水工钢闸门焊缝超声波检测中的缺陷定性方法
钢中缺陷的超声波定性探伤
五、内裂纹
内裂纹系未暴露表面的内部断裂，它带有极大的危险性。这种缺陷多系锻造或热处理不当所致。内裂纹不管是纵向的或者是
六、疏松、偏析和晶粒粗大
锻件中3级以下的疏松与偏析对超声波多次反射影响不大，只有严重的疏松偏析才会造成超声波的大量吸收和反射，使反射次
。纵向探伤时，伤波不会延续到锻坯的端头。
内裂纹
1、横向内裂纹 轴类工件中的横向内裂纹直探头探伤，声速平行于裂纹时，既无底波又无伤波，
提高灵敏度后出现一系列小伤波，当探头
从裂纹处移开，则底波多次反射恢复正常。斜探头轴向移动探伤和直探头纵向贯穿入射，都出现
典型的裂纹波形即波形反射强烈，波底较宽
著的吸收和散射作
用，常使底波显著减少，甚至使底波消失，严重的疏松既无底波又无伤波，探头移动时会出现波峰很低的蠕动波形。
偏析
1、锭型偏析 锭型偏析在通常探伤灵敏度常常无伤波，提高灵敏度后才有环状分布的伤波出现，它对底波反射次数无明显影响，
随着探伤灵敏度提高，底波次数明显增加。
2、点状偏析 点状偏析的声学反射特性较好，波形界于草状之间，伤波出现位置与偏析点的分布有关。
反射都很厉害，对底波与多次反射影响很大。当白点裂纹较大时可使底波消失，这时只有杂乱分布的缺陷波。我厂曾碰到一批
车轴产生了白点，材质是车轴钢，毛坯直径Ø250mm。系白点轴的低倍照片。这种轴无缺陷时多次反射良好。是白点轴的多次
反射。由于白点呈无位向分布，多次反射次数受到严重影响。应当指出，轴类工件中呈放射型分布的白点纵波圆周探伤时，对底波
不同性质的缺陷，对超声波的吸收不同，漫反射情况不同，对超声波多次反射的影响也不一样。我们在生产中体会到，
焊缝超声波探伤缺陷性质的判断
焊缝超声波探伤缺陷性质的判断1．1.陷性质判断的适用范围本方法适用于A型脉冲反射法对焊缝进行超声检测缺陷定性。
对余高磨平的焊缝，焊缝区域内的各种缺陷均可用本方法进行定性，对有余高的焊缝，只能对不包括余高的焊缝区域内的各种缺陷定性。
对缺陷定性用探头应与规定的检测探头相同。
1．缺陷性质判断依据焊缝超声波检测对缺陷定性依据为：（1）工件结构与坡口形式；（2）母材与焊材；（3）焊接方法和焊接工艺；（4）缺陷几何位置；（5）缺陷最大反射回波高度；（6）缺陷定向反射性；（7）缺陷回波静态波形；（8）缺陷回波动态波形。
2．缺陷性质判断程序缺陷性质判断的程序如图1所示，具体程序为：（1）缺陷波高H F在JB4730标准评定线以下时，一般不作记录，也不考虑对其定性。
如操作人员认为有必要的，也可作进一步定性。
（2）缺陷波高H F位于JB4730标准Ⅲ区（含判废线）时，定为线状缺陷或平面状缺陷或多重缺陷。
（3）缺陷波高H F位于JB4730标准Ⅱ区（含定量线）时，当缺陷指示长度△L≤L S时，如A扫描显示一个光圆波可定为点状缺陷，否定为线状或平面状缺陷或多重缺陷，当缺陷指示长度△L＞L S时，可定为线状或平面状缺陷或多重缺陷。
L值为：当板厚6mm≤t＜20mm时L S=t,当板厚t≥20mm时，L S=20mm。
（4）缺陷波高H F位于JB4730标准Ⅰ区（含评定线）时，当缺陷指示长度△L≤L d时，如A扫描显示一个光圆波，可定为点状缺陷或多重缺陷；当缺陷指示长度△L＞L d时可定为线状缺陷或平面状缺陷或多重缺陷。
L d值为：当板厚6mm≤t＜30mm时L d=t，当板厚t≥30mm时，L d=30mm。
（5）定为线状或平面状缺陷或多重缺陷后，再进一步测定缺陷平面和深度位置、缺陷高度、定向反射特性、缺陷倾斜度、静态波形、动态波形，然后结合工件结构、坡口形式、材料、焊接工艺和焊接方法及探头扫查方式，进行综合判断，最终定出缺陷的实际性质。
超声波检测中对缺陷的定性分析
超声波检测中对缺陷的定性分析超声波检测技术中评定缺陷的三大关键内容是：缺陷的定位、定量和定性。
目前，超声波检测技术中对缺陷的定位和定量的研究已比较成熟，然而对缺陷的性质却很少进行评定（超声波检测标准中要求对缺陷进行定位和定量评定，但对缺陷的定性评定由于较困难而未作要求）。
这是由于缺陷对超声波的反射特性取决于缺陷的取向、几何形状、相对于超声波传播方向的长度和厚度、缺陷表面的粗糙度、缺陷的内含物以及缺陷的性质和种类等诸多因素而难以准确定性。
在实际检测中，由于难以判明缺陷的性质，往往会对一些含有非危险性缺陷的产品进行返修而造成浪费，同时也会忽视一些产品中含有的危险性缺陷（如裂纹），导致其服役过程中存在安全隐患。
这样，就使得在超声波检测中对缺陷的定性分析显得尤为重要[1]。
1 缺陷的定性分析根据超声波的基础理论知识，结合在超声波实践检测工作中对缺陷的定性分析方面的经验体会，认为超声波检测中常用的缺陷定性评定方法主要有以下几种。
