第9章-焊缝UT(无损检测超声波II级)

第9章焊缝超声检测第一节焊接加工和常见缺陷（1）焊接方法焊接的方法很多，主要有手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊、及电渣焊等。①焊缝接头型式和坡口形状焊缝接头型式主要有：对接接头、T型接头、角接接头和搭接接头（图3-76）②焊缝接头分为部分焊透（图3-77）和全焊透。用超声波探测部分焊透附近的缺陷是有困难的。③为使结合部分完全熔合，焊前母材接合部分应加工成一定的形状，称为坡口（图3-78）。常见的坡口型式如图3-79。常见坡口形式1焊缝中常见缺陷焊缝的内部缺陷主要有：气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹。①气孔焊缝中气孔是由高温金属中吸收的过多气体或冶金反应中产生的气体未能及时排出而形成。气孔的形状基本呈球形或椭球形。气孔又可分为：单个气孔、链状气孔和密集气孔。在超声检测中单个气孔的回波当量不大。即使较大的气孔也可能检测不出。而密集气孔的回波当量则有可能较大。②夹渣焊缝中的夹渣一般为非金属夹渣，主要来自钢板夹渣或焊剂、药皮的组成物。偶而也有来自电极熔入的金属夹渣，例如夹钨。一般夹渣的分布形态有点状、块状、条状及弥散分布，偶然也有片状。③未焊透未焊透是焊接过程中熔深不足，以致坡口钝边未能熔化而留下的缺陷。V形坡口钝边的未熔透俗称根部未焊透。由于根部未焊透形成了直角反射，故而回波高度很大。未焊透对比试块一般用直角槽作参考反射体，当探头k值大于1.5时，回波与槽深不成简单的正比关系。而出现图形状的回波曲线。因而用k值大于1.5的探头不能对根部未焊透作槽当量定量。④未熔合未熔合有坡口面的母材与焊缝金属之间的未熔合及焊层之间的未熔合。多层焊缝层与层之间的未熔合，其高度一般不大，所以回波不太强。⑤裂纹裂纹是指在焊接过程中或焊后，在焊缝或母材的热影响区局部破裂的缝隙。按裂纹成因分为：热裂纹、冷裂纹、再热裂纹等。热裂纹是由于焊接工艺不当在焊接时产生的；冷裂纹是由于焊接应力过高、焊条中含氢量过高或焊件刚性过大造成的。常在焊件冷却到一定温度后才产生，因此又称延迟裂纹。再热裂纹一般是焊件在焊后再次加热过程中产生的裂纹。按裂纹的分布分为焊缝区裂纹和热影响区裂纹。按裂纹的取向又分为纵向裂纹和横向裂纹。2钢制承压设备对接焊接接头的超声检测焊接接头超声检测技术等级的选择A级检测：T=8~46mm，1种K值单面检测B级检测：T=8~46mm，1种K值单面检测T46~120mm，1种K值双面检测或2种K值单面检测，T120~400mm，2种K值双面检测(K值相差≥10°)需要进行横向缺陷检测C级检测：焊缝余高磨平，扫查区需直探头扫查T=8~46mm，2种K值单面检测(K1)T46~400mm，2种K值双面检测，需要进行横向缺陷检测检测方法和检测条件的选择一、检测参数选择1、检测面：打磨平整T≥6~46mmS≥2.5KT或2KT+50mmT46mmS≥1.5KT或KT+50mm耦合剂：机油、浆糊、水、甘油等频率：2~5MHzTK值：焊缝检测时探头k值的选择主要根据该焊缝中可能出现的裂缝的取向和保证整个焊缝截面均能被探测的条件而决定。(1)使声束能覆盖到整个焊缝截面；(2)使声束中心线尽是与主要危险性缺陷垂直；(3)保证有足够的探伤灵敏度。如下图，用一、二次波单面双侧检测时，因为：d1=(a+l0)/Kd2=b/K需满足d1+d2≤T因此：K≥(a+b+l0)/Td1d2l0abβTJB/T4730.3-2005规定斜探头的K值（角度）选取可参照表18的规定。条件允许时，应尽量采用较大K值探头。板厚T，mmK值6～253.0～2.0（72°～60°）25～462.5～1.5（68°～56°）46～1202.0～1.0（60°～45°）120～4002.0～1.0（60°～45°）表18推荐采用的斜探头K值探头K值需校准，主要因为磨损、温度会使其K值变化。