断裂力学在捍缝超声波探伤中的应用

断裂力学在捍缝超声波探伤中的应用平度和表面粗糙度也作了相应规定。我国的GB11345-89中的C级检验，也规定了焊缝余高要磨平，但磨平的程度未明确规定。削平焊缝余高，显然是解决表面、近表面缺陷漏检的有效措施。但削平焊缝的程度同加工方法密切相关，有些大型容器的焊缝难以在机床上加工，不可避免存在的错边、梭角更增加了机床加工的难度。目前，砂轮打磨是普遍采用的办法，但是该方法难于满足表面粗糙度处处为6.3μm,甚至优于3.2μm的要求，而且焊缝错边、梭角的存在，不可能完全消除焊缝表面轮廓反射波，故影响表面和近表面缺陷的检出。根据我们的经验，焊缝削平程度检测时，焊缝表面轮廓反射波最好不超过该处的测长线（或评定线），实在难以达到时可适当放宽，但不得达到定量线，测长线以下的反射波可不予考虑。实际上这运用了断裂力学观点，即微小裂纹在工件使用寿命期间不会造成危害。1.3未加工表面的焊缝探伤削平焊缝要增加成本，延长工期。对于一般工件难以实施。有些工件，如单面焊管道焊缝，根部难以磨平，我们提出如下措施来防止削平焊缝的表面、近表面缺陷漏检：(1)探伤灵敏度设置要适当。过高的探伤灵敏度往往使始脉冲增宽和焊缝轮廓反射波加强。这都会增加表面、近表面缺陷漏检的可能性。因各种条件限制不能降低灵敏度时，可单独设置灵敏度，甚至配以更合适角度的探头，专门对焊缝表面和近表面进行细致探伤。(2)提高操作者识别波形能力。在焊缝初始检验时，操作者应先了解该焊缝轮廓反射波的位置、幅度、游动变化范围和波形形状特征。如发现有以下异常之一，就要认真辨认：①反射波幅度变化在5dB以上。②反射波游动范围发生了变化。③最高波幅位置发生了明显变化。④反射波形状出现了异常。辨认的方法可采用精确定位和油指敲打相结合，这在文献中有所介绍，还可采用局部修磨焊缝余高来解决。(3)选择合适的探头。高分辨率的探头有利于近表面缺陷的检出，增大探头折射角使对接焊缝超声波探伤的焊缝轮廓反射波减小。由于减小了声束板厚方向的宽度，双晶斜探头焊缝轮廓反射波的影响要比单斜探头小。(4)采用爬波等特殊的探伤方法。如美国ASME第Ⅺ卷，最近吸收了PISCⅡ计划的结果，增加70°纵波探头以检验近表面缺陷。我们在试验用折射角为30°左右的探头检验管道焊缝根部缺陷。英国标准BS3923一1一1986特别强调了单面焊焊根的检验，有详细的检验指南，实际上着重表面和近表面缺陷的检验，值得借鉴。2缺陷高度的测定因为（1）式和（2）式中的Ω,F,Ψ值的变化都不大（Ψ=1～1.57）,等效裂纹尺寸ā就主要取决于缺陷沿壁厚方向的尺寸—高度a，而长度相对而言影响要小得多。在大多数情况下，缺陷长度大的，其高度相应也大。但确实存在为数不少的长而浅、短而深的缺陷。从缺陷危害程度来看，短而深的缺陷照样存在着危险性。就当前超声波探伤的技术水平，要精确测定焊缝中的缺陷高度是困难的，但相对比较是可以实现的。美国的ASME标准是规定用探头移动法中的参考水平法来测定缺陷高度。目前，超声波测量缺陷高度的方法很多，大体上可分为探头移动法、回波幅度法和测量传播时间法三种。各种方法都只适用一定的范围。探头移动法中的6dB降落法是多数操作者熟悉的方法，当扫查声束垂直于缺陷时，测高结果有一定的价值。对于有经验的探伤人员，用端部20dB降落法寻找缺陷高度方向的终端，更能得到较满意的结果。因此，我们认为，对于短而深的缺陷，或者当缺陷指示长度处于拒收界限时，先用dB降落法测定缺陷高度，然后进行综合评定，这对提高探伤可靠性很有必要。我国劳动部颁发的“在用压力容器检验规程”，对焊缝中可允许的未熔合、未焊透，规定必须测量缺陷的高度，且其值必须在允许的范围以内。3缺陷性质的确定CVDA把缺陷分为平面型和非平面型缺陷。非平面型缺陷包括焊接气孔、夹渣等；平面型缺陷包括裂纹、未熔合、未焊透、咬边叠层等。平面型缺陷，特别是裂纹，其危害程度比非平面型缺陷大得多，因此缺陷定性就很重要。尤其是在役焊接工件，非平面型缺陷可以不返修，而裂纹类缺陷大多必须返修。英国标准BS3923-1一1986中的缺陷定性附录，指导操作者识别缺陷类型。文献拟定了对接焊缝超声波探伤的缺陷定性程序，并对一些常用方法，如最大反射波高度法、K值变化法、两测探伤法，提出了定性的判据，便于操作者迅速有效地掌握。缺陷三定（定位、定量、定性）之间有密切的关系，特别缺陷在焊缝横断而的位置对定性意义极大。操作者利用左右、前后、环绕、转动等扫查获得的信息，往往能帮助确定是平面型缺陷还是非平面型平缺陷，满足缺陷定性要求。当缺陷性质确实难以判断时，辅以其它检查方法（如射线探伤）进行综合分析，也很有必要。