1.1 波形判断法目前，超声波检测中应用最广泛的是A型显示脉冲检测仪，通过长期的超声波检测实践及对材料、制造工艺的充分了解，通过对检测中发现的缺陷进行解剖、分析、验证，以积累经验，可以从显示屏上显示的缺陷回波的静态和动态波形，起波速度，回波前沿的陡峭程度与回波后沿的下降斜度，波峰形状，回波占宽，移动探头时缺陷回波的波幅、位置、数量及包络形状，多次反射底波的次数与波幅的下降规律，底波高度的损失情况等等；再根据缺陷在被检工作中的位置，分布状况，缺陷的当量大小，延伸情况，结合具体的材料特点、工艺及超声波的基础理论知识作出综合判断，达到较准确地评估缺陷的性质或种类。
以下是一些焊缝中常见缺陷的回波特征。
1）气孔气孔的回波起波速度快，波幅较低，用探头围绕该缺陷检测时可发现其回波具有点状缺陷的特点，无延伸长度。
2）夹渣夹渣的回波位置无规律，波形较紊乱，移动探头时回波波形变化相对迟缓，反射率较低，起波速度较慢，波峰较园钝，后沿斜率不大，回波占宽较大，当探头声束改变对其延伸方向的垂直度时，波幅变化不太显著，回波表现为形状不规则的长条形缺陷特征。
浅论超声波检测焊缝缺陷定性程序方法
移动波形有错动现象可推断为裂纹 。 （ ７ ） 如定 点 转 动 没有 错 动 现象 两 侧 探伤 波 高相 差 了３ ｄ Ｂ 一 下 ，不 同Ｋ 值 探测 波 高相差 ９ ｄ Ｂ ，以上可综合推断为未焊透。 （ ８ ） 如不 同Ｋ 值探 测波高相 差较ｄ ， ９ ｄ Ｂ 以下 可综合推断为气孔或夹渣 。 （ ９ ） 如６ ≤Ｔ ≤９ 缺欠波不是锯齿形并含有次 波 ，探 头定点转动波形 没有错动现象 ，两侧谈 上波高相差９ ｄ Ｂ 以上，本缺欠可推断为裂 纹。 ３ ． ３缺欠波在熔合线上 （ １ ） 缺欠在 融合线 上 ，两 侧 同次 波波探和 变换Ｋ 值波高相差９ ｄ Ｂ 以上可推断为未熔 合。 （ ２ ） 如 熔 合 线上 ，但 变 换Ｋ 值 相 差９ ｄ Ｂ 以 下 ，并 呈现锯齿波形有 次波 ，这种缺欠可推断 为夹渣 。 （ ３ ） 两侧探 和变换Ｋ 值探相 差９ ｄ Ｂ 以下但不 呈现锯齿波并含有次波也可 以推断为未熔合 。 ３ ． ４在焊缝表面 （ １ ） 缺欠在 焊缝表 面 ，在 焊趾可推 断为咬 边或焊趾裂纹 。 （ ２ ） 如不在 焊趾上 （ 可用Ｍ Ｔ ． Ｐ Ｔ ． 目视检查） 是弧坑或焊道表面裂纹 。 （ ５ ） 如缺欠 在热影 像区 ，是裂纹或 母材缺
２ ． ３两侧探伤法 对 于 倾斜 的面 状 缺 陷 ，在 焊 缝 两侧 以同 次波探伤 时的射波 高相 差较大 ，如 倾斜裂纹 ， 坡 口未熔 合就有这 一特 点 。根据 多年的经验实 验表 明 ，两侧 同次波 的反射 波高相 差９ ｄ Ｂ 以上 时 ，通常 为面状缺 陷，对于体积状 缺陷和近于 垂直探伤 面的面状缺 陷，焊缝两侧 同次波探伤
【 关键词 】焊 缝；焊接缺陷；超声波检测；定 性
水工钢闸门焊缝超声波检测中的缺陷定性方法
援术
水工钢闸门焊缝超声波检测中的缺陷定性方法
杨 军
驷马山引江工程管理处安徽水利工程机电检 测所
２ ３ ８ ２ ５ １
应 用的方 法进 行 了综合 介 绍。
单个缺 陷与密集缺陷的区分 比较容 易。 一般单个缺 【 摘 要】本文介 绍了 ， 水工钢 闸门焊缝超 声 检 波测中缺陷定 性评定所 形宽度大并带 锯齿。 陷回波是 独立出现的， 而密集缺 陷则是杂乱 出现 ， 且 互相彼 连 。 四、 超 声检 测 技术 对缺 陷 定性评 定的 其他 方法 ｌ 关 键词】水工钢闸门； 焊缝 ； 超声波检 测； ｔ ｋ － ｈ ３
，
反射率高 ， 波 幅也较 高， 探头 平移 时， 波形较稳 定， 在 焊缝两 侧探伤 时均能得到大 致相同的反射 波幅， 波形见。 ３ 未熔合 包括坡 口和层间未熔合， 片状 缺陷类似裂纹 ， 但表面 比裂纹光滑。 探 头折 射 角合 适时 回波较 高， 从 焊道 两侧探 时， 反射幅 度不 同。 探头 平移 时， 波形较 稳定 ， 两侧探测时， 反射 波幅不同 ， 有 时只能从一侧 探到。 其 波形和 波形 的变化基本上与未焊 透相似 。 ４ 、 夹 渣 包括 点状夹渣 （ 点渣） 和条状夹渣 （ 条渣） ， 夹渣带有一定棱 角， 条渣呈 条状 连续或 断续分布。 点状夹渣 回波信号与点状 气孔相似 ， 但 回波 有方 向性 ； 条状夹渣 回波信号 多呈锯齿状波幅 不高 ， 波形 多呈树 枝状 ， 主峰 边 上有小峰 ， 探头 平移波 幅有 变动 ， 从各 个方 向探测时 反射波 幅 不相
Ｅ ＭＡ Ｔ￣ Ｉ ］ ｔ 厚系统 。
同。
三 缺陷定性评定的主要方法
１ 根据加工工艺分析缺陷性质 工件内所 形成的各种缺陷与加工工艺密切 相关。 例如 ， 钢焊 缝焊接 过程 中可能 产生气孔 、 夹渣、 未熔合、 未焊透和 裂纹等缺陷。 铸造过程 中 可能产生气孔 、 缩孔 、 疏 松和裂纹 等缺陷 。 锻造过 程中可能产生夹 层、 折叠、 白点和裂纹 等缺陷 。 在 探伤前应 查阅有关 工件 的图纸和 资料 ， 了 解工件 的材料、 结构特点 、 几何尺寸和加 工工艺 ， 这对于正 确判定估计
T、K、Y管节点焊缝超声波检验缺陷的判定
