焊缝超声波检测技术总结知识讲解
超声波检测焊缝的原理
超声波检测焊缝的原理基于超声波在介质中传播时遇到不同介质界面会发生反射、折射等物理现象，通过分析回波信号来判断材料内部的缺陷和结构完整性。
具体来说，超声波检测技术主要包括以下几个步骤：
1. 发射超声波：使用一个叫做探头的设备向被检测的焊缝发射高频超声波。
2. 接收反射波：当超声波在材料内部遇到缺陷或者界面时，会产生反射波。
探头同时作为接收器，接收这些反射回来的超声波。
3. 分析信号：根据反射波的时间和强度，可以判断出缺陷的位置、大小以及性质。
如果焊缝中无缺陷，超声波将直接穿透材料，反射波较弱；若存在缺陷，如裂纹或夹杂等，超声波会在缺陷处产生较强的反射波。
4. 显示结果：现代超声波探伤设备通常配备有显示屏，能够实时显示出超声波的传播路径、反射情况以及可能存在的缺陷位置等信息。
5. 评估质量：根据探测到的缺陷信息，评估焊缝的质量是否符合标准要求。
焊缝超声波探伤原理
焊缝超声波探伤原理
焊缝超声波探伤是利用超声波的传播和相互作用原理来检测和评估焊缝中的缺陷和杂质。
超声波是一种高频机械波，具有传播距离远、穿透性好和对被测材料无损伤的特点。
在焊缝超声波探伤过程中，超声波传播到焊缝区域时，其中的能量会发生转换，一部分能量被反射回传感器，另一部分能量经过焊缝进入焊接材料内部继续传播。
当超声波遇到焊缝中的缺陷或垂直于超声波传播方向的杂质时，会发生反射或散射，这些反射或散射波会被传感器接收并转换成电信号。
根据接收到的电信号，可以分析焊缝中的缺陷类型、大小和位置，以及评估焊缝的质量和可靠性。
常用的超声波探伤方法有脉冲回波法和全景扫查法。
在脉冲回波法中，通过发射短脉冲超声波来激励焊缝区域，接收并记录回波信号。
根据回波信号的时间延迟和振幅变化，可以确定焊缝中的缺陷位置和大小。
全景扫查法是一种全面检测焊缝的方法，可以将焊缝区域划分为多个小区域，逐个扫描并记录每个小区域中的回波信号。
通过综合分析所有小区域的回波信号，可以获得焊缝的完整图像，并对缺陷进行全面评估。
总的来说，焊缝超声波探伤利用超声波在焊缝中传播、反射和散射的特性，通过接收和分析回波信号来检测和评估焊缝的质
量。
这种方法是一种无损检测技术，可以提高焊接质量并确保焊缝的可靠性。
焊接接头的超声波检测技术
焊接接头的超声波检测技术超声波检测技术是一种非破坏性检测方法，广泛应用于工业领域的缺陷检测、质量控制和安全监测等方面。
在焊接接头检测中，超声波检测技术具有广泛的应用前景。
本文将介绍焊接接头超声波检测技术的原理、应用和未来发展前景。
一、原理焊接接头的缺陷包括裂纹、气孔、夹杂物、未熔合和过熔等。
超声波检测技术利用超声波在物质中传播的声波特性来探测物质内部的缺陷和不均匀性。
通过传输高频超声波束，在材料内部形成回波，在回波信号中检测缺陷的位置、大小和形状。
检测原理下图所示：（图1）超声波检测技术的实现需要超声波发射器、接收器和电子信号处理仪器等。
在焊接接头的检测中，超声波发射器将超声波通过焊接接头，超声波接收器接受信号，电子信号处理仪器通过计算回波信号的时差和强度准确地确定缺陷位置和形状。
二、应用1. 超声波检测技术广泛应用于焊接接头缺陷检测中，比如精密焊接、管道焊接、门窗焊接和车身焊接等领域。
2. 超声波检测技术被广泛应用于航空、石油、电力、冶金、汽车等各个领域的质量控制和安全监测中，以保证相关设备的安全性和可靠性。
3. 超声波检测技术能够使无法直接观察的材料内部缺陷显露无遗，使不良品得以及时检测和修复，提高了产品的可靠性和安全性。
4. 超声波检测技术在连续生产线上能够实现在线检测，无需停机，提高了生产效率。
三、未来发展前景超声波检测技术在焊接接头的检测中得到了广泛的应用，但是仍存在一些挑战和问题。
例如：信号噪声抑制、精度与灵敏度的提高、检测速度的提高等问题。
随着新材料的出现和生产工艺的改进，超声波检测技术的应用前景将更加广阔。
在未来，超声波检测技术将更加智能化、无损化和自动化，大幅提高生产效率和产品质量。
