李陽

摘 要：未焊透焊縫的熔合深度超聲波檢測一直以來都是焊縫超聲波檢測的難題，由于其沒有專業(yè)的檢測標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，造成檢測無據(jù)可依，本文根據(jù)企業(yè)的實際需要，參照全焊透焊縫超聲波檢測標(biāo)準(zhǔn)，制定未焊透焊縫熔合深度的超聲波檢測工藝，通過理論分析，來研究分析此超聲波檢測工藝的可行性。

關(guān)鍵詞：焊縫；超聲波；未焊透

超聲波檢測是鋼制焊縫無損檢測方法中最常規(guī)的檢測方法，是焊接質(zhì)量保證的重要環(huán)節(jié)。對于中厚板焊縫中存在的裂紋、未熔合、等危害性缺陷超聲波檢測靈敏度加高。而縱觀鋼制焊縫超聲波檢測方法工藝、標(biāo)準(zhǔn)都是針對全熔透焊接，但在世界生產(chǎn)中，很多重要的焊縫由于工件結(jié)構(gòu)原因或工藝要求，無法進(jìn)行全熔透焊接，只需達(dá)到一定的熔合深度即可，但這些焊縫也需要質(zhì)量保證，超聲波檢測是最簡便、行之有效的方法，由于缺乏相應(yīng)的檢測標(biāo)準(zhǔn)，大部分企業(yè)自開門路，參照全熔透焊縫檢測標(biāo)準(zhǔn)，對未熔透焊縫的熔透深度及其在深度范圍內(nèi)熔合金屬質(zhì)量進(jìn)行超聲波檢測，本文即對此檢測工藝的可行性進(jìn)行研究分析。

1.超聲波檢測方法

超聲波檢測目前主要采用脈沖反射法，就是把超聲波脈沖發(fā)射到被檢工件內(nèi)，通過觀察來自工件內(nèi)部或底面反射回波的情況，來對工件檢測的方法。其中缺陷反射法是脈沖反射法最主要的一種檢測方法，它是根據(jù)儀器的顯示屏上是否存在缺陷回波及回波顯示情況對工件質(zhì)量狀況進(jìn)行判斷的方法。其應(yīng)用廣泛，靈敏度高，但受工件中缺陷的大小、方位及內(nèi)含介質(zhì)影響較大，本文即采用此方法進(jìn)行檢測。

2.檢測用試板的制作

焊縫熔合深度的超聲波檢測屬于非標(biāo)準(zhǔn)的檢測方法，所以需要制作相似的試板進(jìn)行對比檢測。以最基本的平板對接焊縫為例，采用40mm厚鋼板，試板面積400×400，坡口深度與角度根據(jù)實際工件進(jìn)行設(shè)定。

首先應(yīng)制作2塊試板，一塊是無缺陷全熔透焊接試板，一塊是預(yù)埋缺陷的未熔透試板。試板的焊接應(yīng)以實際檢測工件的焊接工藝進(jìn)行焊接，如試板的開坡口角度、深度，焊接時焊接電流、電壓、速度以及焊絲的選擇都應(yīng)與實際相同。預(yù)埋缺陷的試板，缺陷預(yù)埋位置應(yīng)為焊接時易出現(xiàn)缺陷的位置，同時超聲波可檢測到位置。

3.檢測工藝的制定

3.1檢測標(biāo)準(zhǔn)的選擇

超聲波檢測不能沒有標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，雖然沒有專門針對未焊透焊縫的超聲波檢測標(biāo)準(zhǔn)，但可以參照全熔透焊縫超聲波檢測標(biāo)準(zhǔn)對未焊透焊縫在熔合深度范圍內(nèi)熔合金屬進(jìn)行檢測。本文以最常用的鋼制焊縫超聲波檢測標(biāo)準(zhǔn)GB/T11345-1989為例，參照檢測等級為B級，驗收等級為Ⅱ級。

3.2距離-波幅曲線制作（DAC）

以GB/T11345-1989標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，以φ3橫通孔作為反射體制作距離-波幅曲線，根據(jù)試板的厚度制作判廢線、定量線、評定線三條曲線。