T、K、Y管节点焊缝超声波检验缺陷的判定海洋工程管节点焊缝超声波探伤，“判定”的含义有两条：一是判定反射信号是否由缺陷引起的，二是确定缺陷大小、种类、位置及分布。
由于管节点几何形状复杂和超声波检验的局限性，准确的“判定”还存在诸多困难，因此，缺陷的判定是引人注目的大问题。
5.1 伪缺陷信号的特征及识别首先判定反射信号是否因缺陷产生的，是缺陷定位的前提，反过来对“信号”位置的确定，又是判定它是否是缺陷的重要依据，下面介绍一下常见的伪缺陷的信号的来源及特征。
5.1.1 尺寸误差伪信号及特征（a）间隙量测量误差是：由于作图中未考虑周全，所以同样根部A点反射信号可能误判为缺陷A。
反之，把真正的缺陷A误判为根部信号，造成了漏检。
鉴别方法是观察动态波形，以及改变β角，因为真正根部反射总是有延续长度的，且波幅甚高。
（图5-1a）。
（b）支管壁厚的误差（参见图5-1b）。
（c）折射角变化（图5-1C），用油手指触模法，观察是否为上部A的反射，下焊角根部反射参见图5-1a。
（d）声程的变化由于焊缝不同位置，主支管截面均是椭圆，曲率连续变化。
因此一次，二次声程长度也不断变化。
影响对缺陷的判定（图5-1d ），解决办法是精确作图，（t n 、ω、ψ、φ为实测值），二是计算声程修正系数k θc ，通过精确测定声程对缺陷信号定位。
但计算k θc 公式复杂，实际操作中不用。
5.2 根部反射回波的特征与识别焊缝根部是缺陷发生率较高的部位，很容易与根部反射波混淆，造成漏检或误判。
根部反射回波的特征是：反射波幅有一定的幅度，探头前后移动反射波消失快，左右移动时，波幅呈凸形包络线，改变角度后，有可能发现不了此波。
由于探头前后的扩散角均可能扫到该部位，易引起误判。
故在判定时要作出截面图，同时对探头前后扩散角要精确测定。
焊缝根部（包括上、下根部）回波变化及相关因素见图5-1、图5-2。
(a)间隙W变化，如果W1是真实的间隙，A为根部反射如果W2为真实间隙，A为缺陷反射W 2W 1Ax(b)支管厚度变化，由tn→tn'B AXA为根部反射B为热影响区缺陷t'nntxA或B(C)折射角变化，A为根部反射由β→β'（变小），B为焊缝缺陷B BB'AxA或BABB为缺陷反射(d)声程的变化，A为根部反射x(x')A或B 图5-1 尺寸误差使根部反射变化xxB OTBO图5-2 根部反射回波5.3 主管内壁的反射回波主管内壁的反射回波是在支管上移动探头，主声束透过焊缝垂直入射到主管内壁的反射回波。
浅论超声波检测焊缝缺陷定性程序方法
浅论超声波检测焊缝缺陷定性程序方法【摘要】本文针对于超声波探伤中焊缝缺陷准确定性及定量困难这一特点，结合多年的超声波焊缝检测经验，在参考相关超声波检测标准的基础上，总结出焊缝缺陷超声波检测实用的几种定性定量方法，从而降低了焊缝缺陷的误判和漏判，为有效解决工作中的实际问题提供可行方法。
【关键词】焊缝；焊接缺陷；超声波检测；定性1.引言多年来超声波检测中焊缝缺陷的准确定性一直是超声波探伤中的一大难题，准确定性在很大程度上取决于检测人员的经验，导致不同的检测人员针对于同一种缺陷可能有不同的定性，而且这些经验往往由于缺乏定量化、程序化而不易掌握。
本文针对缺陷如何准确定性这一难题，结合多年的超声波检测实践经验，总结提出超声波检测中缺陷定性的集中实用方法和缺欠定性程序。
2.缺欠定性常用方法2.1 最大反射波高度法一般说，面状缺陷的最大反射波较体积状的缺陷反射波要高。
在中薄板焊缝中长度10mm以下的缺陷，当反射面波高达到平底孔当量?2+6dB时，几乎都是面状缺陷。
众所周知，在超声远扬区，对于2.5MHZ斜探头，?1×6短横孔与?2平底孔的反射波高相当。
因此上述方法也可采用短横孔?1×6+6dB判断。
2.2 K值（或折射角）变化法以不同K值（K1/K2/K2.5）声束投射缺欠，体积状缺陷反射波高变化一般较小，而面状缺陷的反射波高则变化较大。
实际探伤中面状反射波高通常相差5dB以上。
但实际探时波高差在9dB以上的为面状缺陷其准确性更高。
2.3 两侧探伤法对于倾斜的面状缺陷，在焊缝两侧以同次波探伤时的射波高相差较大，如倾斜裂纹，坡口未熔合就有这一特点。
根据多年的经验实验表明，两侧同次波的反射波高相差9dB以上时，通常为面状缺陷，对于体积状缺陷和近于垂直探伤面的面状缺陷，焊缝两侧同次波探伤时的反射波高一般相差较小。
运用本方判别缺陷方向性时，往往与K值变化法结合使用。
通常面状缺陷的方向性强，体积状缺陷的方向性弱，在判别时都可以用9dB反射波高差作为判据。
探讨焊缝超声波检测定性分析
探讨焊缝超声波检测定性分析超声波焊缝检测技术是通过国家及行业研发仪器，能够快速便捷、无损伤、精确地进行工件内部多种缺陷如裂纹、焊缝、气孔、砂眼、夹杂、折叠等的检测、定位、评估及诊断。
超声波检测技术中对缺陷的评定三大关键内容是：对缺陷的定位、定量和定性。
对于难于判明缺陷的性质，往往会对一些含有非危险性缺陷的产品进行返修而造成不必要的浪费，同时也会忽视一些产品中含有的危险性缺陷使其使用存在安全隐患，这使得超声波检测中对缺陷的定性分析显得尤为重要。