结语焊接接头的超声波检测技术是一种非破坏性的方法，具有广泛的应用前景。
本文介绍了焊接接头超声波检测技术的原理、应用和未来发展前景。
我们相信，在技术革新和实践探索的推动下，超声波检测技术将在焊接接头等领域展现出更加广阔的前景与美好的未来。
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
焊缝手动超声波探伤锅炉压力容器和各种钢结构主要采用焊接方法制造。
射线探伤和超声波探伤是对焊缝进行无损检测的主要方法。
对于焊缝中的裂纹、未熔合等面状危害性缺陷，超声波比射线有更高的检出率。
随着现代科技快速发展，技术进步。
超声仪器数字化，探头品种类型增加，使得超声波检测工艺可以更加完善，检测技术更为成熟。
但众所周知：超声波探伤中人为因素对检测结果影响甚大；工艺性强；故此对超声波检测人员的素质要求高。
检测人员不仅要具备熟练的超声波探伤技术，还应了解有关的焊接基本知识；如焊接接头形式、坡口形式、焊接方法和可能产生的缺陷方向、性质等。
针对不同的检测对象制定相应的探伤工艺，选用合适的探伤方法，从而获得正确的检测结果。
射线检测局限性：1.辐射影响，在检测场地附近，防护不当会对人体造成伤害。
2.受穿透力等局限影响，对厚截面及厚度变化大的被检物检测效果不好。
3.面状缺陷受方向影响检出率低。
4.不能提供缺陷的深度信息。
5.需接近被检物体的两面。
6.检测周期长，结果反馈慢。
设备较超声笨重。
成本高。
常规超声波检测不存在对人体的危害，它能提供缺陷的深度信息和检出射线照相容易疏漏的垂直于射线入射方向的面积型缺陷。
能即时出结果；与射线检测互补。
超声检测局限性：1.由于操作者操作误差导致检测结果的差异。
2.对操作者的主观因素（能力、经验、状态）要求很高。
3.定性困难。
4.无直接见证记录（有些自动化扫查装置可作永久性记录）。
5.对小的（但有可能超标的缺陷）不连续性重复检测结果的可能性小。
6.对粗糙、形状不规则、小而薄及不均质的零件难以检查。
7.需使用耦合剂使波能量在换能器和被检工件之间有效传播。
超声波的一般特性：超声波是机械波（光和X射线是电磁波）。
超声波基本上具有与可闻声波相同的性质。
它们能在固态、液态或气态的弹性介质中传播。
但不能在真空中传播。
在很多方面，一束超声波类似一束光。
向光束一样，超声波可以从表面被反射；当其穿过两种声速不同物质的边界时可被折射（实施横波检测基理）；在边缘处或在障碍物周围可被衍射（裂纹测高；端点衍射法基理）。
焊缝超声波检测技术总结知识讲解
一、超声波探伤常见缺陷回波类型显示1、气孔：单个气孔回波高度低，波形稳定，从各个方向探测，反射波大致相同，稍一移动探头就消失。
密集气孔为一族反射波，其波高随气孔的大小而不同，当探头作定点转动时，会出现此起彼落的现象。
2、夹渣：点状夹渣的回波信号与点状气孔相似。
条状夹渣回波信号多呈锯齿状，反射率低，一般波幅不高，波形常呈树枝状，主峰边上有小峰，探头平移时波幅有变动，从各个方向探测，反射波幅高度不相同。
3、未焊透：在板厚双面焊缝中，未焊透位于焊缝中部，声波在未焊透缺陷表面上类似镜面反射，用单斜探头探测时有漏检的危险。
对于单面探测根部未焊头，类似端角反射。
探头平移时，未焊透波形稳定。
焊缝两侧探伤时，均能得到人致相同的反射波幅。
4、未熔合：当超声波垂直入射到其表面时，回波高度大，当探头平移时，波形较稳定，两侧探测时，反射波幅不同，有时只能从一面探测。
5、裂纹：一般来说，裂纹回波较大，波幅宽，会出现多峰。
探头平移时，反射波连续出现，波幅有变化，探头转动时，波峰有上下错位的现象。
常见的缺陷回波图片常见的缺陷类型图片未熔合、未焊透裂纹气孔二、焊缝探伤中常见的伪缺陷回波6、仪器杂波：在不接探头的情况下，由于仪器性能不良，灵敏度调节过高，荧光屏上出现单峰或者多峰波形，接上探头工作时，此波仔荧光屏上的位置固定不变。
一般情况下，降低灵敏度后，此波即消失。
7、探头杂波：仪器接上探头后，在荧光屏上显示山脉冲波幅很高、很宽的信号，无论探头是否接触好，它都存在且位置不随探头移动而移动，即固定不变。
