是当探头在做旋转移动时波形却又会极快的消失，是一类比较有规则的缺陷。

夹渣：这一类缺陷是指缺陷中包含了非金属的杂质，由于其质地不同且不规则，波形的形状不一，显著特点是随着探头的各向移动，波形随时会产生较大的改变，甚至突变。是一类及其不规则的缺陷。

气孔：缺陷里面为气体，为光滑的小气孔，每个气孔由于其大小不同产生的波形也不行同，但是总体来说有一定的规律，当一簇小气泡同时出现是会出现一连串的高度不同的波峰波谷，是判定这一缺陷类型的表现。

焊缝缺陷的判定需要多做实践，一方面需要足够先进的技术器材，另一方面也需要高科技的技术人员，需要具有丰富的经验，在众多的实践中总结缺陷波形判断的经验，以及正确选择探头的经验。只有将科技与经验相结合才能在管材焊缝超声波检测缺陷做到尽可能准确。

4 结语

管材焊缝超声波检测缺陷对于节约资源，促进国家资源运输方面的发展具有重大的意义。在中国超声波检测的发展还不是十分完善，需要经过更好的发展才能得到更加完备的超声波检测仪器，而在人工检测方面，技术人员需要掌握的技能以及经验也具有严格的要求，要想正确的对缺陷进行判断，必须选择适当的探头，正确的对波形做出判断。

参考文献

[1]蒋承君，巨西民，毛学莲.钢管对接焊缝超声波检测中缺陷的定性[J].内蒙古石油化工，2010（21）：52-53.

[2]程茂.焊缝超声波检测中缺陷指示长度的测定[J].无损检测，2002（3）：129-131.

超声波检测焊缝质量的监理实践 第4篇

某泵闸工程,共设13扇钢闸门,其中节制闸1扇,设计门板厚度12 mm,门叶宽为11.9 m,门叶高为8.35 m,门叶厚为1.3 m;泵闸工作闸门、检修闸门、事故闸门各4扇。本工程项目中,业主对有出厂合格证明的闸门在进场前委托第三方检测机构进行检测,这就要求现场监理工程师担起超声波检测技术应用的监控职责,正确审核测检工艺、跟踪和监控检测技术的实施、合理验收检测质量及处理、协调检测技术应用中发生的质量事故或争议事项。

2 事前控制

2.1 超声波检测人员资格的确认

超声波检测人员的资格级别分为:Ⅰ级(初级)、Ⅱ级(中级)、Ⅲ级(高级);持证人员只能从事与其资格证级别、方法相对应的检测工作。对报送的检测人员资质材料应检查:资质类别、资格等级、资格有效期及资格考核发证机关的有效性;通过资格证书的查验把握超声波检测人员的技术状况,既有利于增强检测人员的责任心,又有利于后续跟踪的针对性,从而保证检测质量。

2.2 审核检测工艺制定的合理性

2.2.1 检测设备和试块

1)检测仪器。采用美国泛美EPOCH LT超声波探伤仪,扫查范围:4 mm～5 000 mm;频率范围:0.3 MHz～20 MHz;抑制:0%～80%,按1%递增。在实际探伤工作中,仪器的工作稳定性以及抗干扰能力也很重要。2)探头。频率:频率越高波长越短,对提高检测灵敏度、检测小的缺陷有利;一般根据标准推荐选择2 MHz～2.5 MHz。探头角度:对接焊缝一般有余高,所以通常采用斜探测头,其K值根据工件厚度来选择,如8 mm～14 mm厚度可选K3.0～K2.5探头。对12 mm厚Q235板对接焊缝的探伤,采用晶片尺寸为6×6的高频率、大角度、短前沿斜探头,规格为2.5P6×6K2.5。3)试块。用于测定探伤仪、探头及系统性能;采用CSK-IA试块测定探头前沿、折射角和仪器线性,用RB-1制作波幅曲线。

2.2.2 耦合补偿

一般情况下取4 dB,可利用厚度与试块相同的构件边角反射波进行校正。用工业浆糊作为耦合剂,便于清理和将来补漆。

2.2.3 探伤时机

考虑构件产生延迟裂缝的可能性,对重要的结构构件,应在焊接后48 h进行探伤,普通构件可在焊接后24 h进行探伤。在复检中不必考虑此因素。

2.3 检测设备的审核

审核检测设备、器材的完好、齐备;核验设备、器材性能指标符合、稳定。

3 事中控制

审核工艺技术文件的目的是为了确保检测技术得到正确的实施。因为焊缝超声波探伤从技术角度上来说是一项成熟可靠的技术,但对人的依赖性很强;然而,由于操作者的技能素质、判断能力、工作责任心和工作经验的不同,往往在检测的过程中难以把工艺要求正确完整地实施,这使得检测质量的可靠性和准确率大打折扣。因此,检测过程的不规范造成缺陷漏判、误判等质量问题应成为监理工程师重点跟踪控制的目标。