3.3探頭參數(shù)的選擇

超聲波探頭的K值或角度選擇應(yīng)根據(jù)板厚、試板開坡口的深度、角度來選擇，應(yīng)盡量能掃查到整個焊縫截面，超聲波主聲束應(yīng)盡量能與易產(chǎn)生的主要缺陷垂直。探頭的頻率選擇應(yīng)根據(jù)板厚、鋼板材質(zhì)進(jìn)行選擇。

3.4檢測條件的選擇

3.4.1檢測區(qū)域的確定

檢測區(qū)域的寬度應(yīng)是焊縫本身及其兩側(cè)熱影響區(qū)域，熱影響區(qū)域一般相當(dāng)于熔合深度的30%，這個區(qū)域一般最小為5mm，最大為10mm。（如有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，以標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)）

3.4.2探頭移動區(qū)域的確定

探頭移動區(qū)域應(yīng)清除焊接飛濺、鐵屑、油垢及其他雜質(zhì)。檢測平面應(yīng)平整，便于探頭的掃查，其表面粗糙度Ra值應(yīng)小于或等于6.3μm，一般應(yīng)進(jìn)行打磨至光滑。

（1）采用一次反射法檢測時，探頭移動區(qū)域應(yīng)大于或等于1.25P：

P=2KT或P=2Ttanβ

式中：P跨距 mm；T母材厚度 mm； K探頭K值； β探頭折射角（0）

（2）采用直射法時，探頭的移動區(qū)域應(yīng)大于或等于0.75P。

3.4.3檢測時機的確定

焊接接頭區(qū)域的危害性缺陷，特別是延遲裂紋，是焊接件在焊后冷卻到室溫時所產(chǎn)生的裂紋，有的具有延遲現(xiàn)象，它并不是在焊接件焊后立即產(chǎn)生，通常是在焊后數(shù)小時或者更長時間產(chǎn)生。而檢測必須在延遲裂紋產(chǎn)生后進(jìn)行，因此，把握好焊后的檢測時機，防止延遲裂紋的漏檢時十分重要的。

對于未焊透焊縫，更是需要等待一段時間進(jìn)行檢測，但如果焊接接頭很厚，剛度和焊接應(yīng)力比較大及對有延遲裂紋傾向的材料，焊后實施檢測的時間應(yīng)適當(dāng)延長。

對于本次試板焊接接頭的檢測，檢測時機一般規(guī)定在24小時以后。如果焊縫需要返修，其規(guī)定也適用于返修焊縫的檢測。

3.5試板的檢測方法

如圖所示，圖示陰影部分為焊接區(qū)域，缺陷為預(yù)埋缺陷。根據(jù)規(guī)定的焊縫熔合深度及坡口角度，選擇合適K值得探頭，采用單面雙側(cè)檢測方式，利用直射法：探頭圖示位置1，及一次反射法：探頭圖示2位置，對此焊縫進(jìn)行檢測，圖示1位置可確定焊縫熔合深度h，圖示位置2可以確定缺陷位置參數(shù)，再根據(jù)缺陷回波波幅在距離-波幅曲線的區(qū)域，參照GB/T11345-1989對此缺陷進(jìn)行評級，進(jìn)而判定此缺陷是否符合標(biāo)準(zhǔn)，如果檢測結(jié)果與所做試板的實際熔合深度及預(yù)埋缺陷的深度、長度、水平位置（以上參數(shù)已知）相符，即說明此檢測工藝可行。

4.總結(jié)

雖然理論上是可以實現(xiàn)焊縫熔合深度的超聲波檢測，但由于焊縫為焊透，其根部的反射回波較多，較之全熔透試板的根部反射回波較復(fù)雜，在熔合深度的判斷上會有一定的誤差，所以檢測此類焊縫時，應(yīng)多加注意其焊接工藝及工件結(jié)構(gòu)，在檢測存在分歧時，應(yīng)以其他檢測方法加以輔助，進(jìn)行補充檢測。

參考文獻(xiàn)：

[1]鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級 GB/T11345-1989

[2]全國鍋爐壓力容器無損檢測人員資格考核委員會編.超聲波探傷.中國鍋爐壓力容器安全雜志社

[3]遼寧省特種設(shè)備無損檢測人員資格考核委員會編.超聲波檢測.遼寧大學(xué)出版社