8、耦合剂反射回波：如果探头的折射角度大，而探伤灵敏度有调得较高，则有一部分能量转换成表面波，这种表面波传播到探头前沿耦合剂堆积处，造成反射信号。
只要探头固定不动，随着耦合剂的流大、波幅慢慢降低，很不稳定，用手擦掉探头前面的耦合剂时，信号就会消失。
9、焊缝表面和沟槽反射波：在多到焊缝表面形成一道道沟槽。
当超声波扫查到沟槽时，会引起沟槽反射。
第9章 焊缝UT(无损检测超声波II级)
（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。
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=xfsinβ df=xfcosβ 二次波发现缺陷：Lf=xfsinβ df=2T-xfcosβ
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。
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378）。常见的坡口型式如图3-79。
超声波检测技术总结
超声波检测技术总结概述超声波检测技术是一种通过超声波在物体内部传播并检测反射信号来实现对物体内部结构和缺陷的检测的无损检测方法。
该技术广泛应用于工业、医疗、安防等领域。
本文将对超声波检测技术的原理、应用领域以及发展趋势进行总结。
原理超声波是指频率高于20kHz的声波。
在超声波检测中，常用的方法是将超声波通过传感器发射到被测物体表面，当超声波遇到不同介质的界面或者内部缺陷时会发生反射或者散射，传感器会接收到这些反射信号。
通过分析接收到的信号，可以获得被测物体内部结构和缺陷的信息。
超声波检测技术通过波的传播和反射特性实现对物体的无损检测。
在传播过程中，超声波会遇到材料的界面或者缺陷，一部分能量会被反射回来，另一部分能量会继续传播。
通过测量反射信号的强度、时延和幅度等特征，可以确定物体内部的结构和缺陷。
应用领域工业领域超声波检测技术在工业领域中应用广泛，特别是在材料检测和结构健康监测方面。
例如，超声波检测可以用于检测焊接缺陷、测量材料厚度、识别裂纹和划痕等。
此外，超声波检测还可以用于管道内部的泄漏检测以及腐蚀程度评估。
医疗领域超声波检测技术在医疗领域中是一种常用的诊断手段。
医生可以利用超声波检测技术观察人体内部器官的结构和功能。
超声波检测技术可以用于诊断心血管疾病、肿瘤检测、孕妇产检等。
超声波检测无辐射，操作简便，成本较低，因此在医疗领域中得到广泛应用。
安防领域超声波检测技术在安防领域中也有重要应用。
例如，超声波检测技术可以用于入侵报警系统，通过监测超声波的反射信号来判断是否有人进入受保护区域。
此外，超声波检测技术还可以用于检测玻璃破碎、地震预警等方面。
发展趋势超声波检测技术在探测精度、检测速度和应用领域上持续发展和创新。
以下是一些发展趋势：高频化随着技术的不断进步，超声波探测器的频率越来越高。
高频超声波可以提供更高的分辨率和探测精度，适用于一些对细小缺陷敏感的应用。
多模式检测将不同频率的超声波结合起来进行检测，可以获得更加全面的物体信息。
焊缝超声波探伤要点
焊缝超声波探伤工艺一、焊接加工1、焊接加工手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊和电渣焊2、接头形式对接、角接、搭接、T型接头3、坡口形式坡口角度单面焊：I型、V型、单V型、U型、双面焊：I型、X型、双U型、K型、双J型4、焊缝中缺陷气孔是在焊接过程中焊接溶池高温时吸收了大量的气体或冶金反应产生的气体，在冷却凝固之前来不及析出而残留在焊缝金属内所形成的孔穴。
产生气孔的主要原因是焊条或焊剂在焊前未烘干，焊件表面污物未清理干净等。
未焊透是指焊接接头部分金属未完全溶透的现象。
产生的主要原因是焊接电流过小，运条速度过快或焊接规范不当（如坡口角度过小，根部间隙过小或钝边过大）。
未焊透为根部为焊透、中间未焊透和层间未焊透。