监理工程师应检查相关作业指导书是否下达检测现场,检查操作者是否按规范执行。

用于指导实际操作的作业指导书,一般由Ⅱ级人员编制、Ⅲ级人员审核,内容主要有:仪器型号、探头、耦合剂、扫查面和侧、扫查方式、探头移动宽度、检测时机、检测灵敏度、验收标准和质量等级、检测部位示意图、编制和审核。

扫查面和侧:主要根据检测对象的结构形式、检测厚度、检测技术等级要求确定,本检测选择单面双侧。

扫查方式:为了有效的检测焊缝中缺陷的位置、大小、性质、方向等,焊缝探伤时,一般采用前后、左右、转角、环绕、平行和斜平行多种扫查方式,比如,为了探测纵向缺陷,斜探头垂直于焊缝中心线放置在探查伤面上作锯齿形扫查。

探头移动宽度:探头前后移动的范围应能保证查到全部焊缝截面及热影响区域。

监理工程师应旁站,检查Ⅰ级探伤检测人员的操作、记录、整理资料是否按规范执行。

焊缝检测前,应划好检验区段,标记出编号;每次检验前、检验过程中每4 h之内或工作结束后应在对比试块上进行必要的校验;对反射波幅超过定量线的缺陷,应确定其位置,测定尺寸参数,评定缺陷等级,做好记录。

监理工程师通过对波幅和位置的关注掌握缺陷漏判、误判等检测质量问题的第一手资料,否则将承担很大的监理责任风险。

4 事后控制

第三方出具的检测报告表明,闸门面板有个别危害性缺陷,经返修后,同等条件下检测合格。

5 体会

由于超声波检测的专业性,监理机构不可能进行平行检验,而对第三方检测的监控变得更加重要,这就要求监理工程师除具有一定的材料、焊接基础知识外,必须掌握超声波探伤的基础知识,不断总结经验,这样才能做好工程监理工作。

摘要：以某泵闸工程为例,介绍了超声波检测焊缝质量的监理方法,分别阐述了事前、事中、事后三方面的控制要点及具体监理内容,指出监理工程师除了应具有一定的材料焊接基础知识外,还必须掌握超声波探伤的基础知识。

关键词：超声波探伤,焊缝,监理工程师,事中控制

参考文献

[1]DL/T5018-2009,水利水电工程钢闸门制作安装及验收规范[S].

奥氏体厚壁焊缝超声扫描检测成像 第5篇

超声检测是焊缝无损检测的常用方法之一[4],但用于厚壁奥氏体焊缝检测时常常会遇到材料晶粒散射噪声大、超声衰减严重,甚至超声传播路径变化等困难[5,6]。目前国内外学者一般采用研制专用超声换能器[7,8]或对检测信号做信号处理[9,10]等方法解决上述问题。 本工作利用自制超声换能器检测奥氏体厚壁焊缝试块,并对检测信号作时频分析处理,利用处理后的信号实现了焊缝试块的超声成像。

1实验条件

实验用奥氏体不锈钢焊缝试块如图1所示。母材为316L不锈钢(00Cr17Ni14Mo2),试块厚度为99mm。焊缝采用U型坡口,焊缝组织为粗晶奥氏体,在试块上加工了3个ϕ2人工横孔。为便于超声耦合和检测,将焊缝表面磨平,并在试块上粘贴了标尺,用于确定检测超声入射位置。

超声换能器采用自制的中心频率为2MHz直探头,压电晶片直径20mm。直探头和自制的有机玻璃透声楔块组成纵波斜探头,楔块设计满足纵波斜探头K=1(在CSK-IA标准试块中),检测时的实际K值根据试块中实际声速进行校正。超声检测仪选用Panametrics 5077PR脉冲发生接收器。按照试块上标尺的读数依次取不同的入射点进行检测,相邻检测点间隔为1mm。检测信号采集并存储到计算机上进行处理,采样频率fs=50MHz。

2检测信号预处理

为了检测到焊缝中的缺陷信息,将脉冲发生接收器增益调整为+37dB,同时超声在透声楔块中的散射信号也被放大,增加了缺陷信息识别的难度。为了提高超声信号的信噪比以改善成像的质量,对检测信号进行如下处理。

2.1 透声楔块噪声

实验表明,当超声检测仪的增益大于+20dB时,楔块中的散射噪声变得非常严重。 楔块散射噪声是换能器发出的超声在楔块中经反射、透射等过程造成的,除了受楔块材料和结构的影响外,还受到楔块与试块接触状况的影响。因此对于声束入射到母材的检测信号,将其与不含缺陷回波的母材检测信号作差,声束入射到焊缝的检测信号作相应处理。这样处理可有效消除楔块散射噪声对成像质量的影响。

2.2 匹配追踪分解

匹配追踪是Mallat等提出的信号分解方法[11]。设D=[gγ(t)]γ∈Γ是由p个范数为1的信号组成的时频原子库,其中包括n(n≤p)个线性无关的向量,这些向量构成了长度为n的信号空间的一组基。匹配追踪算法首先将待分解的信号f(t)投影到某一个原子gγ0(t)∈D上并计算其余项

