超聲法檢測中通過反射波的特征判斷缺欠類型的應用

冷豐冬 于濤 褚宏督

【摘 ?要】超聲波本質上是一種固定的起伏波，是呆板的振動在固體液體氣體中的傳播。掌握超聲波的本質屬性，以及超聲波在固體液體氣體中的傳播特點，對于從事檢測工作的一線人員以及研發人員，提高發現并解決實際問題的成功率。不同的缺欠特征對應反射波的特征不同，通過對模擬人工缺欠的反射波特征分析缺欠的性質，在實際檢測過程中起到一定的指導作用。

【關鍵詞】缺欠;反射波特征;超聲波;缺欠特征

引言

利用超聲波檢測技術，主要是通過超聲波在材料中的傳播特征，如超聲波在穿過材料時能量會減少，在碰到聲阻抗不一樣的兩種材料接觸面時會產生反射等。超聲波檢驗與其他四種檢驗方法最主要的區別在于對缺欠的定性，對于超聲檢驗人員來說不是一件簡單事情，即使已取得超聲二級的人員來說同樣是一件困難的事，僅僅想通過對 GB/ T29711-2013《焊縫無損檢測超聲檢測焊縫中的顯示特征》附錄 C中反射體的 基本動態波形的學習就能掌握該項技能是不可能完成的一項任務。因此作為超聲檢驗人員來說就必須通過在工作的學習與積累中，根據制件的制作工藝、缺欠特性、缺欠波形和底波反射情況，來分析評估缺欠的性質。

1 缺欠回波變化的影響因素

超聲檢測技術對缺欠定性評估，主要是依據波形信號的起波快慢，回波前沿的陡峻水平，及回波后沿下滑的快慢（下滑斜率）。波峰形態，回波占寬，以及滑動探頭時缺欠回波的浮動情況（波幅、位置、數目、形態等），還可以根據分析多回底波的數量、底波占屏大小程度損失情況，再根據缺欠在被檢制件中的位置、散布情況、缺欠的當量情況（與反射率有關）、伸展情況，根據具體制件、材質的特點和制作工藝等作出總結判斷，評估出缺欠的類型和性質。

2 氣孔和反射波的特征

2.1氣孔的特征

通常情況下氣孔體積不是很大，表現為球形或橢球形。在氣孔中包含有氣體，主要是因為，在施焊的過程中熔池溫度過高吸收了大量的氣體或冶煉反應中生出的氣體，在冷凝之前還沒來得及揮發出而存留在金屬焊縫內造成孔穴。在焊縫中容易出現氣孔的位置一般位于引弧和熄弧處。

2.2反射波的特征

在焊縫中遇到氣孔時反射波反射頻率較高，并且振幅是因為球狀反射體所產生，所以，振幅一般不是很高。反射波波形分為兩種情況：第一種情況是一個氣孔發生的反射波，波的形狀為單個高峰，較穩定，如圖2.1;第二種情況是密集氣孔產生的反射波，A型顯示為束狀密集型回波，如圖2.2。在特定范疇內，緊密型回波，有時可辨別相鄰回波，有時不得辯別相鄰回波。當探頭滑動時，回波振度隨意的升高和下降，若彼此緊靠的回波可辯，則可覺察每個獨自的反射體信號，出現的波形如圖2.1。探頭稍一移動，波形即消失。從不同方向檢測，可出現大概一致的反射波，單獨氣孔的缺欠當量，沒有特殊情況下都小于同聲程。

3 夾渣和反射波的特征

3.1夾渣特征

夾渣是指存留在焊縫中的熔渣雜質，一般呈體積狀，外形不規則，可能是線狀的、孤立的、成簇的，是典型的固體夾渣。夾渣中一般為非金屬夾雜物，金屬夾渣物是存留在焊縫中的外來金屬微粒，可能是鎢、銅或其他金屬。

3.2反射波的特征

夾渣的反射波，反射頻率不高，波幅普遍情況也很低。波峰為毛粗，主峰邊上有小峰。探頭移動時，波幅變動明顯。從各個方向探測時，當量各不相同。夾渣的反射當量，除特殊情況下，也不大于且不等于同聲程。圓狀夾渣物回波呈現的信號，和圓狀氣孔呈現的回撥信號如出一轍，條狀夾渣物回波情況所表現出來的特征大多情況下，表現為鋸齒狀，并且振幅低，波形大多情況下表現為樹枝形狀，主要波峰邊上，伴有小波峰，如圖3.1。探頭轉動，振幅有變化，在不同的方向檢測時，反射波振動的幅度不一樣。

4 未焊透和反射波的特征

4.1未焊透特征

“焊工施焊的熔深”小于“板厚熔深”而造成的不同的部位叫做“未焊透”。主要是根部未焊透，即焊接搭接位置根部沒能全部熔透。未焊透有著相當的長度，沒有特殊情況下，會出現在起弧和熄弧的位置。未焊透出現的地方若以坡口型式為依據，沒有特殊情況下，會出現在焊縫中心、焊縫兩邊和焊縫底部。值得注意的是，未焊透是不是視為缺欠應根據必要的技術規程或設計規定評估。

4.2反射波的特征

未焊透的反射波，反射頻率不低，反射振幅也不低。存在特定的延伸長度，并且有著不粗糙的反射體波形。因為有特定尺度，且存有穩定不變的位置，探頭沿著焊縫向前滑動時，在儀器上顯現的超聲波形狀不會隨意變動。當從焊縫兩邊檢測時，能得到基本一致的反射波振幅。未焊透的反射當量沒有特殊情況下，不小于且不等于同樣聲程。反射波形如圖4.1。

5 裂紋和反射波的特征

5.1裂縫特征

裂縫有一定的長度和深度，表面不平整。裂紋一般情況下出現在應力集中的位置，如十字型接頭處。按裂紋的走向不同，可分為沿焊縫方向的裂紋和垂直于焊縫方向的裂紋。按產生原因分成熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋，熱裂紋可能出現于焊縫中、熔合區、近縫區，冷裂紋一般產生在熱影響區。

5.2反射波的特征

裂紋反射波反射頻率不低，當檢測方向正合適時聲波振幅可以達到極大幅度。波形也較寬，且有多峰出現。探頭沿著焊縫方向或垂直于焊縫方向滑動時，反射波持續存在。探頭擺動時，多峰波交替呈現最大值，波峰有上下錯動形跡，浮動角度較大。裂紋的缺欠當量沒有特殊情況下，不小于且不等于一樣聲程。

6 結束語

無損檢測的準確性和有用性，一方面在于所使用的方法和儀器可靠性，另一方面更主要的是在于檢測人員的理論掌握程度、工作經驗，以及綜合分析能力。通過對超聲波工作原理的正確理解，針對每一種缺欠類型歸納出反射波的特征，有助于檢測人員在后期的檢測工作中提高檢測準確性，防止漏判錯判。

（作者單位：山東廣信工程試驗檢測集團有限公司）