未溶合是指填充金属与母材之间没有溶合在一起或填充金属之间没有溶合在一起。
未溶合产生的主要原因是坡口不干净，运条速度太快，焊接电流过小，焊条角度不当。
未溶合分为坡口面未溶合和层间未溶合。
夹渣是指焊后残留在焊缝金属内的溶渣或非金属夹杂物。
产生的原因主要是焊接电流过小，速度过快，清理不干净，致使溶渣或非金属夹杂物来不及浮起而引起的。
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。
裂纹成因分为热裂纹、冷裂纹和再热裂纹。
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，焊条焊剂中含氢过高或焊件刚性差异过大造成的。
常在焊件冷却到一定温度后才产生，因此又称为延迟裂纹。
再热裂纹一般是焊件在焊后再次加热（热处理或其他加热过程）产生的。
裂纹分布为焊缝区裂纹、热影响区裂纹。
裂纹的取向分为纵向裂纹和横向裂纹。
焊缝中的气孔、夹渣是立体形缺陷，危害较小。
而裂纹、未溶合是平面形缺陷，危害极大。
二、中厚板对接焊缝超声波探伤1、探测条件的选择1.1探测面的修整，表面粗糙度Ra,一般不大于6焊缝二侧探测面的修整宽度P一般根据母材确定厚度为8~46mm的焊缝采用二次波探伤，探测修整面为：P1≥2KT+50MMK-探头的K值T-工件厚度1.2偶合剂1.3频率选择，探头K 值选择的3个要素（1）声束能扫查到整个焊缝截面（2）声束中心线尽量与主要危险性缺陷垂直（3）保证有足够的探伤灵敏度k l a d 01+= kb d =2 一般的焊缝都能满足使声束扫查整个焊缝截面，只有当焊缝宽度较大，K 值选择不当时才会出现扫查不到的现象。
焊缝超声波探伤标准
焊缝超声波探伤标准焊接是制造业中常见的一种连接工艺，而焊缝的质量直接关系到焊接件的使用性能和安全性。
为了确保焊缝质量，超声波探伤技术被广泛应用于焊接质量检测中。
本文将介绍焊缝超声波探伤的标准和要点。
一、超声波探伤原理。
超声波探伤是利用超声波在材料中的传播特性来检测材料内部缺陷的一种无损检测技术。
当超声波遇到材料内部的缺陷时，会发生反射、散射或透射，通过对超声波的接收和分析，可以确定材料内部的缺陷类型、位置和大小。
二、焊缝超声波探伤标准。
1. 超声波探伤设备。
进行焊缝超声波探伤时，应选择适当的超声波探伤设备，包括超声波发射探头、接收探头、超声波检测仪器等。
设备的选择应符合相关标准要求，并经过校准和检定。
2. 探伤方法。
焊缝超声波探伤可以采用直接接触法、浸润法或者接触耦合法。
在选择探伤方法时，应根据具体情况和标准要求进行合理选择，并保证探伤过程中与焊缝的充分接触。
3. 探伤参数。
探伤参数包括超声波频率、波束角、增益、脉冲重复频率等。
在进行焊缝超声波探伤时，应根据焊缝的材料、厚度、几何形状等特点，合理选择探伤参数，并进行相应的调节和优化。
4. 探伤结果评定。
根据焊缝超声波探伤的标准，对探伤结果进行评定和判定。
根据探伤结果，判断焊缝内部是否存在缺陷，确定缺陷的类型、位置和大小，并进行相应的等级评定。
5. 报告和记录。
对焊缝超声波探伤的整个过程进行记录和报告，包括探伤设备的选择和校准、探伤方法和参数的选择、探伤结果的评定等内容，确保探伤过程的可追溯性和可复制性。
三、注意事项。
1. 操作人员应具备专业的超声波探伤技术知识和操作技能，严格按照相关标准和要求进行操作。
2. 探伤设备应定期进行维护和保养，确保设备的正常工作状态。
3. 在进行焊缝超声波探伤前，应对焊缝进行清洁和表面处理，保证探伤的准确性和可靠性。
四、结论。
焊缝超声波探伤是一种有效的焊接质量检测方法，对焊接件的质量和安全性具有重要意义。
严格按照相关标准和要求进行焊缝超声波探伤，可以有效地发现焊缝内部的缺陷，保证焊接件的质量和可靠性。
焊缝的超声波探伤资料讲解
超声波的反射、折射、波形转换
在有机玻璃与钢的介面：
第一临界角为α=27.2°，βS=33.3° 第二临界角为α=56.7°，βS=90°