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式中:Rf为第一次分解后的余项。

因Rf与gγ0正交,所以有

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选择gγ0的标准是使undefined最小,故应该取gγ0(t)∈D使得〈f,gγ0〉最大。匹配追踪方法对余项Rf继续采取式(1)的分解,直到计算出第m个余项Rmf。

匹配追踪算法是用原子库中的时频原子对信号做充分的逼近,首先分解出来的信号分量具有较大的能量。对于超声检测信号,因缺陷反射回波具有一定能量,选择适当类型的原子库并从中提取检测信号某一百分比的能量,可认为缺陷回波包含在已提取的信号中,信号残量的能量主要是材料噪声和其他噪声。实验中选择sym8小波包原子库进行匹配追踪分解,并采用从此时频原子库中提取的前30个时频原子来近似原检测信号。

2.3 小波分析

在超声检测信号中,缺陷反射信号和材料晶粒散射噪声分布在不同的频带上。采用小波分析方法可抑制材料散射噪声,增强缺陷回波信号。信号x(t)的连续小波变换[12]定义为

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式中:ψ(t)是小波函数;a为尺度因子;b为时移。小波变换可以看作是母小波通过尺度因子调节和时移生成的滤波器组,通过调整尺度a把信号分解到不同中心频率和带宽的频带上。将尺度因子a和时移b做二进制离散,即a=2j,b=2jk(j,k∈Z),即可得到离散小波变换。实际采集到的超声检测信号为离散信号,采用Mallat多分辨率分析理论提供的离散信号小波变换快速算法。

选用sym8小波函数对上一步骤中提取的信号做离散小波变换,分解层数为4,利用第4层的低频系数重建信号,即仅保留信号的低频带成分,完成检测信号预处理。

3超声扫描成像

3.1 超声扫描成像方法

设xi(t)是第i个检测信号,利用一个矩形窗winj(t)(j=1,2,…,n)将xi(t)平均分成n段,即

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文中取每段长度为Δt=1/(4f),其中f为检测超声频率。

利用信号段xi,j(t)的最大幅值调制一幅代表被检工件截面的灰度图f(x,y),即根据最大幅值改变灰度图中对应于xi,j(t)最大幅值传播时间的散射体位置的灰度值。每个信号段xi,j(t)调制1次。最后将灰度图f(x,y)调整为

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3.2 焊缝的超声扫描成像

从焊缝的底侧对焊缝进行检测,检测位置如图2所示,其中虚线表示焊缝的熔合线。在0～93mm范围内每间隔1mm取1个检测点,共采集到94个检测信号,编号1～94。

对中心频率为2MHz的超声,焊缝试块中厚度方向的纵波声速为5584m/s,近似取5600m/s。母材中纵波声速5760m/s。检测信号按照检测位置由上到下绘于图3中。由图3可见,在15,30μs和45μs附近有比较明显的随检测位置移动的信号,可初步判定为缺陷信息。

3.2.1 信号预处理

每个检测信号都经过上述的预处理过程,经预处理后的焊缝试块超声检测信号如图4所示。与图3中原始信号比较,缺陷信息的规律性更加明显,楔块噪声和材料噪声得到抑制。

3.2.2 扫描超声成像

应用图4中的扫描检测信号完成超声成像,成像结果如图5所示。图5中包含了楔块噪声的图像,如果去除楔块噪声,成像结果如图6所示。

3.3 结果分析

从图5和图6可以看出,超声扫描成像能够反映焊缝中实际缺陷的位置,对扫描成像过程及超声图像作如下分析:(1)横向分辨率不足。对于一个确定的超声换能器而言,横向分辨率与超声波长、换能器尺寸(直径)及缺陷与换能器表面的距离有关。实验中使用的换能器频率低、波长较长,直径较大,这些因素限制了横向分辨率。(2)检测噪声表现在超声图像上,对缺陷的判断造成了较大影响。可采用适当的信号处理方法消除检测噪声。对于消噪后仍存在的噪声可经人工判断后去除。(3)厚壁焊缝的超声成像中,声速和探头的声场特性是影响成像结果的关键因素。材料声速对成像的影响主要表现在两个方面:其一是声程的计算,其二是探头入射角的计算;探头的声场特性直接决定了对缺陷的检测能力,包括灵敏度、空间分辨率等。

4结论

(1)用自制超声换能器对99mm厚奥氏体不锈钢厚壁焊缝进行缺陷检测。利用逐点扫描的超声信号对焊缝缺陷进行了超声成像,焊缝图像可以反映缺陷的存在及其位置。

(2)采用一种基于时频分析的信号处理方法对检测信号进行预处理,这种方法能够提高检测信号的信噪比,一定程度上消除楔块噪声和材料散射噪声。

(3)准确测量焊缝中声速、改进探头的声场特性可以提高缺陷的定位精度。

参考文献

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超声波探伤系统检测焊缝的研究 第6篇

超声波探伤检测技术是无损检测中的一项较为传统的检测方法。发展至今, 超声波检测技术水平和手段都发展得较为成熟。国内外专家、学者对该领域的研究工作从未停歇, 随着多种质量检测技术的不断完善, 超声波探伤检测也必然面临着技术改革。在对于机械生产中焊缝质量检验的过程中, 应用超声波探伤检测技术进行质检具有其独特的意义。在研读大量专家的著作后, 笔者对于该内容的研究也有一定的看法, 以期能将其中较为有益的研究成果应用于实际生产。