一.缺陷的定性分析根据超声波的基础理论知识，结合在超声波实际检测工作中对缺陷的定性分析方面的经验体会，超声波检测中对缺陷的定性评定方法主要有以下几种。
（一）波形判断法目前，超声波检测中应用最广泛的是+ 型显示脉冲检测仪，通过长期的超声波检测实践及对材料，制造工艺的充分了解，通过对超声波检测中发现的缺陷进行解剖、分析、验证，以此积累丰富的经验，可在检测时通过显示屏上显示的缺陷回波静态和动态波形，起波速度，回波前沿的陡峭程度与回波后沿的下降斜度，波峰形状，回波占宽，移动探头时缺陷回波的波幅、位置、数量及包络形状，多次反射底波的次数与波幅的下降规律，底波高度的损失情况等等;以及根据缺陷在被检工作中的位置，分布状况，缺陷的当量大小，延伸情况，结合具体的材料特点、工艺及超声波的基础理论知识作出综合判断，从而可以达到较准确地评估缺陷的性质或种类。
以下是焊缝中常见缺陷的回波特征。
1. 焊缝中的气孔气孔的回波起波速度快，波幅较低，用探头围绕该缺陷检测时可发现其回波具有点状缺陷的特点，无延伸长度。
2.焊缝中的夹渣夹渣的回波位置无规律，波形较紊乱，移动探头时回波波形变化相对迟缓，反射率较低，起波速度较慢，波峰较园钝，后沿斜率不大，回波占宽较大，当探头声束改变对其延伸方向的垂直度时，波幅变化不太显著，回波表现为形状不规则的长条形缺陷特征。
3.焊缝中的未焊透未焊透有中间未焊透和根部未焊透，特别是对于根部未焊透，其回波的起波速度较快，反应强烈，在焊缝两侧探查都能发现，且反射波幅大致相同沿摘要：通常超声波检测只对缺陷进行定位和定量分析，該文阐述了超声波检测对缺陷进行定性分析的重要性，根据现场检验经验总结出超声波检测缺陷定性分析的方法，并对此方法作了详细介绍。
水利工程中金属焊缝缺陷的超声检测方法比较分析
水利工程中金属焊缝缺陷的超声检测方法比较分析发表时间：2020-12-22T14:22:15.193Z 来源：《建筑实践》2020年26期作者：丁晋[导读] 在对水利工程的金属结构进行设计和安装的时候，焊接部位常常会存在一些标准允许范围内的不足之处和问题丁晋扬州市扬子工程质量检测有限公司江苏扬州 225000摘要：在对水利工程的金属结构进行设计和安装的时候，焊接部位常常会存在一些标准允许范围内的不足之处和问题，这些问题在水利工程的结构的运行阶段会因为外界腐蚀或者荷载的变化等原因发生演变，进而造成超标缺陷，让水利工程面临着一些隐患或者风险。
水利工程的金属结构中的焊缝主要类型有管道轴向焊缝、管道环向焊缝、对接焊缝以及T形角焊缝。
比较常见的就是对接焊缝。
比如吊耳板焊缝、对接焊缝、面板对接焊缝或者钢闸门对接焊缝。
而且很多都是同一类的焊缝。
各种各样焊缝的机器识别和对缺陷的精准检测对于水利工程后续的运行过程中的安全以及管理工作的科学性有着特别重要的作用。
通过对常规手段的应用，对金属结构焊接存在的问题进行识别。
当前的相关安全评估体系和检测技术、检测方法还有一定的不完善之处，而且也有一定的局限性。
因此需要在实践工作中进行进一步的改善和优化。
一般所采用的渗透及射线探伤方法、磁粉、超声波等方式都有一定局限性。
而衍射时差法、红外探伤、相控阵检测等先进的技术在应用的时候处于初期阶段。
这些技术是对微缺陷进行精确探测的重要方式，在我国当前的水利工程实践工作中并没有得到普遍的应用。
针对以上这些情况，本文主要采取了超声相控阵技术以及常规的超声检测技术等，对水利工程金属结构的焊接缺陷进行识别。
对于各种不足之处和问题在超声无损探伤技术中的特征显示进行分析，这样能够让水利工程的金属结构焊缝缺陷识别实践工作有一些参考的依据。
关键词：水利工程；金属焊缝；缺陷；超声检测方法；比较；1.试验材料规格为300毫米*300毫米*20毫米的Q235B焊接缺陷试块是本试验所采用的试验，中间以一条坡口连接对接焊缝。
钢结构焊缝超声波检测对缺陷定性浅析
钢结构焊缝超声波检测对缺陷定性浅析摘要：目前的超声波检测除了可以确定工件中出现缺陷的位置和缺陷大小以外，为了更加精确的改进问题，检测结果还应该能够确定缺陷的性质。
由于不同缺陷所造成的损坏程度不同，因此，超声波的定性分析缺陷就显得十分重要。
本文将基于超声波检测的原理简述钢结构焊缝缺陷的不同而出现的不同波形表现。
关键词：钢结构焊接；超声波检测；定性分析引言：具体缺陷的类型检测是超声波检测在定性分析上的难点之一。
当前，最广泛使用的焊缝钢结构检测仪是A型超声波仪器。
在实际的操作过程中，在超声波测量仪的屏幕上仅仅显示了脉冲波形，不同类型的缺陷在波形上的形状上只是略有不同，故此只利用波形将很难直接区分缺陷的类型。
在许多实际操作的情况下，检测人员有必要进行阶段性的调整以准确评估钢结构焊接的缺陷。
相关工作人员应该根据自身的工作经验和熟悉不同设备的所表现出的特征来确定钢结构焊接缺陷的类型。
一、钢结构焊缝的分类焊缝根据焊缝接头的类型主要分为四种类型。
分别是T型、角接、对接、搭接。
而对照焊接接头的形状，它可以分为组合焊缝、角焊缝、对接焊缝。