探头楔块前端磨损K值变小，后端磨损K值变大。温度升高，K值变大。一般利用CSK-IA和CSK-IIIA等试块来测定K值。JB/T4730.3-2005规定检测方法：(B级检测)a)母材厚度≥8mm～46mm时，一般用一种K值探头采用直射波法和一次反射波法在焊接接头的单面双侧进行检测。b)母材厚度大于46mm～120mm时，一般用一种K值探头采用直射波法在焊接接头的双面双侧进行检测，如受几何条件限制，也可在焊接接头的双面单侧或单面双侧采用两种K值探头进行检测。c)母材厚度大于120mm～400mm时，一般用两种K值探头采用直射波法在焊接接头的双面双侧进行检测。两种探头的折射角相差应不小于10°。d)应进行横向缺陷的检测。检测时，可在焊接接头两侧边缘使探头与焊接接头中心线成10°～20°作两个方向的斜平行扫查，见图12。如焊接接头余高磨平，探头应在焊接接头及热影响区上作两个方向的平行扫查。对于电渣焊中的人字形横向裂纹，可用K1探头在45°方向以一次波在焊缝双面双侧进行检测。扫描比例(时基线比例)的调节1、声程法2、水平法3、深度法距离—波幅曲线的绘制相同的缺陷由于距离不同，回波高度也不同，描述某一确定反射体回波高度随距离变化的关系曲线称为距离—波幅曲线。是AVG曲线的特例。距离—dB曲线、面板曲线III区II区I区波高距离距离dBIII区II区I区ELSLRLSLRLEL20102030405060dB406080F1´6+5dBF1´6F1´6-3dBF1´6-9dBIIIIIIh2.5PK2RLSLEL20102030405060dB406080F1´6+1dBF1´6F1´6-7dBF1´6-13dBIIIIIIh2.5PK2RLSLEL图3-104未考虑表面补偿的距离-分贝曲线图3-105考虑表面补偿的距离-分贝曲线表19距离-波幅曲线的灵敏度试块型式板厚，mm评定线定量线判废线CSK-ⅡA6～46＞46～120φ2×40-18dBφ2×40-14dBφ2×40-12dBφ2×40-8dBφ2×40-4dBφ2×40+2dBCSK-ⅢA8～15＞15～46＞46～120φ1×6-12dBφ1×6-9dBφ1×6-6dBφ1×6-6dBφ1×6-3dBφ1×6φ1×6+2dBφ1×6+5dBφ×6+10dB面板曲线的绘制1、测定探头入射点、K值，根据板厚探险深度或水平调节扫描比例。2、将10mm深孔的最高波调至屏高100%，固定增益及衰减器，分别找到试块上10~2Tmm深度孔的最高波，将其峰值在屏幕上标记，然后连接成线，即为Φ1×6实测线。一般面板面板曲线不得低于20%屏高。衰减器读数-9dB、-3dB、+5dB分别为评定线、定量线、判废线，如果考虑补偿，还得-4dB。图3-106荧光屏面板曲线F1´6参考线123456780T100%传输修正又称声能损失损耗补偿原因：1、二者表面粗糙度不同、曲率不同引起的表面耦合损失不同；2、二者材质不同引起的材质衰减不同；另外：操作者手持探头压力不同也会引起声能损失不同。3M或S≤200mm或α0.01dB/m可以不计JB1152-81标准规定JB/T4730.3-2005附录F规定横波超声材质衰减的测量1制作与受检工件材质相同或相近，厚度约40mm、表面粗糙度与对比试块相同的平面型试块，见图。2斜探头按深度1∶1调节仪器时基扫描线。3另选用一只与该探头尺寸、频率、K值相同的斜探头，两探头按图所示方向置于平板试块上，两探头入射点间距为1P，仪器调为一发一收状态，找到最大反射波幅，记录其波幅值H1（dB）。4将两探头拉开的距离为2P，找到最大反射波幅，记录其波幅值H2（dB）。5衰减系数αH可用下式计算：αH=（H1-H2-Δ）/（S2-S1）S1=40/cosβ+l1S2=80/cosβ+l1l1=l0tanα/tganβ式中：l0——晶片到射点的距离，作为简化处理亦可取l1=l0，mm；Δ——不考虑材质衰减时，声程S1、S2大平面的反射波幅dB差。