超聲檢測控制焊縫質量

摘 要：本文詳細介紹了超聲波探傷在焊縫檢測當中的應用，及根據缺陷波形結合焊接工藝對缺陷性質做出準確判斷。

關鍵詞：焊縫;超聲波探傷

隨著社會的發展，焊接結構在承壓設備、基礎建設鋼結構件、隧道掘進設備、水泥回轉窯、礦石破磨等設備中得到越來越廣泛的應用。無損檢測是保證焊接質量的重要方法，由于超聲波探傷具有探測距離大，探裝置體積小，重量輕，便于攜帶到現場探傷，檢測速度快，而且探傷中只消耗耦合劑和磨損探頭，總的檢測費用較低等特點，在焊縫質量檢測中得到最廣泛的應用。

接到探傷任務后，首先要了解圖紙對焊接質量的技術要求。

超聲檢測適用于全熔透焊縫，對于局部探傷的焊縫如果發現有不允許的缺陷時，應在焊縫兩端的延伸部位增加探傷長度，增加的長度不應小于該焊縫隙長度的10%且不應小于200mm，當仍有不允許的缺陷時，應對焊縫進行100%的探傷檢查，其次應該弄清楚探傷時機，碳素鋼應在焊縫冷卻到環境溫度后，低合金鋼應在焊接完成24小時后方可進行焊縫探傷檢驗。另外還應該知道待測工件母材厚度、接頭型式、坡口型式及焊接工藝等。壓力容器多用對接接頭，坡口型式有I型、單V型、X型等幾種型式。在弄清楚以上這些東西以后方可進行探傷前的準備工作。

在每次探傷前都必須用標準試塊CSK-IA，對比試塊CSK-IIIA、CSK-IIA校正儀器的綜合性能，校準DAC曲線，以保證探傷結果的準確性。

1.探傷面的修整：應清除焊接工件表面飛濺物，氧化皮凹坑及銹蝕等，表面粗燥度一般不大于Rα6.3焊縫兩側探傷面的修整寬度一般為大于等于2KT+50mm一般根據焊縫母材選擇K2探頭。

2.耦合劑的選擇應考慮到粘度、流動性、附著力，對工件表面無腐蝕，易清洗，而且經濟，綜合以上因素選擇漿糊或機油作為耦合劑，對盛放食用物品的容器，應使用植被物油如花生油做為耦合劑。

3.母材厚度較薄時單面雙側進行檢測;在母材較厚時在雙面雙側檢測。

4.根據工件厚度不同、選擇相應探頭制作適當DAC曲線。

5.在探傷過程中采用粗探傷和精探傷。為了大概了解缺陷的有無和分布形態就是粗探傷。使用鋸齒形掃查、左右掃查、前后掃查，轉角掃查，環繞掃查等到幾種掃查方式以便于對缺陷進行定量定位并且判別缺陷性質為精探傷。

6.對探測結果進行記錄，如發現內部缺陷對其進行評定分析。焊接接頭內部缺陷分級應符合NB/T47043.3-2015《承壓設備無損檢測》超聲部分的規定，來評判該焊縫是否合格。如發現有超標缺陷，向車間下達整改通知書，令其整改后進行復檢直至合格。

一般的焊縫常見的缺陷有：氣孔、夾渣、未焊透、未熔合和裂紋等。到目前為止還沒有一個成熟的方法對缺陷的性質進行準確的評判，只是根據熒光屏上得到的缺陷波的形狀和反射波高度的變化結合缺陷的位置和焊接工藝、對缺陷進行綜合評判。對于內部缺陷的性質的估判以及缺陷產生的原因和防止措施大體總結了以下幾點：

1.氣孔：產生氣孔的原因主要是焊接未按規定烘干，焊條藥皮變質脫落、焊芯銹蝕，焊接清理不干凈，手工焊接時電流過大、電流過長：埋弧焊時電壓過高或網絡電壓過大：氣體保護焊接時氣體純度低等。氣孔的存在破壞了焊縫金屬的致密性，又使得焊縫有效截面積減少，降低了機械性能，特別是存在鏈狀氣孔時，能明顯降低焊縫隙的彎曲強度和沖擊性能等。在超聲波探測時其波形表現為單個氣孔回波較低，波形為單峰，較穩定。從各個方向探測，反射波大體相同，但是稍一移動探頭就消失，密集氣孔會出現一簇反射波，波高隨氣孔大小而不同，當探頭做定向轉動時。會出現此起彼落的現象。

2.夾渣：產生夾渣的原因主要有焊接電流過小，速度過快，熔渣來不及浮起，被焊邊緣和各層焊縫清理不干凈，其本金屬和焊接材料化學成分不當，含硫、磷較多等。夾渣的危害與氣孔相似帶尖角的夾渣會產生尖端應力集中，尖端還會發展為裂紋源，危害較大。其超聲波探測波形特點為點狀夾渣與點狀氣孔相似，條狀夾渣回波信號多呈鋸齒狀波幅不高，波形多呈樹枝狀，主峰邊上有小峰，探頭平移波幅有變動，從各個方向探測時反射波幅不相同。

3.未焊透：未焊透產生的原因主要是坡口純邊間隙太小、焊接電流太小或者運條速度太快，坡口角度小，運條角度不對或電弧偏吹等。這類缺陷降低了焊接接頭的機械性能，在未焊透的缺口和端部開形成應力集中點，了承載后會誘發裂紋，是一種危險性的缺陷。其超聲波檢測時波形特點是反射率高，波幅也較高，探頭平移時，波形較穩定，在焊縫兩側探傷時均能得到大致相同的反射波幅。

4.未熔合：這類缺陷產生的原因主要有坡口不干凈，焊速太快，電流過小或過大，焊條角度不對電弧偏吹等。未熔合是一種面積型缺陷，坡口未熔合和根部未熔合對承載面積的減小都非常明顯，應力集中也較為嚴重，未熔合是一種僅次于裂紋的危害性缺陷。其超聲波探傷時波形特點為探頭平移時，波形較穩定，兩側探測時，反射波幅不同，有時只能從一側探到。

5.裂紋：裂紋分為熱裂紋和冷裂紋和再熱裂紋，熱裂紋產生的原因是焊接時焊池的冷卻速度過快，造成偏析;焊縫受熱不均勻產生拉應力，冷裂紋產生的原因是焊接材料淬透性較大在冷卻過程中受到人的焊接拉力作用時易裂開;焊接時冷卻速度很快氫來不及逸出而殘留在焊縫隙中，氫原子結合成氫分子，以氣體狀態進入到金屬的細微孔隙中，并造成很大的壓力使局部金屬產生很大的壓力而形成冷裂紋，焊接應力拉應力并與氫的析出和淬火脆化同時發生時易形成冷裂紋。裂紋是是危險性最大的缺陷，它降低焊接接頭原強度，引起應力集中，成為結構斷裂的起源。其超聲波檢測波形特點為回波幅度較大，波幅寬，會出現多縫，探頭平移時反射波連續出現波幅有變動，探頭旋轉時，波峰有上下錯動現象。

以上總結的幾個方面并不全面，有待于在實際工作中不斷總結和完善，為焊接生產把嚴質量關。

作者簡介：

張清林（1969.8-），男，漢族，山東鄆城人，最高學歷：本科，濟南重工股份有限公司。