根据钢结构焊接焊缝的融化情况，焊缝分为完全熔融焊缝和部分熔融焊缝。
通常，完全熔融焊缝主要用于承受应力的高载荷零件的连接[1]。
二、超声波检测钢结构焊缝的基本原理科学表明，超声波穿过材料时将会产生部分能量损失，当不同界面出现抵抗力时，波就会发生反射、折射等物理过程。
使用A型脉冲反射超声波进行焊接时，光束当焊缝从钢板进入时，焊缝中的缺陷会通过波形反射回来。
当出现不同的形状和形式的波时，探头的收集的数据将会显示在示波器上。
如果反射器对准物体，则反射的声能会有所不同而检测器上就会显示不同的波形，检测人员就可以根据自己的经验对不同的波形进行损伤类别判断，分析反射器的显示波形的形状、位置、指示水平和等效值，常规超声波测试的主要标准是声径，反射缺陷区域的动态波特性和辅助标准是反射波高度、声阻尼、频率关系。
水利工程中金属焊缝缺陷的超声检测方法比较分析
水利工程中金属焊缝缺陷的超声检测方法比较分析发表时间：2020-12-22T14:22:15.193Z 来源：《建筑实践》2020年26期作者：丁晋[导读] 在对水利工程的金属结构进行设计和安装的时候，焊接部位常常会存在一些标准允许范围内的不足之处和问题丁晋扬州市扬子工程质量检测有限公司江苏扬州 225000摘要：在对水利工程的金属结构进行设计和安装的时候，焊接部位常常会存在一些标准允许范围内的不足之处和问题，这些问题在水利工程的结构的运行阶段会因为外界腐蚀或者荷载的变化等原因发生演变，进而造成超标缺陷，让水利工程面临着一些隐患或者风险。
水利工程的金属结构中的焊缝主要类型有管道轴向焊缝、管道环向焊缝、对接焊缝以及T形角焊缝。
比较常见的就是对接焊缝。
比如吊耳板焊缝、对接焊缝、面板对接焊缝或者钢闸门对接焊缝。
而且很多都是同一类的焊缝。
各种各样焊缝的机器识别和对缺陷的精准检测对于水利工程后续的运行过程中的安全以及管理工作的科学性有着特别重要的作用。
通过对常规手段的应用，对金属结构焊接存在的问题进行识别。
当前的相关安全评估体系和检测技术、检测方法还有一定的不完善之处，而且也有一定的局限性。
因此需要在实践工作中进行进一步的改善和优化。
一般所采用的渗透及射线探伤方法、磁粉、超声波等方式都有一定局限性。
而衍射时差法、红外探伤、相控阵检测等先进的技术在应用的时候处于初期阶段。
这些技术是对微缺陷进行精确探测的重要方式，在我国当前的水利工程实践工作中并没有得到普遍的应用。
针对以上这些情况，本文主要采取了超声相控阵技术以及常规的超声检测技术等，对水利工程金属结构的焊接缺陷进行识别。
对于各种不足之处和问题在超声无损探伤技术中的特征显示进行分析，这样能够让水利工程的金属结构焊缝缺陷识别实践工作有一些参考的依据。
关键词：水利工程；金属焊缝；缺陷；超声检测方法；比较；1.试验材料规格为300毫米*300毫米*20毫米的Q235B焊接缺陷试块是本试验所采用的试验，中间以一条坡口连接对接焊缝。
钢结构焊缝超声波检测中对缺陷的定性分析
钢结构焊缝超声波检测中对缺陷的定性分析摘要：在介绍钢结构焊缝的主要分类的基础上，探讨了钢结构焊缝超声波检测的基本原理，并结合自身开展钢结构焊缝超声波检测的工作实践，论述了超声波检测对焊缝缺陷的具体定性情况，并全面分析了超声波检测对缺陷定性中存在的问题，希望对于全面提升钢结构焊缝超声波检测应用水平有所帮助。
关键词：钢结构焊缝，超声波检测，缺陷检测，定性分析1 钢结构焊缝的主要分类结合当前的钢结构焊缝的接头情况来看，在具体的分析过程中，从焊缝类型角度出发，主要涉及到搭接头式、角接头式、接头式还有T型接头式等。
结合不同的实际应用情况俩看，具体的焊缝形式中，还存在着角焊缝、对接焊缝，还有相应的组合焊缝等情况。
大部分的钢结构焊缝来看，则都是通过超声波检测技术的优势来满足全面检测的要求，这样就能有效全面检测相应的焊缝内部结构以及缺陷的情况，从而能有效分析相应的缺陷情况，有助于更好地判断钢结构间接缝的稳定实际情况。
2 钢结构焊缝超声波检测的基本原理借助于超声波技术来进行焊缝检测的过程中，则是利用超声波的特点，以及在通过特定材料后造成存在能量损失问题的基础上，针对不同物体则会造成存在着不同形式的反射、折射以及波形转换的情况。
在具体的超声波检测环节，在相应超声波进入焊缝的情况下，当有缺陷则会造成反射更加明显，这样就可以通过示波仪来进行较为准确的判断。
这样借助于不同的超声波反射来进行探讨，则就能明确相应的焊缝缺陷情况，并能提出有效的定性化分析结果。
3 超声波检测对焊缝缺陷的具体定性3.1夹渣在进行焊接的过程中，还会存在着夹渣的情况。
相应的焊接金属中如果有杂质、熔渣等情况，这样都会造成焊接后内部存在着杂质问题。
结合不同的杂质具体情况，借助于超声波检测中的反射情况来看，则会造成存在着回波信号的情况，这样就可以通过信号及形式来判定相应的气孔方式。
如，对条状杂质进行分析，主要表现在主峰边存在着小峰的情况，进而利用相应的平移探头的情况，这能满足波峰高度的变化情况。