1 超声波探伤检测系统概述

无损检测技术一般是指在不损伤被测物体的基础上, 将该物体表面及其内部结构中存在的缺陷检测出来, 提示给操作人员进行修正。在检测过程中, 不仅要对电、磁、热等外界环境对物体性质的影响检测出来, 还要对该物体本身存在缺陷或潜在问题的性质、状况、位置等各项数据指标明确的显示出来, 辅助工作人员做出精准的判别[1]。超声波探伤检测系统属于无损检测技术的一个技术分支, 并且通过长期实践应用, 该技术已经成为现代工业生产质检环节中一项不可或缺的重要技术支撑。

1.1 超声波探伤检测技术的特性

在无损超声波探伤检测技术与磁粉检测技术、射线检测技术等相比, 具有检测对象范围广、检测深度大等特点;与微波检测技术、红外检测技术相比具有定位更准确、灵敏度更高、对人体无害等特点[2]。总之, 超声波探伤检测技术是目前国内外应用范围最广的无损检测技术。超声波探伤检测技术系统在工业产业链条中起到了重要的支撑作用。

1.2 超声波探伤检测技术的实际应用

随着工业生产过程中对于检测效率和机械设备可靠性的要求不断提高, 超声波探伤检测技术的实施过程更加快捷。该技术应用与工业焊缝质量的检测环节中, 能够较快速的将焊缝的缺陷呈现出来, 而且显示内容更为直观, 显示位置更为精准。同时, 工业生产领域对于机械设备缺陷的定量定性分析与研究也随之发展, 从而促进超声波探伤检测焊缝质量过程的进一步完善。

2 关于应用超声波探伤检测系统检测焊缝的研究

国内外专家、学者对于无损检测技术的研究与实践的内容都较为丰富, 对于实际的工业生产起到了重要的指导作用。其中, 超声波探伤检测焊缝质量的工作原理通过具体的工序环节内容可以很明显的呈现出来。并且, 通过一系列具体的模拟实验过程, 探究到超声波探伤检测技术的未来发展方向, 如果加以改良, 将对实际的工业生产领域带来帮助, 提升该技术系统的自动化处理水平。

2.1 超声波探伤检系统的工作原理

超声波探伤检测技术用于焊缝质量检测的过程中的工作机理分为三个主要步骤:首先, 由超声波发射电路所产生的高压负荷脉冲激发机械探头所产生的超声波;其次, 由设备内部的发射电路所发射的超声波在焊缝的表面产生一定的反射波, 该波段能够在一定程度上将监测内容呈现出来;最后, 将接收到的反射波进行前置调理以后, 使得超声波信号在自身系统的告诉采集模块中进行分析, 并且将模拟信号束缚到超声波的检测范围之内。另外, 通过超声波探伤检测技术系统的运行, 将高速模块与数据模块中的信息进行存储, 将分析处理之后的数字量传导给该系统的显示屏中, 从而实现超声波探伤检测技术的分析与处理过程[3]。该技术的应用, 提高了工业制造环节中各类焊缝焊接的生产质量。

2.2 超声波探伤检测焊缝的发展趋势研究

为了进一步研究超声波探伤检测技术在焊缝质量检测工作中的实际应用状况, 笔者采取了一系列的检测实验。在保证工作正常进行的前提下, 探究如何提高超声波探伤检测技术的实效性, 以便于更好的应用于实际的焊缝质量检测工作中。

在实验中, 笔者采用在生产生普遍存在的焊接面, 利用超声波信号的单晶直探头作为数据信息的发射与接收端。接下来, 针对接收端所接收到的超声波信号作为模拟采集信号, 并将其输入到超声检测系统的模块之中。在经过对输入信号的处理之后, 对数据信息和分析处理结果进行整合, 最后在该系统的显示屏观测波形显示的结果。系统计算模块对于焊缝缺陷的定位、定性以及定量都能起到很好的辅助作用[4]。

通过对超声波探伤检测技术应用在焊缝质量检测的实验过程的分析, 令该技术的各项环节更为细致化的呈现出来。究其运作机理可以得知, 如果能将更新的信息技术手段与之相融合, 可使该项技术得到进一步的升级, 实际的检测工作效果会更加明显。在现代化的社会生产环境中, 人们的工作和生活都离不开网络信息技术的应用[5]。基于此, 我国当前的超声波检测焊缝质量的过程, 需要紧跟世界发达国家的超声波检测技术的发展潮流, 将该技术进行进一步的完善, 提升该技术系统的运作效能。而且, 焊接质量的好坏将直接影响到整个生产过程或工程的质量, 管道焊接质量的优劣依赖于无损检测技术。随着边缘技术的革新, 将此项技术的研究方向与时代信息技术的发展相结合, 已经成为工业领域发展的必然趋势。这就需要相关技术人员与国家科研人员着力开发数字化与智能化的技术平台, 加强超声波探伤检测技术本身的自动化优势, 令焊缝质量的检测结果更加精准。