用于焊缝检测的超声波斜探头的入射 角必须大于第一临界角而小于第二临 界角。 我国习惯：斜探头的横波折射角用横 波折射角度的正切值表 示，如K=2
超声波探伤用试块
CSK-IA
超声波探伤用试块
调节：探头的前沿、K值、声速
超声波探伤用试块
CSK-IIIA
距离-波幅（DAC)曲线绘制
三条曲线生成后，按“增益”键，使用方向键调节曲线的高底，使 判废线达到屏幕的８０％高度，进入探伤界面，进行探伤检测。
探测灵敏度的选定
➢ 探测灵敏度决定了检测缺陷的能力 灵敏度高，检测缺陷的能力大，探伤时反射的杂波太多,影响缺陷波的
GB11345－89标准规定：检验频率f一般在2－5MHz范围内选 择，
推荐选用2－2.5MHz公称频率检验。
检验等级
•A级检验
采用一种角度的探头在焊缝的单面单侧进行检验,只对允许扫 查到的焊缝截面进行探测.一般不要求作横向缺陷的检验.母材厚度 大于50mm时,不得采用A级检验。
检验等级
• B级检验
➢ 采用二次波探伤，探测面修整宽度为：
S ≥ 2KT+50 (mm)
➢ 采用一次波探伤，探测面修整宽度为：
S≥KT+50 (mm) 式中: K----探头的K值；
T----工件厚度。
P
P
二次波探伤
一次波探伤
耦合剂的选用
焊缝的超声波探伤资料讲解
超声波特性
束射特性
反射特性
传播特性
波型转换特性
人们正是利用了超声波的这些特性，发展了超声波探伤技术。
超声波的波型
纵波
波传播方向
空气
固体介质
表面波
横波 板波
超声波声速
材料 钢 水 有机玻璃 铝 铜
纵波声速(m/s) 5900 1400 2720 6260 4700
横波声速(m/s) 3230 -1460 3080 2260
➢ 采用二次波探伤，探测面修整宽度为：
S ≥ 2KT+50 (mm)
➢ 采用一次波探伤，探测面修整宽度为：
S≥KT+50 (mm) 式中: K----探头的K值；
T----工件厚度。
P
P
二次波探伤
一次波探伤
耦合剂的选用
• 耦合剂 ➢ 流动性、粘度、附着力适当，易清洗； ➢ 声阻抗高，透声性好； ➢ 价格便宜; ➢ 对工件无腐蚀，对人无害，不污染环境； ➢ 性能稳定，不易变质，能长期保存。
波动频率 f<20Hz 20Hz≤f≤20KHz 20KHz≤f≤103 MHz f>103 MHz
可闻频率 人耳不可闻 人耳可闻 人耳不可闻 人耳不可闻
超声波探伤用的频率为 0.25MHz～15MHz，金属材料超 声波探伤常用频率为0.5MHz ～ 10MHz，其波长约10mm ～ 0.5mm 。
焊缝的超声波探伤
南京钢铁股份有限公司研究院 Institute of Nanjing Iron & Steel Co., Ltd.
什Hale Waihona Puke 是超声波超声波是声波的一种，是机械振动在弹性介质中传 播而形成的波动，通常以其波动频率 f 和人的可闻频
第七章 焊缝超声波检测
表1.1
斜探头K值选择
T（mm） K
8～25 3.0～2.0
＞25～46 2.5～1.5
＞46 2.0～1.0
探伤时要注意，K值常因工件中的声速变化和探头的 磨损而产生变化，所以探伤前必须在试块上实测K值， 并在以后的探伤中经常校验。 实际探伤中，常用CSK-ⅠA和CSK-ⅢA等试块来测定探 头的K值。 5）探测方向的选择 (1)纵向缺陷：为了发现纵向缺陷，常采用以下三种 方式进行探测。
JB/T4730.3-2005中5.1.4条规定如下： 采用一次反射法检测时，探头移动区应大于或 等于1.25P； P 2KT
或
P 2 T tan β
中：P――跨距，mm; T――母材厚度，mm; K――探头K值； β ――探头折射角，（0）。
采用直射波法检测时，探头移动区应大于或等于 0.75P。 2）耦合剂的选择 在焊缝探伤中，常用的耦合剂有机油、甘油、浆糊、 润滑脂和水等。目前实际探伤中用的最多的是机油与浆 糊（现在多为纤维素化学浆糊）。从耦合效果看，浆糊 与机油差别不大，不过浆糊有一定的粘性，可用于任意 姿势的探伤操作，并具有较好的水洗性。用于垂直面或 顶面探伤具有独到的好处。