超声波检测中对缺陷的定性分析
超声波检测中对缺陷的定性分析超声波检测技术中评定缺陷的三大关键内容是：缺陷的定位、定量和定性。
目前，超声波检测技术中对缺陷的定位和定量的研究已比较成熟，然而对缺陷的性质却很少进行评定（超声波检测标准中要求对缺陷进行定位和定量评定，但对缺陷的定性评定由于较困难而未作要求）。
这是由于缺陷对超声波的反射特性取决于缺陷的取向、几何形状、相对于超声波传播方向的长度和厚度、缺陷表面的粗糙度、缺陷的内含物以及缺陷的性质和种类等诸多因素而难以准确定性。
在实际检测中，由于难以判明缺陷的性质，往往会对一些含有非危险性缺陷的产品进行返修而造成浪费，同时也会忽视一些产品中含有的危险性缺陷（如裂纹），导致其服役过程中存在安全隐患。
这样，就使得在超声波检测中对缺陷的定性分析显得尤为重要[1]。
1 缺陷的定性分析根据超声波的基础理论知识，结合在超声波实践检测工作中对缺陷的定性分析方面的经验体会，认为超声波检测中常用的缺陷定性评定方法主要有以下几种。
1.1 波形判断法目前，超声波检测中应用最广泛的是A型显示脉冲检测仪，通过长期的超声波检测实践及对材料、制造工艺的充分了解，通过对检测中发现的缺陷进行解剖、分析、验证，以积累经验，可以从显示屏上显示的缺陷回波的静态和动态波形，起波速度，回波前沿的陡峭程度与回波后沿的下降斜度，波峰形状，回波占宽，移动探头时缺陷回波的波幅、位置、数量及包络形状，多次反射底波的次数与波幅的下降规律，底波高度的损失情况等等；再根据缺陷在被检工作中的位置，分布状况，缺陷的当量大小，延伸情况，结合具体的材料特点、工艺及超声波的基础理论知识作出综合判断，达到较准确地评估缺陷的性质或种类。
以下是一些焊缝中常见缺陷的回波特征。
1）气孔气孔的回波起波速度快，波幅较低，用探头围绕该缺陷检测时可发现其回波具有点状缺陷的特点，无延伸长度。
2）夹渣夹渣的回波位置无规律，波形较紊乱，移动探头时回波波形变化相对迟缓，反射率较低，起波速度较慢，波峰较园钝，后沿斜率不大，回波占宽较大，当探头声束改变对其延伸方向的垂直度时，波幅变化不太显著，回波表现为形状不规则的长条形缺陷特征。
超声波检测中对缺陷的定性分析
超声波检测中对缺陷的定性分析超声波检测中对缺陷的定性分析超声波检测技术中评定缺陷的三大关键内容是：缺陷的定位、定量和定性。
目前，超声波检测技术中对缺陷的定位和定量的研究已比较成熟，然而对缺陷的性质却很少进行评定（超声波检测标准中要求对缺陷进行定位和定量评定，但对缺陷的定性评定由于较困难而未作要求）。
这是由于缺陷对超声波的反射特性取决于缺陷的取向、几何形状、相对于超声波传播方向的长度和厚度、缺陷表面的粗糙度、缺陷的内含物以及缺陷的性质和种类等诸多因素而难以准确定性。
在实际检测中，由于难以判明缺陷的性质，往往会对一些含有非危险性缺陷的产品进行返修而造成浪费，同时也会忽视一些产品中含有的危险性缺陷（如裂纹），导致其服役过程中存在安全隐患。
这样，就使得在超声波检测中对缺陷的定性分析显得尤为重要[1]。
1 缺陷的定性分析根据超声波的基础理论知识，结合在超声波实践检测工作中对缺陷的定性分析方面的经验体会，认为超声波检测中常用的缺陷定性评定方法主要有以下几种。
1.1 波形判断法目前，超声波检测中应用最广泛的是A型显示脉冲检测仪，通过长期的超声波检测实践及对材料、制造工艺的充分了解，通过对检测中发现的缺陷进行解剖、分析、验证，以积累经验，可以从显示屏上显示的缺陷回波的静态和动态波形，起波速度，回波前沿的陡峭程度与回波后沿的下降斜度，波峰形状，回波占宽，移动探头时缺陷回波的波幅、位置、数量及包络形状，多次反射底波的次数与波幅的下降规律，底波高度的损失情况等等；再根据缺陷在被检工作中的位置，分布状况，缺陷的当量大小，延伸情况，结合具体的材料特点、工艺及超声波的基础理论知识作出综合判断，达到较准确地评估缺陷的性质或种类。
以下是一些焊缝中常见缺陷的回波特征。
1）气孔气孔的回波起波速度快，波幅较低，用探头围绕该缺陷检测时可发现其回波具有点状缺陷的特点，无延伸长度。
2）夹渣夹渣的回波位置无规律，波形较紊乱，移动探头时回波波形变化相对迟缓，反射率较低，起波速度较慢，波峰较园钝，后沿斜率不大，回波占宽较大，当探头声束改变对其延伸方向的垂直度时，波幅变化不太显著，回波表现为形状不规则的长条形缺陷特征。
焊缝的超声波探伤及缺陷评定
焊缝的超声波探伤及缺陷评定超声波探伤作为无损检测一种方法，因其探伤效率高、成本低、穿透能力强，而被广泛应用。
它是利用频率超过20KHz的高频声束在试件中与试件内部缺陷（如裂缝、气孔、夹渣等）中传播的特性，来判定是否存在缺陷及其尺度的一种无损检测技术。
超声检测因其固有特点，它比较适合于检测焊缝中的平面型缺陷，如裂纹、未焊透、未熔合等。
焊缝厚度较大时，其优点愈明显。
4.1 焊缝超声波探伤焊缝探伤主要采用斜探头横波探伤，斜探头使声束斜向入射，斜探头的倾斜角有多种，使用斜探头发现焊缝中的缺陷与用直探头探伤一样，都是根据在始脉冲与底脉冲之间是否存在伤脉冲来判断。