3 结束语

通过系统的研究与分析, 并结合大量专家学者对超声波探伤检测技术的研究, 对无损检测中的超声波探伤检测技术的探究有了更进一步的认识。该技术具有较强的稳定性与可靠性等特点, 在对于焊接质量的检测工作中, 利用该技术手段, 可以避免相当一部分生产事故的发生, 从而令生产环节更加安全, 保证我国工业生产链条的有序运行。

摘要：超声波探伤检测技术在实际的机械生产中是一项较为关键的技术, 被国内的零部件制造业、石油、化工等行业所广泛应用。通过超声波探伤检测技术对焊缝质量进行检验, 能够给操作人员提供一定的警示信号, 特别是对于石油管道或化工生产管道等焊缝质量的有效检测, 能够保障生产设备及工作人员的安全, 避免发生一些不可逆转的生产事故。基于此, 笔者就超声波探伤检测焊缝质量的相关问题进行研究, 剖析该技术领域的发展与技术改革对于实际生产的影响。

关键词：超声波探伤,无损检测系统,焊缝

参考文献

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[3]罗开玉, 苏柏, 吕刺, 林通, 刘娟, 王庆伟, 鲁金忠.7075-T6铝合金激光对焊接质量的超声波探伤测试与分析[J].激光与广电子学进展, 2013, 06 (10) :161-162.

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液化气罐车人孔接管角焊缝超声检测 第7篇

下面就以56m3拉运压缩天然气的汽车罐车人孔接管角焊缝超声波探伤 (UT) 为例, 来说明超声波 (UT) 探伤技术的应用情况。

液化气体汽车罐车按《定期检验规则》以及《移动式压力容器安全技术监察规程》的要求, 每五年应进行一次全面检验, 在对人孔接管角焊缝进行表面探伤 (MT) 过程中, 经常发现角焊缝上存在气孔、夹渣、未焊透等危险性缺陷, 严重影响到罐车的安全运行, 为了准确及时的检出缺陷, 常常利用超声波 (UT) 探伤内部检测技术。

如图1所示:人孔接管角焊缝, 材质:为16Mn R,

尺寸:Φ2400×12845, 盛装介质:压缩天然气, 筒体厚度:32mm, 人孔厚度:30mm.

要求对图示焊缝进行超声波 (UT) 检测, 合格级别JB/T4730.3—2005—Ⅰ级合格。

1 检验准备

1) 检测面:检测区宽度应是焊缝本身, 再加上焊缝两侧10mm的一段区域;

2) 探头移动区应清除焊接飞溅、铁屑、污垢及其它杂质。检测表面应平整, 便于探头扫查, 表面粗糙度应不大于6.3μm;

3) 根据检测面和厚度的比较, 应采用直射法和一次波反射法检测, 探头移动区应大于或等于1.25P, P=2TK;

4) 检测前应将角焊缝周围用角向磨光机打磨, 露出金属光泽。

2 探头的选择

根据工件的结构形式, 由图1我们知道, 探头、K值选择是否合适, 直接会影响到整个探伤结果, 要想保证二次波声程能扫查到整个焊缝截面, 应尽量选取大K值的探头, 为了保证超声波 (UT) 检测过程中不漏检, 同时还要选择直探头在接管内壁对角焊缝进行探伤, 以有效地检查出夹渣、未焊透等内部缺陷, 根据厚度选用探头2.5P13×13K2.5和2.5PΦ14二种。

3 仪器的选择

由于选择了两种不同型号的探头, 为了便于检测的方便, 选择了CTS—2000数字型超声波探伤仪。

4 试块的选择

由于筒体内径较大, 接近于平板, 选用标准中的CSⅡ、CSK—ⅢA试块, 试块如图2、图3所示。

5 距离—波幅曲线的绘制

1) 按深度1:1在CSK—ⅢA试块上调节扫查比例;

2) 利用CSK—ⅢA试块上不同距离的Φ1×6短横孔来调节;

3) 斜探头的距离—波幅曲线灵敏度按表1规定;

4) 直探头的距离—波幅曲线灵敏度按表2规定。

6 扫查和缺陷评定

1) 可将评定线灵敏度降低3d B作为扫查灵敏度进行缺陷扫查;

2) 用K2斜探头在内表面以一次反射法对焊缝进行检测, 扫查区域为焊缝和热影响区;

3) 用K2斜探头, 按图1所示探头1位置在罐体内表面对角焊缝以直射法进行检测, 缺陷深度已知后, 水平位置可直接测得;

4) 用K2斜探头, 按图1所示探头2位置在罐体内表面对角焊缝以锯齿形进行扫查, 缺陷深度已知后, 水平位置能够直接测得。依据深度可测得缺陷的水平位置, 从而可对缺陷定位;

