焊缝中横向裂纹的超声波检测
焊缝中横向裂纹的超声波检测
大型结构件钢板在对接焊时, 由于焊接工艺复杂, 在焊缝内易产生裂纹、未焊透、夹渣及气孔等缺陷, 尤其严重的是, 由于焊接过程中焊件受到局部加热和冷却, 使晶间组织不均, 引起膨胀, 导致焊缝和母材连接处产生强大热应力, 当应力达到材料本身不能承受的程度时, 钢板焊缝就会产生裂纹或延迟裂纹缺陷。为此, 需要探伤人员具有斜角探伤的理论和实践经验及熟练的操作技艺, 同时还要具备高度的责任心, 在检测每个工件时, 都必须先了解焊接工艺方法和易产生缺陷的部位, 并对出现的反射波形具有综合分辨能力, 只有这样才能保证被探工件内部质量。通过较长期的实践, 我们摸索出检测焊缝横向裂纹缺陷的一些方法。
1 探伤原理及方法选择
1.1 探伤原理
超声波在焊缝内传播时, 焊缝中所传播的声程在仪器荧光屏时间扫描轴线上显示出来, 并给予限制, 一般选择的声程应全部覆盖焊缝, 这样如果焊缝内有缺陷, 荧光屏上即产生缺陷反射回波(图1) 。
1.2 仪器探头及方法选择
采用A 型脉冲反射式超声波探伤仪, 要求仪器性能指标应符合ZBJ 04001-1987专业标准规定和技术条件要求, 探头采用单斜探头, 方法选用直接接触法, 探头晶片尺寸、频率、折射角、仪器探头组合灵敏度要求见表1。
探测频率高, 则声束指向性好, 便于发现和分辨微小缺陷, 折射角的选择应使探头与焊缝距离尽可能小, 而且声束方向应尽可能与缺陷最大反射面垂直, 探头tg Β值的测定应在2N 以外进行。焊缝探伤一般采用横波多次反射法进行。
2 对接焊缝横向裂纹的检测方法
对接焊缝通常采用多次反射法探伤(图2) 。超声波束垂直于焊缝的方向进入工件, 探头在前后移动时须作锯齿形扫查, 此方法只能探测出与波束垂直的缺陷, 不适于焊缝中与波束平行的横向裂纹的检测。
一般来说, 来自裂纹的回波较高且尖锐, 为探出焊缝横向裂纹应选用角度尽可能大的探头, 并使声束尽可能平行于焊缝, 沿焊缝纵轴作单探头扫查; 在焊缝余高磨平后, 扫查可以在焊缝表面进行, 采用双探头探测, 将角度相同的发射和接收探头分别置于焊缝纵轴的两侧, 使超声波声束相交于焊缝中心平面。具体的几种探测方法介绍如下。
2.1 斜平行扫查法
为了探测出带余高焊缝中的横向裂纹, 探头应与焊缝轴线成一个小角度或以平行于焊缝轴线方向移动。
2.2 去掉焊缝余高后扫查方法
如果焊缝余高已磨平, 在焊缝上探测是检查横向裂纹的极为有效的方法, 可采用在焊缝上直接扫查的方式(图
3)
2.3 用双探头横跨焊缝扫查法
将两个斜探头放在焊缝两侧(图4), 此时探头发射波束都经母材底面反射后达到焊缝上表面, 可探测出表面横向裂纹。
3 缺陷的判别
以上介绍了用超声检测焊缝中横向裂纹的几种方法, 值得一提的是在焊缝探伤中, 假缺陷反射波信号同样也是干扰缺陷判别的一个问题, 为解决此问题介绍以下两种鉴别方法。
(1) 焊缝探伤中常在荧光屏上出现非缺陷信号, 这些信号往往是由焊缝余高或焊缝两侧
凹陷和疤痕所形成的反射信号, 如不正确判别往往可能误判, 造成一些不必要的浪费。在解决这个问题时要特别精确地确定声程距离, 根据水平位置来确定深度, 以此来判断是否是缺陷反射波。
(2)若可以直接接触, 用手沾上耦合剂轻轻拍打焊缝两侧, 如果荧光屏上被认为是缺陷反射波的信号出现跳动, 则说明这个信号是边角反射信号, 而非缺陷信号。
4 实际探伤中的应用
综上所述, 在实际探伤中, 对不同板厚的横向裂纹缺陷应采用不同的方法。
(1)当板厚45°。
(2)当板厚>12mm时, 只用70°探头扫查横向缺陷则显得不够, 特别是靠近上表面的缺陷容易漏掉。可根据板厚和声程选择小角度探头, 配合70°探头进行全方位扫查。 实际探伤得到的缺陷检出率如表2所示。
5 结束语
用上述各种方法, 结合一定的实践经验, 就可有效地对焊缝中横向裂纹进行探伤, 并能准确测定缺陷的位置, 从而满足现行生产制造的要求。