通过无损检测技术控制结构件焊接质量

通过无损检测技术控制结构件焊接质量

韦欢

（柳州柳工挖掘机有限公司，广西柳州545007）

摘要：无损检测的技术庞大，全世界报道的无损检测方法不下于70种，其发展日新月异，随着时间的推移，新理论、新技术和新设备源源不断的涌现，无损检测的最初目的是对被检对象中各类缺陷的检测，通过被检对象中所含缺陷的种类、大小、数量和位置等进而达到对被检对象所处的技术状态进行评价的最终目的。与其他常规检测方法相比，超声检测具有被检对象广泛、检测深度大、缺陷定位准确、检测灵敏度高、成本低、使用方便、速度快、对人体无危害以及便于使用等特点。超声检测是目前国内外应用最广泛、使用频度最高且发展速度最快的一种无损检测技术。本文重点介绍超声波检测技术对结构件的焊接质量的控制手段。

关键词：无损检测、超声波探伤检测、焊接缺陷

0前言

无损检测技术是工业发展必不可少的有效工具，在一定程度上反映了一个国家的工业发展水平，其重要性已得到公认。在世界各国广大无损检测工作者的共同努力下，无损检测受到越来越广泛的关注，从业队伍不断的壮大，各种学术组织相逢建立，积极开展学术活动。我国在1987年11月成立了全国性的无损检测学术组——中国特种设备检验协会。

开展无损检测研究与实践的意义是多方面的，主要表现有：

(1)改进生产工艺：采用无损检测方法对制造用原材料直至最终的产品成品进行全程检测，可以发现某些工艺环节的不足之处，为改进工艺提供指导，从而也在一定程度上保证了最终的产品质量。

(2)提高产品质量：无损检测可对制造过程的原材料、各工艺环节直至最终的产品实行全过程检测，为保证最终产产品的质量奠定了基础。 (3)降低生产成本：在产品的设计制造阶段，通过无损检测，将存在有缺陷的工件及时清理出去，可免除后续无效的加工环节，减小原材料和能源的消耗，节约工时，降低生产成本。

(4)保障设备的安全运行：由于破坏性试验只能抽样检测，不可能进行100%的全检测，所得的检测结论只反映同类被检对象的平均质量水平。

1 无损检测基础知识

何为无损检测？无损检测就是利用物质的声、光、磁、电等特性，在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出的缺陷大小、缺陷位置、

缺陷性质和缺陷数量的信息，进而判定被检对象所处技术状态（如合格与否、剩余寿命等）的所有技术手段的总称。

无损检测包括哪些？据不完全统计，世界各国业已报道的无损检测方法不少于几十种，其中，理论基础比较成熟、应用比较广泛的无损检测方法主要有：超声（UT:Ultrasonic Testing）、射线（RT:Radiographic Testing）、磁粉（MT:Magnetic Particle Testing）、渗透（PT:Penetrnt Testing）、涡流（ET：Eddy Current Testing）这五大常规技术，以及声发射（AE）、红外线检测（IR）激光全息检测（HNT）等几种比较新的无损检测方法。

我公司2007年无损检测技术在结构件推广应用，结构件的焊缝质量主要采用超声波、磁粉探伤检测来控制。以下对超声检测方法的简要工作原理、性能特点及主要应用作详细描述。

2 超声检测基础知识

何为超声波？频率高于20000Hz的机械波称为超声波，无损检测用的超声波频率范围为0.2~25MHz，其中最常用的频率段为0.5~10MHz。超声检测的基本原理是：利用超声波在界面（声阻抗不同的两种介质的结合面）处的反射和折射以及超声波在介质中传播过程中的衰减，由发射的探头向被检件发射超声波，由接收探头接收从界面(缺陷或本底)处反射回来的超声波（反射法）或透过被检件后的透射波（透射法），以此检测被检件内部是否存在缺陷，并对缺陷进行定位、定性、定量，对工件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检查和表征，

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并进而对其特性进行评价的技术。

超声波之所以被广泛应用于无损检测，基于其拥有如下特性

2.1 指向性好

是一种频率很高，波长很短的机械波，在无损检测中使用的超声波波长为毫米数量级。它向光波一样具有很高的指向性，可以定向发射，犹如一束手电筒灯光可以在黑暗中寻找所需物品一样在被检材料中发现缺陷。

2.2穿透能力强

超声波的能量较高，在大多数介质中传播时能量损失小，传播距离远，穿透能力强，在有些金属材料中，其穿透能力可达到数米，在钢中一般可达5~10m。

2.3灵活性

在截面处会发生反射、折射和波形转换，利用这些特性，可使超声波检测具有很大的灵活性（单面、双面、横波、纵波、表面波）。

2.4安全性高

超声波对人体基本无危害，不存在类似射线检测的安全隐患，操作安全。

3超声波探伤常见的缺陷与伪缺陷回波的辨别3.1常见的缺陷回波状况

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(草波)，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。(如图

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图 1 气孔回波

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。

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，均能得到大致相同的反射波幅，如图2。

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，如图

2。

图 2 未熔合、未焊透回波

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，波峰有上下错位现象，如图

3。

图 3 裂纹回波

咬边：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。

3.2常见的伪缺陷波

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，此波在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。

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

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