5) 按图1所示在人孔接管内壁、用直探头3、斜探头4进行检测。以直探头3检测为主, 斜探头4检测为辅;

6) 缺陷指示长可以由6d B法和端点6d B测得, 只有一个高点位于Ⅱ区以上时, 用6d B法测量, 有多个高点位于Ⅱ区或Ⅱ区以上时, 用端点6d B测量;

7) 缺陷质量分级按JB/T4730.3-2005的有关规定执行。

7 结论

以上是笔者对具体问题的分析, 在实际的检测过程当中, 会碰到许多类似的问题, 这就要求我们检验检测人员能够结合自己所学的知识, 在实际工作中做到灵活运用, 合理地选择仪器、探头, 合理地编制探伤工艺文件, 以便于更好地指导实际工作。

参考文献

[1]承压设备无损检测.JB/T4730.3-2005.

对小径管焊缝的超声波检测探析 第8篇

1 超声波对小径管焊缝的探伤方法

1.1 选择仪器探头。

本次试验当中选择的仪器探头参数为:频率为5MHz, 4—6mm的前沿, β=70°, k=3。在仪器探头使用之前, 首先要采用打磨成斜面的方式针对端面与底面的棱角进行处理。保证不小于5mm的前沿距离, 还要采用打磨成圆弧面的方式针对探头底面按管子的曲率进行处理, 使其接触面积能够有所扩大。

1.2 调整扫描速度。

对扫描速度进行调整的时候, 利用小径管焊缝探伤专用试块来进行。同时, 为了能够对荧光屏的整个屏幕进行充分的利用, 保证具有容易辨别以及显示清晰的缺陷反射波, 在对扫描速度进行调整的时候, 还要以能够将整个荧光屏占满的管子厚度一次波、二次波作为参考标准。

1.3 调整起始灵敏度。

小径管探伤专用试块中按照h=5mm深度的横通孔进行相应的调整, 保证可以达到荧光屏满幅的五分之三以上的最强的反射波幅, 同时将其作为基准波高, 再增加14d B, 这就是本次试验的探伤起始灵敏度。

1.4 处理探测表面。

首先在焊缝两侧的探伤面上采用锉刀清除掉包括焊渣以及飞溅物等在内的杂物, 随后针对其表面实施相应的除锈措施, 使其具有光洁的表面。打磨的过程中, 严禁利用电动砂轮。防止有不圆滑过渡的小平面出现在管子表面, 这样会造成声耦合不良的问题。

1.5 选择耦合剂。

将一些较稠的机油作为耦合剂, 并且适量的对之进行涂抹。避免出现过厚的现象, 这样就会导致杂乱反射波的出现, 最终使缺陷判别的准确度受到极大的影响。

1.6 补偿量。

需要在被探管子上针对表面粗糙度补偿量进行实际的测定, 保持在0~4d B的范围之内。应该以被探管子的具体规格作为根据, 将二次波探测时的散射补偿量以及曲率折射确定下来。测定小径管专用对比试块的时候, 将3~6d B作为确定范围, 比如加热器管子的规格为42×5.5, 通过测定, 可以了解到8d B为二次波表面粗糙度补偿值, 2d B;为一次波表面粗糙度补偿值。

2 分析缺陷波形

2.1 分析焊缝内部缺陷。

在利用一次波进行探伤的情况下, 一次波标记点以前出现反射波, 在利用二次波进行探伤的情况下, 二次波、一次波标记点中间会出现反射波。这时候就要针对根部变型波以及变型表面波进行区分, 同时还将由于扩散声束而造成的余高反射波区别开来。可以针对焊缝采用沾油的手指进行拍打来验证, 还可以采用是否在焊缝上存在水平定位的方式进行验证。

2.2 焊缝根部缺陷的判定。

如果一次波最大标记点上出现反射波, 而在探头一侧或焊缝中心为水平定位, 这时候就要对区分错边和焊瘤予以关注, 要仔细的分析和观察其中的可疑信号, 避免出现漏检以及误判的现象。采用沟槽试块针对根部缺陷进行测定, 对其深度进行科学的验证。比如在对DB-1型对比试块进行测定的时候, 反射波如果在内曲面V型槽当中达到了五分之三的基准波高, 这时候就要增加36d B, 并将之看作是内凹以及未焊透等焊缝根部缺陷的对比当量。