当发现焊缝中存在缺陷之后，根据探头在试件上的位置以及缺陷回波在显示屏上的高度，就可确定出焊缝的缺陷位置和大小。
这是因为在探伤前按一定的比例在超声仪荧光屏上作有距离—波幅曲线。
下面详细介绍。
(1)检测条件的选择由于焊缝中的危险缺陷常与入射声束轴线呈一定夹角，基于缺陷反射波指向性的考虑，频率不宜过高，一般工作频率采用2.0-5.0MHz：板厚较大，衰减明显的焊缝，应选用更低一些的频率。
探头折射角的选择应使声束能扫查到焊缝的整个截面，能使声束中心线尽可能与主要危险性缺陷面垂直。
常用的探头斜率为K1.5~K2.5。
常用耦合剂有机油、甘油、浆糊、润滑脂和水等，从耦合剂效果看，浆糊与机油差别不大，但浆糊粘度大，并具有较好的水洗性，所以，常用于倾斜面或直立面的检测。
(2) 检测前的准备(3)探测面的修整探测面上的焊接飞溅、氧化皮、锈蚀和油垢等应清除掉，探头移动区的深坑应补焊后用砂轮打磨。
探测面的修整宽度B应根据板厚t和探头的斜率K计算确定，一般不应小于2.5Kt。
(4)斜探头入射点和斜率的测定1) 斜探头的入射点测定。
斜探头声束轴线与探头楔块底面的交点称为斜探头的入射点，商品斜探头都在外壳侧面标志入射点，由于制造偏差和磨损等原因，实际入射点往往与标志位置存在偏差，因此需经常测定。
焊缝超声波探伤缺陷性质的判断
焊缝超声波探伤缺陷性质的判断1． 1.陷性质判断的适用范围本方法适用于A型脉冲反射法对焊缝进行超声检测缺陷定性。
对余高磨平的焊缝，焊缝区域内的各种缺陷均可用本方法进行定性，对有余高的焊缝，只能对不包括余高的焊缝区域内的各种缺陷定性。
对缺陷定性用探头应与规定的检测探头相同。
1．缺陷性质判断依据焊缝超声波检测对缺陷定性依据为：（1）工件结构与坡口形式；（2）母材与焊材；（3）焊接方法和焊接工艺；（4）缺陷几何位置；（5）缺陷最大反射回波高度；（6）缺陷定向反射性；（7）缺陷回波静态波形；（8）缺陷回波动态波形。
2．缺陷性质判断程序缺陷性质判断的程序如图1所示，具体程序为：（1）缺陷波高H F在JB4730标准评定线以下时，一般不作记录，也不考虑对其定性。
如操作人员认为有必要的，也可作进一步定性。
（2）缺陷波高H F位于JB4730标准Ⅲ区（含判废线）时，定为线状缺陷或平面状缺陷或多重缺陷。
（3）缺陷波高H F位于JB4730标准Ⅱ区（含定量线）时，当缺陷指示长度△L≤L S时，如A扫描显示一个光圆波可定为点状缺陷，否定为线状或平面状缺陷或多重缺陷，当缺陷指示长度△L＞L S时，可定为线状或平面状缺陷或多重缺陷。
L值为：当板厚6mm≤t＜20mm时L S=t,当板厚t≥20mm时，L S=20mm。
（4）缺陷波高H F位于JB4730标准Ⅰ区（含评定线）时，当缺陷指示长度△L≤L d时，如A扫描显示一个光圆波，可定为点状缺陷或多重缺陷；当缺陷指示长度△L＞L d时可定为线状缺陷或平面状缺陷或多重缺陷。
L d值为：当板厚6mm≤t＜30mm时L d=t，当板厚t≥30mm时，L d=30mm。
（5）定为线状或平面状缺陷或多重缺陷后，再进一步测定缺陷平面和深度位置、缺陷高度、定向反射特性、缺陷倾斜度、静态波形、动态波形，然后结合工件结构、坡口形式、材料、焊接工艺和焊接方法及探头扫查方式，进行综合判断，最终定出缺陷的实际性质。
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水工钢闸门焊缝超声波检测中的缺陷定性方法
【摘要】本文介绍了，水工钢闸门焊缝超声检波测中缺陷定性评定所应用的方法进行了综合介绍。
【关键词】水工钢闸门；焊缝；超声波检测；缺陷
一、概述
水工钢闸门是用来关闭、开启或者局部开启水工建筑物中过水孔口的活动结构。
在水利工程中大量使用，其主要作用是控制水位、调节流量。
水工钢闸门是水工建筑物的重要组成部分，它的安全与适用，在很大程度影响着整个水工建筑物的安全运行。
本文结合工作实践着重探究水工钢闸门焊缝的的缺陷定性方法。
二、钢焊缝不同缺陷的波形分析
1、裂纹
1.1凝固性裂纹：呈星状，出现在焊道的起弧、收弧部位和热影响区，多出现在表面。
1.2冷却裂纹：呈折线状，端部较细，淬硬性好的钢材中易产生，由残余应力偏大和金属内部组织偏硬引起，回波较高，波峰较宽，多峰。
1.3裂纹：层状撕裂多产生在尺寸较厚的T型焊缝或角焊缝上，回波较高，波峰较宽，多峰回波高度较大、波幅宽，探头平移时反射波连续出现波幅有变动，探头转时，波峰有上下错动现象。
2、未焊透
呈线状或条状，一般在焊缝中部和根部，是垂直于钢板的面状缺陷，反射率高，波幅也较高，探头平移时，波形较稳定，在焊缝两侧探伤时均能得到大致相同的反射波幅，波形见。
3、未熔合
包括坡口和层间未熔合，片状缺陷类似裂纹，但表面比裂纹光滑。
探头折射角合适时回波较高，从焊道两侧探时，反射幅度不同。
探头平移时，波形较稳定，两侧探测时，反射波幅不同，有时只能从一侧探到。
其波形和波形的变化基本上与未焊透相似。
4、夹渣