焊接是指通过加热或加压，或两者兼用，并且用 或不用填充材料，使工件达到原子结合的一种加工方 法。常用的焊接方法有熔焊、压焊、钎焊和特种焊接 等。虽然新焊接方法不断出现，但应用最广泛的仍是 熔焊，特别是在特中设备生产过程中。所以，超声检 测的主要对象是熔焊焊接接头，如焊条电弧焊 （Shielded Metal Arc Welding），埋弧焊 （Submerged Arc Welding）、气体保护焊（Gas Metai Arc Welding）、钨极氩弧焊（TIG）等形成的 焊接接头。焊接过程实际上是一个冶炼和铸造过程， 首先利用电能或其他形式的能量产生高温是金属熔化， 形成熔池，熔融金属在熔池中经过冶金反应后冷却， 将两种工件牢固地结合在一起。
超声波检测焊缝的几种常用方法
超声波检测焊缝的几种常用方法超声波检测方法按原理分类，可分为脉冲反射法、穿透法、共振法和TOFD法。
1.脉冲反射法超声波探头发射脉冲波到被检试件内，根据反射波的情况来检测试件缺陷的方法，称为脉冲反射法。
脉冲反射法包括缺陷回波法、底波高度法和多次底波法。
（1）缺陷回波法根据仪器示波屏上显示的缺陷波形进行判断的方法，称为缺陷回波法。
该方法是反射法的基本方法。
（2）底波高度法当试件的材质和厚度不变时，底面回波高度应是基本不变的。
如果试件内存在缺陷，底面回波高度会下降甚至消失，这种依据底面回波的高度变化判断试件缺陷情况的检测方法，称为底波高度法。
底波高度法的特点在于同样投影大小的缺陷可以得到同样的指示，而且不出现盲区，但是要求被探试件的探测面与底面平行，耦合条件一致。
由于该方法检出缺陷定位定量不便，灵敏度较低，因此，实用中很少作为一种独立的检测方法，而经常作为一种辅助手段，配合缺陷回波法发现某些倾斜的和小而密集的缺陷，锻件探伤中常用：如由缺陷引起的底波降低量。
（3）多次底波法当透入试件的超声波能量较大，而试件厚度较小时，超声波可在探测面与底面之间往复传播多次，示波屏上出现多次底波B1、B2、B3??。
如果试件存在缺陷，则由于缺陷的反射以及散射而增加了声能的损耗，底面回波次数减少，同时也打乱了各次底面回波高度依次衰减的规律，并显示出缺陷回波。
这种依据底面回波次数而判断试件有无缺陷的方法，即为多次底波法。
2.穿透法穿透法是依据脉冲波或连续波穿透试件之后的能量变化来判断缺陷时情况的一种方法。
穿透法常采用两个探头，一个作发射用，一个作接收用，分别放置在试件的两侧进行探测。
3.共振法若声波（频率可调的连续波）在被检工件内传播，当试件的厚度为超声波的半波长的整数倍时，将引起共振，仪器显示出共振频率，用相邻的两个共振频率之差。
当试件内存在缺陷或工件厚度发生变化时，将改变试件的共振频率。
依据试件的共振特性，来判断缺陷情况和工件厚度变化情况的方法称为共振法。
焊缝超声检测实用宝典
波的检测灵敏度；相同介质中,提高工作频率可
以检出较小的缺陷。
o
反射、透射、波型转换
8
2014年2月25日
基本知识点
o
超声场的特征值
声压：Pm = ρ c Aω = ρ c μ μ =ω A=2π f A
超声波检测仪示波屏上的波高与声压成正比 声强： 声强与频率f的平方成正比，在同一介质中，声强与 声压的平方成正比，与声阻抗成反比。
2014年2月25日
坡口面
钝边
根部间隙
43
基本知识点
焊接缺陷
2014年2月25日
44
基本知识点
焊接缺陷
气孔 —— 熔池冷却凝固之前来不及逸出残留气体
（一氧化碳、氢气）而形成的空穴。因焊条焊剂烘 干不够；坡口油污不干净；防风不利导致电弧偏吹； 保护气体作用失效等原因所至。 夹渣 —— 残留在焊缝内的溶渣或非金属夹杂物
激励探头压电晶片时，发生逆
压电效应，将电能转换为声能。
2014年2月25日
25
基本知识点
探头
压电晶片制作过程
2014年2月25日
26
基本知识点
探头类型及结构
直探头（纵波探头）
主要探测缺陷： 探测与探测面平行 的缺陷，如板材、 锻件检测等。
2014年2月25日
27
基本知识点
探头类型及结构
2014年2月25日
35