2.3 干扰波。

在进行探伤的时候, 不仅会有真正缺陷反射波出现在荧光屏当中, 还会存在若干假信号。对小径管焊缝缺陷的判定会受到这些假信号的影响, 这时候就要对荧光屏上的信号进行仔细的分析, 从而能够有效的区分假信号。①由于焊缝根部变形而出现的反射波。如果焊缝根部被声束扫查到, 在某种特定的条件下就会导致变形波的出现。一旦经过焊缝余高的变形波标记返回探头的位置时, 就会在二次波与一次波标记之间出现反射波, 就容易导致误判现象的发生。这时候就要以探头的水平定位和位置作为根据对之进行区分, 变形波水平定位点在通常情况下都处于焊缝之外的位置。②扩散声束造成的余高反射波:因为需要探伤的小径管往往具有较薄的壁厚, 所以在二次波标记点与焊缝之间出现主声束的扩散声束底面发射, 可能会出现被误判为焊缝上部或者中部的缺陷, 这时候就要用沾油的手指对焊缝余高进行拍打的方式或者以探头的水平定位和位置对之进行有效判别。③错边造成的反射波, 如果存在有错边, 就会有错边反射波产生, 而且水平定位在大部分情况下处于焊缝中心的位置。然而因为缺乏反射条件, 因此在焊缝的另一侧进行控测的时候, 会出现没有信号的情况。④焊缝根部成形的影响。如果焊缝根部具有较好的成形, 往往就会具有较多的反射波强度或者无反射波;如果在成形不好的情况下, 根部成形的反射信号就会分别在焊缝的两侧探伤时出现, 而且随着根部成形所构成的反射条件的不同, 其反射强度也会出现较大的变化, 这种情况下如果没有注意到, 就很可能将其判定为缺陷。在对区别进行判定的时候一共包括两种方法:首先是立足于水平定位进行区别, 其次是立足于声程进行比较。见图1。

结语

经过分析数千个焊口的检测过程, 可以发现在检查小径管焊缝的时候采用超声波具有一系列的优势:首先具有较低的环境要求、方便灵活的操作方式, 而且仪器不会由于位置以及场地受到限制, 同时能够实施交叉作业, 使工作效率得到了提升。其次具有较高的可靠性, 并且能够将大量的财力、物力及人力节约下来, 促进检测周期的缩短, 最终有力的推动企业经济效益的显著提升。

摘要：本文针对检测锅炉小径管焊口内部质量时超声波的应用进行了分析和探讨。具体论证了在小径管对接焊缝探伤中的超声波探伤工艺。

关键词：小径管,焊缝,超声波

参考文献

焊缝超声检测技术 第9篇

目前对电子束焊缝进行无损检测的常用方法是X射线透照法。但是,对于大型结构件中大厚度电子束焊缝,射线照相检验的灵敏度往往不能满足要求。

超声无损检测适用于大厚度金属内部缺陷检测,根据一些文献中的研究结果,多区聚焦超声检测技术可以显著提高大厚度材料中小缺陷的检测信噪比[3,4]。本研究对该技术应用于大厚度电子束焊缝的可能性进行初步探索,以提高大厚度电子束焊缝中小缺陷的检测能力。

1 多区聚焦检测技术原理

在普通的平探头声场中,声束宽度随着距离的增大而逐渐加宽。由于声束穿过的多晶结构基体材料体积较大,声波遇到散射体数量较多,响应引起散射也较大,对于发射幅度较低的小缺陷,就会造成信噪比不足。而带有聚焦透镜的探头,由于透镜的聚焦作用,使焦点的能量高度集中,因此,在焦区内可使小缺陷检测灵敏度提高,同时,由于声束变窄也使声场内部组织散射信号减少,从而提高了检测信噪比。但是聚焦探头高灵敏度区域有限,在聚焦区外检测灵敏度和信噪比仍会变得很低。

聚焦探头能量较集中的聚焦声场主要由焦区长度L和焦点直径ϕ两个参数决定,分别如公式(1)和公式(2)表示:

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式中:λ为波长;F为焦距;D为换能器直径。对10MHz,12mm晶片直径,125mm焦距的探头来说,计算得到的焦点处声束直径只有1.5mm,水中焦区长度约65mm,折算为钛合金中的焦区长度则只有16mm左右。由上述两式可以看出,若要增大焦区长度,则需增大焦距,减小晶片直径,但同时声束直径会增大。根据理论研究结果,聚焦探头焦点能量集中的效果在N/F值较大时为好。增加焦距减少晶片直径,就会使N/F减小,聚焦探头提高信噪比的能力减弱。因此,增大焦区长度的可能性是十分有限的。

多区聚焦检测技术就是为了解决大厚度被检试件焦区覆盖范围不足的问题而提出的(见图1)。根据大厚度试件的厚度范围,采用多个不同焦距的聚焦探头,各自覆盖一个深度区间,使零件整个检测深度范围均在探头聚焦区内,从而实现全深度范围的聚焦检测,提高全深度范围内小缺陷的检测灵敏度和信噪比[5]。

2 实验过程与结果

2.1 试样制作

选取TC21钛合金锻坯,经过电子束焊接制成电子束焊缝试样;对其表面进行加工后,采用超声聚焦探头对焊缝区进行C扫描检测;选完好焊缝区,将试样加工为不同厚度的阶梯;在不同的阶梯上,在焊缝中心加工ϕ0.4mm,孔深5mm平底孔,即制作了一套钛合金焊缝中含不同埋深(5～70mm)ϕ0.4mm平底孔的试样,用于大厚度电子束焊缝的多区聚焦检测灵敏度试验。

