超聲波檢測Y型節(jié)點打底層焊道異常信號研究

陳柳　陳志強(qiáng)

摘要：對超聲波檢測獲取的異常信號分析是缺陷定性的主要手段。裂紋缺陷是焊接過程經(jīng)常出現(xiàn)和最嚴(yán)重的缺陷之一，在所有標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范里都嚴(yán)禁存在。文章通過對Y型全熔透焊縫采用FCAW-CO2焊接方法的焊接過程質(zhì)量進(jìn)行了多角度和多手段的綜合評價對比，確定了異常信號缺陷的性質(zhì)和優(yōu)化了無損檢測工藝參數(shù)。

關(guān)鍵詞：超聲波檢測；異常信號；Y型全熔透焊縫；缺陷定性；打底層焊道縱向裂紋 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TG441 文章編號：1009-2374（2016）34-0022-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.34.011

超聲波檢測是船舶建造和焊接質(zhì)量控制的主要手段，不僅一定程度上確保了船體結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量滿足檢驗規(guī)范的要求，同時也對焊接工藝的改進(jìn)和質(zhì)量的提高起到了信息反饋的作用，因而獲得了廣泛應(yīng)用。

隨著國產(chǎn)新型船舶液貨艙的船體結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點形式（見圖1）的焊接質(zhì)量的控制，根據(jù)焊接方式（FCAW+CO2+反面陶瓷襯墊）不僅需對焊后完工焊縫進(jìn)行100%的外觀目視檢查，并且貨艙面關(guān)鍵節(jié)點全熔透焊縫還需進(jìn)行100%超聲波檢測以及貨艙面焊縫100%磁粉檢測。在超聲波檢測過程中發(fā)現(xiàn)的異常信號如評定為裂紋缺陷，不論當(dāng)量大小必須判定為不合格缺陷并采取有效手段消除。根據(jù)檢測標(biāo)準(zhǔn)JIS Z3060標(biāo)準(zhǔn)和檢測板厚度（19.5mm）主要采用5P10X10A70橫波探頭進(jìn)行超聲波檢測。在檢測過程中打底層焊道斷續(xù)檢測出連續(xù)的回波信號，深度為18～21.9mm。通過5P10X10K2和5P10X10A45進(jìn)行反復(fù)驗證，異常信號的埋藏深度為18～23.4mm。異常信號都是直射波檢測到的而非一次反射波，如此判定異常信號的埋藏深度超出了厚度范圍延伸到了背面加強(qiáng)高內(nèi)近4mm。通過異常信號獲取聲程、水平距離和深度的信息以及焊縫外觀、裝配間隙進(jìn)行模擬，缺陷在焊縫橫截面上的分布見圖2所示。由于超聲波檢測出打底層焊道出現(xiàn)異常信號的數(shù)量較多，因此評定異常信號的性質(zhì)成為試驗的關(guān)鍵。

1 超聲波檢測的異常信號定性分析

根據(jù)檢測規(guī)格19.5mm和檢測規(guī)范，主要采用5P10X10A70橫波探頭對焊縫進(jìn)行檢測，由于結(jié)構(gòu)根據(jù)檢測的異常信號，采用5P10X10K2和5P10X10A45進(jìn)行驗證，獲取的異常信號數(shù)據(jù)見表1。通過焊縫取形和超聲波獲取的數(shù)據(jù)模擬，異常信號的分布見圖2所示。異常信號位于打底層焊道中心位置，貫穿整個焊道其高度為5.2mm，垂直偏斜角度為37.5°～40°，沿焊縫軸線分布平面型，并結(jié)合異常信號包絡(luò)圖3，初步判定為軸向縱向小裂紋。

2 超聲波檢測異常信號的宏觀驗證

超聲波檢測到的異常信號驗證主要包括磁粉檢測或滲透檢測和剖傷后宏觀目檢。磁粉檢測包括Y1-P型便攜式交流磁軛探傷儀和A1-30/100靈敏度試片以及采用水基磁懸液連續(xù)法。滲透檢測采用溶劑去除型著色滲透劑系列及SBS-3靈敏度試塊。

根據(jù)超聲波檢測定位分析，異常信號應(yīng)是延伸和貫穿打底層焊道，但是采用磁粉或者滲透進(jìn)行檢測驗證，卻沒有發(fā)現(xiàn)缺陷痕跡。仔細(xì)觀察，原來打底層焊道反面被填充了新的焊道，而不是原始焊道成形，因此按照超聲波定位的深度采用刨除填充焊道，其缺陷宏觀特征如圖4所示。其缺陷形貌沿焊道軸線方向擴(kuò)展的縱向裂紋，呈鋸齒狀錯開，斷口顯示氧化色。

3 打底層焊道缺陷宏觀對比試驗

為了驗證超聲波檢測判定的異常信號缺陷貫穿打底層焊道，對采用相同焊接工藝和節(jié)點的焊縫進(jìn)行打底層焊道反面首先進(jìn)行目視檢查并找到疑似裂紋區(qū)域（見圖5），然后采用著色滲透法進(jìn)行驗證試驗（見圖6）。可以看出，裂紋缺陷分布于焊縫軸線方向，并且向焊道內(nèi)延伸，顯像痕跡說明缺陷開口較深。斷面剖傷缺陷成平面型，貫穿打底層焊道約為6mm。

4 結(jié)語

通過現(xiàn)場試驗和大量的試驗數(shù)據(jù)積累及分析，可以判定超聲波檢測到的異常信號為打底層焊道縱向裂紋缺陷。表1的數(shù)據(jù)分析可以看出，采用5P10X10K2探頭檢測打底層焊道縱向裂紋靈敏度最高。包絡(luò)圖數(shù)據(jù)和表1的5P10X10K2的數(shù)據(jù)可以得出缺陷的高度為5～6mm，并貫穿打底層焊道。試驗數(shù)據(jù)和驗證性試驗為無損檢測人員優(yōu)化檢測工藝和判定打底層裂紋提供了參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 應(yīng)若采.熔焊原理及金屬材料焊接[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[2] 李生田，劉志遠(yuǎn).焊接結(jié)構(gòu)現(xiàn)代無損檢測技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[3] 楊致遠(yuǎn).用超聲波檢測焊縫中微裂紋[J].無損探傷，1989，（6）.

[4] 劉振清.超聲無損檢測與評價中的信號處理及模式識別[J].無損檢測，2001，23（1）.

作者簡介：陳柳（1999-），女，黑龍江哈爾濱人，衡水第一中學(xué)在校學(xué)生，研究方向：無損檢測；陳志強(qiáng)（1970-），男，黑龍江哈爾濱人，河北大學(xué)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督學(xué)院講師，碩士，研究方向：無損檢測及焊接。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）