基本知识点
试块
标准更新后的规格
CSK-ⅡA 编号 CSK-ⅡA-1 CSK-ⅡA-2 CSK-ⅡA-3 CSK-ⅡA-4 适用工件厚度 t ≥6~40 ＞40~100 ＞40~200 ＞40~300 试块厚度 T 45 110 210 310 横孔位置 5、15、25、35 10、30、50、70、90 10、30、50、70、 90、110、140、170、200 10、30、50、70、 90、110、140、170、200 230、270、300 横孔直径 φ 2.0 φ 2.0 φ 2.0 φ 2.0
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一、超声波探伤常见缺陷回波类型显示
1、气孔：单个气孔回波高度低，波形稳定，从各个方向探测，反射波大致相同，稍一移动探头就消失。
密集气孔为一族反射波，其波高随气孔的大小而不同，当探头作定点转动时，会出现此起彼落的现象。
2、夹渣：点状夹渣的回波信号与点状气孔相似。
条状夹渣回波信号多呈锯齿状，反射率低，一般波幅不高，波形常呈树枝状，主峰边上有小峰，探头平移时波幅有变动，从各个方向探测，反射波幅高度不相同。
3、未焊透：在板厚双面焊缝中，未焊透位于焊缝中部，声波在未焊透缺陷表面上类似镜面反射，用单斜探头探测时有漏检的危险。
对于单面探测根部未焊头，类似端角反射。
探头平移时，未焊透波形稳定。
焊缝两侧探伤时，均能得到人致相同的反射波幅。
4、未熔合：当超声波垂直入射到其表面时，回波高度大，当探头平移时，波形较稳定，两侧探测时，反射波幅不同，有时只能从一面探测。
5、裂纹：一般来说，裂纹回波较大，波幅宽，会出现多峰。
探头平移时，反射波连续出现，波幅有变化，探头转动时，波峰有上下错位的现象。
常见的缺陷回波图片
常见的缺陷类型图片
未熔合、未焊透
裂纹
气孔
二、焊缝探伤中常见的伪缺陷回波
6、仪器杂波：在不接探头的情况下，由于仪器性能不良，灵敏度调节过高，荧光屏上出现单峰或者多峰波形，接上探头工作时，此波仔荧光屏上的位置固定不变。
一般情况下，降低灵敏度后，此波即消失。
7、探头杂波：仪器接上探头后，在荧光屏上显示山脉冲波幅很高、很宽的信号，无论探头是否接触好，它都存在且位置不随探头移动而移动，即固定不变。
8、耦合剂反射回波：如果探头的折射角度大，而探伤灵敏度有调得较高，则有一部分能量转换成表面波，这种表面波传播到探头前沿耦合剂堆积处，造成反射信号。
只要探头固定不动，随着耦合剂的流大、波幅慢慢降低，很不稳定，用手擦掉探头前面的耦合剂时，信号就会消失。
9、焊缝表面和沟槽反射波：在多到焊缝表面形成一道道沟槽。
当超声波扫查到沟槽时，会引起沟槽反射。
鉴别的方法是，一般出现在一次、二次波处或稍偏后的位置，这种反射信号的特点是不强烈、迟钝。
10、焊缝上下错位引起的反射波：由于焊缝上下焊偏，在一侧探伤时，焊角反射波很像焊缝内的缺陷，当探头移到另一侧时，在一次波前没有反射波或测得探头的水平距离的焊缝的母材上。
11 、焊角回波：焊缝一般都有一定的余高，余高与母材的交界处称为焊角，由焊角产生的回波称为焊角回波。
在阶梯试块上做试验：如下图A、图B所示，从A、B两个相反的方向检测同一个台阶，探头在A位置时会有回波，在B位置时没有回波。
角焊回波的特点是：探头在工件上A位置处会有焊角回波产生，在B位置处则无焊角回波产生。
焊角回波高度与余高高度有关，余高高时焊角回波高度高，余高低时焊角回波高度低，余高到一定程度时，无焊角回波。
当探头沿焊缝平行移动时，焊角回波的位置不会改变，当探头垂直焊缝作前后移动时，焊角回波的位置会相应的移动一段距离，如果根据最高焊角回波的位置计算出它的水平位置和垂直距离，计算出的焊角位置与工件上的实际焊角位置相同；如果用手沾油轻轻敲击工件的焊角处，焊角回波会上下跳动。
(图A)(图B)
12、咬边反射：一般情况下，此种缺陷反射波的位置分别出现在一次与二次波的前边。
当探头在焊缝两侧探伤时，一般都能发现。