2.2 人工缺陷上检测灵敏度试验

为了试验检测灵敏度,采用USIP40型超声检测仪,使用编号1,2,3#探头(探头参数见表1),在所制作的阶梯试块上进行了平底孔回波的观察和超声C扫描成像。采用所述3个探头分别聚焦于焊缝中不同深度,在埋深5～70mm的所有平底孔上,均获得了0.4mm平底孔的回波。图2为其中埋深为25,38,63,70mm的平底孔的A扫描图,图3为相应埋深的平底孔的C扫描图。从图2,3中可以看出,ϕ0.4mm平底孔的回波波形和C扫描图易于识别,信噪比可以达到9dB以上,完全满足超声可检性的要求。不同埋藏深度人工缺陷上回波幅度80%时的增益读数和信噪比(S/N)如表2所示。

采用USIP40型超声检测仪,5MHz、直径为12.7mm的4#水浸平探头,调整合适的水距,在所制作的阶梯试块上进行了平底孔回波的观察和超声C扫描成像。由于盲区较大和材料的衰减,5,12,70mm的平底孔无法识别。图4为埋深为25,38,51,63mm平底孔的A扫描图,图5为相应埋深的平底孔的C扫描图。从图4,5中可以看出,ϕ0.4mm平底孔的回波波形和C扫描图不易识别,信噪比均小于9dB,63mm孔的信噪比达到1dB;由于平探头声束宽度宽,平探头检测的平底孔成像面积比较大且不清晰,表明横向分辨力差,不如聚焦探头。不同埋藏深度人工缺陷上回波幅度80%时的增益读数和信噪比(S/N)如表3所示。从表2和表3可以看出,平探头检测的信噪比不如聚焦探头,埋深大于25mm的平底孔的信噪比均小于9dB,埋深63mm的平底孔信噪比达到1dB。由于水浸平探头的信噪比差,不能满足超声可检性的要求,若采用10MHz的水浸平探头,由于频率高,衰减增大,信噪比不如5MHz的平探头,更无法满足超声的可检性。

采用EPOCH 4PLUS型超声检测仪,5MHz、直径为12.7mm的5#接触法直探头,在所制作的阶梯试块上进行了平底孔回波的观察,在埋深5～70mm的所有平底孔上,均获得了0.4mm平底孔的回波。图6为其中埋深为5,25,51,70mm平底孔的A扫描图。从图6可以看出,接触法纵波检测的信噪比均小于9dB。不同埋藏深度人工缺陷上回波幅度80%时的增益读数和信噪比(S/N)如表4所示。从表2和表4可以看出,接触法纵波检测的信噪比远不如多区聚焦检测,大于5mm的平底孔信噪比均小于9dB,埋深70mm的平底孔信噪比达到2.5dB。由于接触法纵波检测的信噪比差,不能满足超声检测可检性的要求。

2.3 大厚度电子束焊焊缝多区聚焦和X射线透照检测结果

采用一厚64mm含自然缺陷的电子束焊试样,进行多区聚焦超声检测与X射线检测的对比试验。试样的尺寸见图7。将编号1,2#探头分别聚焦于试样的不同深度,用ϕ0.4mm焊缝平底孔阶梯对比试块调整灵敏度进行多区聚焦C扫描检测。图8为多区聚焦C扫描图,图8a,b,c分别为1,2#探头C扫描图。从多区聚焦C扫描图可以看出,缺陷成像清晰直观;1,2#探头分别检出ϕ0.4-1dB和ϕ0.4-15dB的缺陷。由此证明,多区聚焦超声检测灵敏度达到ϕ0.4mm甚至高于ϕ0.4mm平底孔当量。

采用GJB1187A-2001标准对该试样进行X射线透照,9#丝能显示清晰,满足标准所要求的厚64mm 金属材料X射线透照灵敏度,但未能发现缺陷。

3 结论

(1)采用多区聚焦检测技术检测大厚度电子束焊焊缝, 检测灵敏度达到ϕ0.4mm平底孔且信噪比达到9dB以上,满足超声可检性要求。

(2)水浸法平探头检测和接触法纵波检测的信噪比差,均不如多区聚焦检测,无法满足超声可检性要求。

(3)多区聚焦法检测出大厚度电子束焊焊缝中的ϕ0.4-15dB的小缺陷,而X射线照相不能检出,因此,多区聚焦超声检测与常规的X射线照相相比,可提高大厚度电子束焊焊缝的检测能力。

摘要：采用多区聚焦超声检测技术检测结构件的大厚度电子束焊焊缝。通过人工缺陷上检测灵敏度试验,结果表明:厚70mm以内检测灵敏度可以达到0.4mm平底孔且信噪比达到9dB以上,完全满足超声可检性的要求;水浸法平探头检测和接触法纵波检测的信噪比差,均不如多区聚焦检测,无法满足超声可检性要求。对于厚度为60mm的电子束焊缝,多区聚焦检测能检测出0.4-15dB的小缺陷,优于射线照相检验的灵敏度。因此多区聚焦检测技术是大厚度电子束焊缝质量评价的有效工具。

关键词：多区聚焦检测技术,信噪比,电子束焊,焊缝

参考文献

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