超聲波檢測中缺陷顯示特性的概述

王樂超 王海天 李璐（渤海卡麥龍流體控制設備（天津）有限公司， 天津 300457）

超聲波檢測中缺陷顯示特性的概述

王樂超 王海天 李璐（渤海卡麥龍流體控制設備（天津）有限公司， 天津 300457）

在對于超聲波檢測壓力容器焊縫過程中，通過研究，發現危害性缺陷的特征及儀器（脈沖式超聲儀器）波形的特征形式，由此對于缺陷的產生及預防的相關措施進行了概述。

超聲波；壓力容器；缺陷；特性

1 未焊透

在一次對于直徑2000mm, 厚度為45mm壓力容器封頭環縫焊縫超聲檢測時，（V型坡口）焊接工藝為氬弧焊打底，埋弧自動焊填充。發現反射波幅高，并且顯示深度在42mm左右，當探頭沿焊縫平行移動時，在較大范圍內，連續出現缺陷波且在熒光屏的同一位置上，且幅度變化不大。探頭沿焊縫垂直移動時，缺陷波消失比較慢，探頭做環繞移動時，缺陷波小幅度的降低。通過人孔進入設備后，發現內壁一圈為未焊透情況。未焊透缺陷反射波形尖銳，波幅也較高，探頭平行移動時，波形雖變化不敏感，在焊道兩側檢測時都能檢測到類似的反射波。此缺陷降低焊接部位的機械性能，在未焊透處的缺口處造成應力集中的情況，當容器投產使用后會有引發裂紋的風險，是具有危險性質的嚴重缺陷。

防止措施有：合理設計焊接坡口的角度和尺寸、裝配組對間隙、采用合理的焊接工藝等。

2 裂紋

在檢測壁厚為40mm、直徑1400mm、材質Q345R、筒體縱縫時，發現有缺陷波形明顯、尖銳、波峰陡峭。探頭平行移動時，波形在波峰高度和水平定位距離有變化，探頭移動到較長距離后，才逐漸減幅，直至消失。在零下的環境，進行厚壁壓力容器自動焊焊接，若不按照焊接工藝要求，進行焊前預熱，焊后保溫工作，易產生冷裂紋缺陷。分析裂紋缺陷：回波的高度明顯，波幅較寬，有時會出現多個波幅，超聲波探頭在做平行移時，反射波會持續產生波幅起伏，超聲探頭旋轉時，波峰有上下跳動情況。常見的裂紋分為：熱裂紋、冷裂紋和再熱裂紋三種。

熱裂紋防控措施：控制母材及焊材中容易偏析的關鍵元素及危害性大的雜質的含量，主要控制硫含量、鎳元素，提高錳含量;提高焊條或焊劑中的堿性，以降低雜質含量，改善偏析的情況;完善焊接的結構形式，調整合理的焊接順序，控制好焊縫過程中，收縮的自由度。

冷裂紋防控措施：焊接之前應控制預熱溫度，焊后應做保溫工作，延遲降溫。使熱影響區有充足的溫度，進行奧氏體的消除，從而規避淬硬組織的形成，并且能消除焊接應力的影響。

再熱裂紋防控措施：嚴格遵守焊接工藝規程。一般采用較小的線能量，有利于焊接組織結晶，并且減小回火脆化傾向。對于復合鋼板焊接，應該在板材的基層和復合層開不同角度坡口，不同層次焊接工藝嚴格控制，并且先對基層進行無損檢測，確保無超標缺陷，避免返修。對于過渡層應優化焊接工藝，控制由于滲透和稀釋所導致的合金元素碳含量的上升或者鉻、鎳等元素的下降。做好焊前預熱、焊后熱處理的工作。

3 未熔合

在超聲檢測壓力容器環焊縫時，發現在焊縫與母材熔合處，有起波尖銳，波幅度高，在焊縫單面雙側檢測時，顯示兩側波幅高度有差異。經過返修發現為坡口未熔合缺陷。分析未熔合缺陷：探頭沿焊道移動時，回波的形狀比較相似，在焊道兩側檢測時，回波高度不一致，在一側檢測反應敏感。其產生的原因：坡口清理不到位，焊接速度過快。電流不穩定，過小或過大，焊接的角度不對，電弧偏吹等。

防控措施：按制造工藝加工合理的坡口，準確的控制電流、焊接速度等工藝參數。正確操作防止焊偏等現象。

4 氣孔

在超聲檢測壓力容器焊縫時，經常會發現有缺陷波形敏銳、凸顯、波形單一。當探頭繞缺陷移動時，缺陷波依然存在。當超聲波探頭沿焊縫水平轉動時，單個氣孔缺陷波會消失，連續氣孔則會產生持續的缺陷波顯示，密集氣孔則會出現多個此起彼落的缺陷波。當探頭垂直焊縫移動時，除針狀氣孔外，缺陷波均很快消失。分析氣孔缺陷：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。

防控措施有：杜絕藥皮開裂、剝落、變質及焊芯銹蝕的焊條，有銹的焊絲需除銹后才能使用。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。

5 夾渣

反波信號多呈鋸齒狀連續波幅，最高峰邊緣上有小峰，當平行移動探頭時，反射波會有變動，從焊道兩側檢測，反射波幅不相同，但是缺陷定位一致。經過返修后會看到是夾渣缺陷。分析夾渣缺陷：夾渣多為非金屬雜質，如熔渣。有線狀連續、獨立的、成簇的形狀等。在相同條件下探測時，其缺陷波幅比氣孔、未焊透、裂紋、未熔合回波低、波型也相對較寬。探頭平行移動時，條狀夾渣的回波具有連續性，當近似樹叉的形狀時，可判斷疑似成堆或簇的缺陷群。探頭做環繞移動時，條狀夾渣缺陷波會比較快消失，但對于體積大的夾渣在較大的范圍內都有缺陷波。在不同位置檢測時，呈現不同形狀的回波，這類缺陷產生的原因有：焊接電流過小，速度過快，焊接角度不合理等因素，熔渣返出不及時，焊接過程中對各層焊縫及邊緣處清理不徹底，對于焊材選擇的化學成分不正確，如含硫、磷較多等。

防控措施有：正確選用焊接電流，合理選擇運條角度，焊接速度等。焊接件的坡口角度選擇合理，焊前坡口應清理干凈。