可用公式20lg(S2/S1)计算或从该探头的距离-波幅曲线上查得，Δ约为6dB。传输损失差的测定1斜探头按深度调节仪器时基扫描线。2选用另一只与该探头尺寸、频率、K值相同的斜探头，两探头按图F.2所示方向置于对比试块探测面上，两探头入射点距离为1P，仪器调为一发一收状态。3在对比试块上，找出最大反射波幅，记录其波幅值H1（dB）。4在受检工件上（不通过焊接接头）同样测出接收波最大反射波幅，记录其波幅值H2（dB）。5传输损失差ΔV按式（F.5）计算：ΔV=H1-H2-Δ1-Δ2式中：Δ1——不考虑材质衰减时，声程S1、S2大平面的反射波幅dB差，可用式20lg(S2/S1)计算或从探头的距离-波幅曲线上查得，dB；S1——在对比试块中的声程，mm；S2——在工件板材中的声程，mm；Δ2——试块中声程S1与工件中声程S2的超声材质衰减差值，dB。如试块材质衰减系灵敏小于0.01dB/mm，此项可以不予考虑。扫查方式：锯齿形扫查，针对纵向缺陷，探头前后移动的范围应保证扫查到全部焊接接头截面，在保持探头垂直焊缝作前后移动的同时，还应作10°～15°的左右转动。(例1例2)前后扫查：确定缺陷的水平距离或深度；左右扫查：测定缺陷长度；(例)转角扫查：推断缺陷的方向；环绕扫查：推断缺陷的形状；平行或斜平行扫查：针对横向缺陷串列式扫查：针对厚板焊缝与探伤面垂直的未焊透、未熔合等缺陷平行或斜平行扫查串列式扫查缺陷位置的测定1、声程定位法(仪器1：n调节扫描比例)一次波发现缺陷：Lf=xfsinβdf=xfcosβ二次波发现缺陷：Lf=xfsinβdf=2T-xfcosβdfβTxf水平定位法(仪器按水平1：n调节扫描比例)一次波发现缺陷：Lf=xfdf=xf/K二次波发现缺陷：Lf=xfdf=2T-xf/KdfβTxf深度定位法(仪器按深度1：n调节扫描比例)一次波发现缺陷：Lf=Kxfdf=xf二次波发现缺陷：Lf=Kxfdf=2T-xfdfβTxf缺陷大小的测定(JB/T4730.3)5.1.7缺陷定量检测5.1.7.1灵敏度应调到定量线灵敏度。5.1.7.2对所有反射波幅达到或超过定量线的缺陷，均应确定其位置、最大反射波幅和缺陷当量。5.1.7.3缺陷位置测定缺陷位置测定应以获得缺陷最大反射波的位置为准。5.1.7.4缺陷最大反射波幅的测定将探头移至缺陷出现最大反射波信号的位置，测定波幅大小，并确定它在距离-波幅曲线图中区域。5.1.7.5缺陷定量应根据缺陷最大反射波幅确定缺陷当量直径φ或缺陷指示长度ΔL。a）缺陷当量直径φ，用当量平底孔直径表示，主要用于直探头检测，可采用公式计算，距离-波幅曲线和试块对比来确定缺陷当量尺寸。b）缺陷指示长度ΔL的检测采用以下方法：1)当缺陷反射波只有一个高点，且位于Ⅱ区或Ⅱ区以上时，使波幅降到荧光屏满刻度的80%后，用6dB法测其指示长度；2)当缺陷反射波峰值起伏变化，有多个高点，且位于Ⅱ区或Ⅱ区以上时，使波幅降到荧光屏满刻度的80%后，应以端点6dB法测其指示长度；3)当缺陷反射波峰位于Ⅰ区，如认为有必要记录时，将探头左右移动，使波幅降到评定线，以此测定缺陷指示长度。5.1.8缺陷评定5.1.8.1超过评定线的信号应注意其是否具有裂纹等危害性缺陷特征，如有怀疑时，应采取改变探头K值、增加检测面、观察动态波型并结合结构工艺特征作判定，如对波型不能判断时，应辅以其他检测方法作综合判定。5.1.8.2缺陷指示长度小于10mm时，按5mm计。5.1.8.3相邻两缺陷在一直线上，其间距小于其中较小的缺陷长度时，应作为一条缺陷处理，以两缺陷长度之和作为其指示长度（间距不计入缺陷长度）。质量等级评定等级板厚T反射波幅(所在区域)单个缺陷指示长度L多个缺陷累计长度L′Ⅰ6～400Ⅰ非裂纹类缺陷6～120ⅡL＝T/3，最小为10，最大不超过30在任意9T焊缝长度范围内L