包括点状夹渣（点渣）和条状夹渣（条渣），夹渣带有一定棱角，条渣呈条状连续或断续分布。
点状夹渣回波信号与点状气孔相似，但回波有方向性；条状夹渣回波信号多呈锯齿状波幅不高，波形多呈树枝状，主峰边上有小峰，探头平移波幅有变动，从各个方向探测时反射波幅不相同。
三、缺陷定性评定的主要方法
1、根据加工工艺分析缺陷性质
工件内所形成的各种缺陷与加工工艺密切相关。
例如，钢焊缝焊接过程中可能产生气孔、夹渣、未熔合、未焊透和裂纹等缺陷。
铸造过程中可能产生气孔、缩孔、疏松和裂纹等缺陷。
锻造过程中可能产生夹层、折叠、白点和裂纹等缺陷。
在探伤前应查阅有关工件的图纸和资料，了解工件的材料、结构特点、几何尺寸和加工工艺，这对于正确判定估计缺陷的性质是十分有益的。
2、根据缺陷特征分析缺陷性质
缺陷特性是指缺陷的形状、大小和密集程度。
对于平面形缺陷，在不同的方向上探测，其缺陷回波高度显著不同。
在垂直于缺陷方向探测，缺陷回波高；在平行于缺陷方向探测，缺陷回波低，甚至无缺陷回波。
一般的裂纹、夹层、折叠等缺陷就属于平面形缺陷。
对于点状缺陷，在不同的方向探测，缺陷回波无明显变化。
一般的气孔、小夹渣等属于点状缺陷。
对于密集形缺陷，缺陷波密集相互彼连，在不同的方向上探测，缺陷回波情况类似。
一般白点、疏松、密集气孔等属于密集形缺陷。
3、根据缺陷波形分析缺陷性质
缺陷内含物的声阻抗对缺陷回波高度有较大的影响。
白点、气孔等内含物气体，声阻抗很小，反射回波高。
非金属或金属夹渣声阻抗较大，反射回波低。
另外，不同类型缺陷反射波的形状也有一定差异。
例如气孔与夹渣、气孔表面较平滑，界面反射率高，波形陡直尖锐。
夹渣表面粗糙，界面反射率低，同时还有部分声波透入夹渣层，形成多次反射，波形宽度大并带锯齿。
单个缺陷与密集缺陷的区分比较容易。
一般单个缺陷回波是独立出现的，而密集缺陷则是杂乱出现，且互相彼连。
四、超声检测技术对缺陷定性评定的其他方法
1.超声C扫描
超声C扫描是超声检测中的一种缺陷成像技术！它可以从不同角度对零件中的缺陷形状”大小和位置以图像形式表示出来，超声波C扫描系统使用计算机控制超声换能器（探头）在工件上纵横交替搜查，将探测特定范围内（指工件内部）的反射波强度以辉度的形式连续显示出来，这样就可以绘制出工件内部缺陷横截面图形。
这个横截面是与超声波声束垂直的，即工件内部缺陷横截面，
在计算机显示器上的纵横坐标，分别代表工件截面的纵横坐标。
2.声发射（AE）检测法
声发射（AE）检测法：当存在于材料内部的应力释放时会产生声振动。
根据材料的这个特性，科学家们开发出通过检测工件在超声波范围内的振动，对其进行探伤的方法，称为声发射检测法。
在被检测材料上加上应力，如果有缺陷，在那微小的裂痕处就会产生超声波。
通过一定规则放置的几个接收器接收信号，然后参照震源传播时间差一定时的双曲线轨迹，就能标定缺陷的位置。
声发射检测环境常常有强的噪声干涉，虽然声发射技术中己有多种排除噪声的方法，但在某些情况下还会使声发射技术的应用受到限制。
目前，声发射技术在检测压力容器健康状况方面已经比较成熟，目前国内已经制定了国家标准，并培训了大量的专业人才。
3.电磁超声检测（EMAT）
电磁超声检测（EMAT）：基本原理是线圈通过超声频率的交变电流时，在试件的表面就会感应出频率相同，与线圈极性相反的涡流，此涡流在磁铁提供的外加磁场的作用下都会产生罗伦兹力，在洛伦兹力的作用下产生高频振动，通过改变不问形状的磁铁和线圈的排列方式，可以产生纵波、横波、表面波和Lamb 波等不同模式的超声波。
接收超声波时，试件表面的振荡也会在外加磁场的作用下，在高频线圈中感应出电压而被仪器接收。
国内华中科技大学的刘天华等人设计了一种EMAT测厚系统。
4.超声波衍射时差法TOFD
超声波衍射时差法：是一种依靠从待检试件内部结构的“端角”和“端点”处得到的衍射能量来检测缺陷的方法，用于缺陷的检测、定量和定位。
仪器可全程记录A扫波形、形成D扫描图谱，并且可用解三角形的方法将A扫时间值换算成深度值。
到20世纪90年代，计算机技术的发展使得数字化超声探伤仪发展成熟后，大大推进了TOFD设备的发展，便携、成本可接受的TOFD检测仪大量出现。
五、结束语
上述缺陷定性方法的分析，都是依据实践经验和有关资料总结出来的，供检测人员在处理信号时参考。
超声波检测中缺陷的定性评定主要还依赖于检测人员的实践经验和技术水平的不断总结和提升。
超声检测技术正向着数字化、自动化、智能化、图像化和多领域方向发展。
今后超声检测结果精度回越来越高，对检测环境的适应性也越来越强，并且在一定程度上对工件状况进行评价，使得超声检测能够满足现代质量对无损检测要求。
参考文献
[1]《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》GB11345—89
[2]《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》DL/T 5018—2004。