超聲波檢測技術解讀及其在焊縫檢測中的應用

鄭斯宇 張倩蘭

中國航發航空科技股份有限公司 四川成都 610503

隨著現代工業的不斷發展，無損檢測技術逐漸成為工業焊縫檢測的研究與應用重點，能夠為工業發展帶來可觀的經濟效益。就目前來看，超聲波檢測技術無疑是最常見也最常用到的無損探傷檢測技術，關于其在焊縫檢測中應用的研究也是當代工業的重點內容。

1 超聲波檢測技術概述

超聲波檢測技術是指利用超聲波來實現無損檢測的先進技術，其往往是基于穿透法、脈沖反射法、串列法等而形成的，不過當前僅有脈沖反射法極為成熟，是現代工業中主要應用的超聲波檢測方法。當前常用數字式超聲波探傷儀來進行探傷檢測，其原理在于通過發射超聲波并獲取反射波的方式，獲取被測物體內部信息，并通過處理加工轉化為圖像，以供檢測人員參考和判斷。隨著現代計算機技術的逐漸成熟，超聲波檢測技術正逐漸向自動化、智能化方向發展，其功能在日趨完善的同時，檢測結果的準確性也在不斷提高[1]。

2 在焊縫檢測中應用超聲波檢測技術的基礎規范

超聲波檢測技術在焊縫檢測中的應用，有著最基礎的標準與規范，在實際應用時必須嚴格遵守這些規范。首先，該技術在焊縫檢測中應用時可以劃分為三個等級。其中，A級是單面單側檢驗模式，只起到簡單的探測作用，其基本應用要求被檢驗對象厚度不超過50mm。B級檢測是單面雙側檢驗，可以直接對被檢測對象的整個焊縫界面加以檢測，并且在被檢測對象厚度超過100mm時，需要采用雙面雙側檢驗模式。C級檢測需要從雙角度進行反面雙側檢驗，從而可以通過兩個方向與角度全面探測被測對象詳細信息。當被測對象厚度超過100mm時，需要應用雙面雙側檢驗方式，而且需要磨平焊縫余高，使用直探頭檢測檢查焊縫兩側，并在被測對象厚度超過100mm且窄間隙焊縫厚度超過40mm時，需要增加串列式掃查方式。

除了檢測本身存在等級外，超聲波檢測技術在焊縫檢測中的應用結果也有著不同的評定等級，可以被分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個等級。其中，Ⅰ級代表焊縫質量最高，缺陷最少，Ⅳ級則焊縫質量最低，缺陷最多[2]。

而在對焊縫內部缺陷進行無損檢測時，需要根據實際檢測需求，確定相應檢測范圍。其中，一級焊縫檢測比例為100%，即對整個焊縫進行完全檢測；二級焊縫檢測比例為20%，并在裂縫長度超過200mm時按照該比例計算相應的檢測長度，不過當裂縫長度小于200mm時同樣需要對整個焊縫進行檢測；三級焊縫不要求進行無損檢測。而對焊縫檢測結果進行記錄時，同樣需要根據焊縫長度進行劃分。當焊縫長度超過1000mm時，需要將焊縫處數以每300mm一處的方式計數；而當焊縫長度小于1000mm時，則需要記為每條焊縫1處。并且在對焊縫檢測結果進行抽查以判定是否合格時，一般要求焊縫數的不合格率低于2%，才能判定為合格；而當不合格率超過5%時，則需要進行加倍抽檢，并且需要在原本不合格部位兩側的焊縫延長線各增加一處，并將合格判定率變更為3%。此時當不合格率低于3%時，則代表該批驗收合格，反之則為不合格。如果驗收不合格，還需要對剩下的焊縫進行全數檢查。

3 超聲波檢測技術在焊縫檢測中的應用

本文以某中承式提籃系桿拱橋為例，對超聲波檢測技術在焊縫檢測中的應用進行簡單研究與探討。該橋的主拱、鋼箱梁等重要構件都需要通過焊接工藝進行拼裝，故而必須進行焊縫檢測。

3.1 檢測前準備

在應用超聲波檢測技術進行焊縫檢測時，首先需要做好相應準備工作。根據工程實際情況，選擇MUT-350型數字式超聲波探傷儀作為檢測設備，并根據工程實際情況確定檢測范圍與檢測面。隨后，還需要對檢測面進行清理，以免焊接表面存在各種雜質而對檢測結果的可靠性造成影響。而且為了確保檢測結果真實可靠，防止反射缺陷導致檢測結果失真，還需要根據工程需求，選擇透聲性與流動性皆較佳的耦合劑輔助檢測。隨后，只需要對檢測儀器進行調整與校驗，即可完成焊縫檢測的前期準備工作[3]。

3.2 檢測應用規劃

在本工程中應用超聲波檢測技術時，主要是對主拱對接環縫進行檢測。由于本工程的主拱管上共有950個對接環縫，檢測量巨大，因而必須要根據橋的實際結構，制定科學、合理的檢測計劃，并嚴格按照計劃進行檢測。

3.3 檢測操作要點

在使用數字式超聲波探傷儀對進行檢測時，首先應當根據聲束掃查范圍，主要缺陷與聲束中心線位置關系，探傷靈敏度等確定探頭K值。由于焊縫晶粒較小，通?？梢允褂酶哳l模式進行檢測。不過基于板厚大小，還需要適當調整探傷儀工作頻率，其中當板厚較大時，需要適當調小頻率，反之則增大頻率。隨后，需要對斜探頭入射點及斜探頭K值進行測試，從而確定最為合適的斜探頭K位置。而且在掃描過程中，一定要靈活調節掃描速度，從而避免掃描速度不合理所導致的檢測結果失真問題。

3.4 檢測數據采集與分析

在使用數字式超聲波探傷儀完成焊縫檢測工作之后，必須及時做好記錄，而且要在每一部分焊件的檢測結束后都及時進行記錄，不得等到所有檢測工作結束后一起記錄，否則很容易導致數據出現偏差，失真嚴重。對檢測收集的信息進行分析與處理，即可得到相應的缺陷波形曲線，并能以此為基礎發現缺陷產生原因，為減少焊縫缺陷做出貢獻。通過對缺陷波形曲線的分析，可以判定缺陷回波超過判廢線，或者超過評定線的焊縫為不合格焊縫，需要及時進行返修。

4 結語

超聲波檢測技術作為一種無損探傷技術，在焊縫檢測中有著大量應用，能夠有效檢測焊縫缺陷是否合格。在實際應用該技術進行焊縫檢測時，需要清楚其基礎規范，并做好檢測前準備，規劃檢測應用方案，謹慎處理操作要點，采集與分析檢測數據，確保檢測結果足夠可靠，真實反映焊縫合格情況。