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tgΒ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<12mm时,用70°探头进行一次扫查,缺陷的检出率比较高。但应注意探头在作斜平行扫查时,声束与焊缝轴线的夹角不应>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。