当探头移动出现最高反射信号处固定探头，适当降低仪器灵敏度，用手指沾油轻轻敲打焊缝边缘咬边处，观察反射信号是否有明显的跳动现象，若信号跳动证明是咬边反射信号。
三、T
形焊接接头的超声波检测
13、结构特点与检测方法
T 形接头由翼板和腹板焊接而成，坡口开在腹板上。
在选择检测面和探头时应考虑到检测各类缺陷的可能性，并使用声束尽可能垂直于该焊接接头结构中的主要缺陷。
根据焊接接头结构形式，T 形焊接接头的检测有以下三中检测方式，如图1、图2和图3所示。
可选择其中一种或几种方式组合实施检测，并应用考虑主要检测对象和几何条件的限制。
（1）用斜探头从翼板外侧用直射法进行检测，如图1中的位置1、图2中的位置1和图3中的位置1。
（2）用斜探头在腹板一侧用直射法或一次反射法进行检测，如图1中的位置2、位置4，图2中的位置2、位置4和图3中的位置2、位置4。
（3）用直探头或双晶直探头在翼板外侧沿焊接接头检测，或者用斜探头在翼板外侧沿焊接接头检测，如图1中的位置3、图2中的位置3和图3中的位置3。
位置3包括直探头和斜探头两种扫查。
a
位置1 位置3
位置1
翼板
腹板 b
图1 T 形焊接接头（形式I ）
14、检测条件的选择
（1）探头 采用纵波直探头时，探头的频率可选用为2.5MHz ，探头的晶片尺寸不宜过大。
采用斜探头时，探头的频率为2.5~5MHz ；在翼板外侧进行检测时，推荐使用K1探头；用斜探头在腹板一侧进行检测时，探头K 值根据腹板厚度按表1进行选择。
表1 推荐采用的斜探头K 值（角度）
翼板 腹板 2
位置1 位置3
位置1 位置3
图2 T 形焊接接头（形式II ）
位置3
位置1
位置3 位置1
翼板
腹板
a
b
图3 T 形焊接接头（形式III ）
（2）试块直探头检测用试块为平底孔试块或利用翼板底面。
斜探头检测用实试块与平板对接接头检测用试块相同。
15、仪器的调整
(1)扫描速度的调节，直探头利用翼板底波或试块调节。
斜探头调节方法与对接接头检测用试块相同。
（2）检测灵敏度调节，直探头检测灵敏度应以翼板厚度按表2进行调整。
斜探头检测时，距离—波幅曲线灵敏度应以腹板厚度按表3确定。
表2 T形焊接接头直探头距离—波幅曲线灵敏度
表3 CSK—IV A试块尺寸
16、扫查
值探头和斜探头的扫查可按上图1、图2和图3所示的方法进行。
5、缺陷的判别和评定
(1)缺陷定量的检测：灵敏度调到定量线灵敏度，对所有反射波幅达到或超过
定量线的缺陷，均应去顶其位置、最大反射波幅和缺陷当量。
缺陷定量应根据最大反射波幅确定当量直径φ或缺陷指示长度△L。
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△L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，使用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。
(2)缺陷位置测定：缺陷位置测定应以获得最大反射波位置为准，缺陷最大反射波幅的测定，将探头移至缺陷出现最大反射信号的位置，测定波幅大小，宾确定它在距离—波幅曲线中的区域。
(3)缺陷评定：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做综合判定。
缺陷指示长度小于10mm，按5mm计。
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）。
(4)直探头检测时，应注意区分底波与焊接接头中未焊透和层状撕裂。
发现缺陷回波后去顶缺陷位置、指示长度或当量大小。
(5)斜探头检测时，探头在焊缝两侧沿垂直于焊缝方向扫查时，焊角回波反射强烈，当焊缝中存在缺陷时，缺陷波一般出现在焊角反射波的前面。
焊缝中缺陷
位置、指示长度的测定方法同板对接接头。
(6)缺陷评定参照JB\T4730.3—2005进行质量分级，如下图4，值得注意的是，壁厚均以腹板厚度为准。
表4 焊接接头质量分级
XXXXXXXX事业部
XXXXXXX
2012年1月19日。