第七章焊縫超聲波檢測

1、第一章第一章 焊縫超聲波探傷焊縫超聲波探傷 鍋爐、壓力容器、壓力管道和各種鋼結(jié)構(gòu)主要是采用焊接方法制造的。為了保證焊接質(zhì)量，超聲檢測是檢測焊接接頭缺陷并為焊接接頭質(zhì)量評價提供重要數(shù)據(jù)的主要無損檢測手段之一。為了能夠合理的選擇檢測方法和檢測條件，不僅要求檢測人員具備熟練的超聲波探傷技術(shù)，檢測人員還應(yīng)了解有關(guān)焊接的基本知識，如焊接接頭形式、焊接坡口形式、焊接方法及工藝、焊接缺陷等。只有這樣，探傷人員才能針對各種不同的焊接接頭，采用適當(dāng)?shù)臋z測方法，獲得比較正確的檢測結(jié)果。本章主要結(jié)合JB/T4730.3-2005來詳細(xì)介紹焊接接頭的超聲波檢測方法。1.1 1.1 焊接加工及常見缺陷焊接加工及常見缺陷

2、 鍋爐壓力容器及一些鋼結(jié)構(gòu)主要是采用焊接加工成形的。焊縫內(nèi)部質(zhì)量一般利用射線和超聲波了檢測。對于焊縫中的裂紋、未熔合等危險缺陷，超聲波探傷比射線更容易發(fā)現(xiàn)。1.1.1 1.1.1 焊接加工焊接加工1 1）焊接過程）焊接過程 常用的焊接方法有手工電弧焊、埋弧自動焊、氣體保護(hù)焊和電渣焊等。 焊接過程實際上是一個冶煉和鑄造過程，首先利用電能或其他形式的能產(chǎn)生高溫使金屬熔化，形成熔池，熔融金屬在熔池中經(jīng)過冶金反應(yīng)后冷卻，將兩母材牢固的結(jié)合在一起。為了防止空氣中的氧、氮進(jìn)入熔融金屬，在焊接過程中通常有一定的保護(hù)措施。手工電弧焊是利用焊條外層藥皮高溫時分解產(chǎn)生的中性或還原性氣體作保護(hù)層。埋弧自動焊和電渣焊

3、是利用液體焊劑作保護(hù)層。氣體保護(hù)焊是利用氬氣或二氧化碳等保護(hù)氣體作保護(hù)層。 焊接是指通過加熱或加壓，或兩者兼用，并且用或不用填充材料，使工件達(dá)到原子結(jié)合的一種加工方法。常用的焊接方法有熔焊、壓焊、釬焊和特種焊接等。雖然新焊接方法不斷出現(xiàn)，但應(yīng)用最廣泛的仍是熔焊，特別是在特中設(shè)備生產(chǎn)過程中。所以，超聲檢測的主要對象是熔焊焊接接頭，如焊條電弧焊（Shielded Metal Arc Welding），埋弧焊（Submerged Arc Welding）、氣體保護(hù)焊（Gas Metai Arc Welding）、鎢極氬弧焊（TIG）等形成的焊接接頭。焊接過程實際上是一個冶煉和鑄造過程，首先利用電能或

4、其他形式的能量產(chǎn)生高溫是金屬熔化，形成熔池，熔融金屬在熔池中經(jīng)過冶金反應(yīng)后冷卻，將兩種工件牢固地結(jié)合在一起。 焊條電弧焊（SMAW）是指用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的電弧焊方法。焊條由焊芯和藥皮兩部分組成，焊接時焊芯可作為電極和填充材料，藥皮在高溫下分解產(chǎn)生中性或還原性氣體作為保護(hù)層，防止空氣中的氧、氮進(jìn)入熔融金屬，同時藥皮可對焊縫金屬起脫氧、脫硫，向焊縫滲入合金元素，調(diào)節(jié)焊縫金屬凝固和冷卻速度等作用。焊條電弧焊應(yīng)用廣泛，主要不足是通常每條焊道焊后都必須清除熔渣，勞動強(qiáng)度大；焊接質(zhì)量受焊工操作水平和體力影響嚴(yán)重。值得注意的是，其形成的焊接接頭是特種設(shè)備超聲檢測的重要對象 埋弧焊（SAW）是利用焊劑做

5、保護(hù)層，電弧在焊劑層下加熱并熔化金屬，利用電氣和機(jī)械裝置控制送絲和移動電弧的焊接方法。主要用于碳素鋼、低合金鋼、耐熱鋼及不銹鋼焊縫的水平位置焊接，適用與厚度20mm以上的縱縫、環(huán)縫焊接，也可進(jìn)行不銹鋼和低合金鋼的帶極堆焊，在鍋爐、壓力容器和船舶制造中應(yīng)用廣泛。 氣體保護(hù)焊（GMAW）是利用氬氣或二氧化碳等保護(hù)氣體作保護(hù)層的電弧焊方法。其中，氬弧焊通常適用于0.55mm范圍的薄板或管子的全位置焊接和堆焊，還經(jīng)常使用與鍋爐及壓力容器重要受壓元件焊縫根部的打底焊，從而確保焊縫根部質(zhì)量。用二氧化碳?xì)怏w或其他混合氣體作為保護(hù)氣體的電弧焊，在鍋爐、壓力容器制造中，如一些支座角焊縫、容器附件、膜式水冷壁的焊

6、接，已逐步取代電弧焊。2 2）接頭形式）接頭形式 焊接接頭形式主要有對接、角接、搭接和T型接頭等幾種；在鍋爐壓力容器中，最常見的是對接，其次是角接和T型接頭，搭接少見。3 3）坡口形式）坡口形式為保證兩母材施焊后能完全熔合，焊前應(yīng)把接合處的母材加工成一定的形狀，這種加工后的形狀稱為坡口，根據(jù)板厚、焊接方法、接頭形式和要求不同，可采用不同的坡口形式。1.1.2 1.1.2 焊縫中常見焊接缺陷焊縫中常見焊接缺陷 焊縫中常見缺陷有氣孔、夾渣、未焊透、未熔合和裂紋等，1.氣孔 氣孔是在焊接過程中焊接熔池高溫時吸收了過量的氣體或冶金反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，在冷卻凝固之前來不及逸出而殘留在焊縫內(nèi)形成的空穴。產(chǎn)生氣

7、孔的主要原因是焊條或焊劑在焊前未烘干，焊件表面污物清理不凈等。氣孔大多呈球形或橢圓形。氣孔分為單個氣孔、鏈狀氣孔和密集氣孔。2.未焊透 未焊透是指焊接接頭部分金屬未完全熔透的現(xiàn)象。 產(chǎn)生未焊透的主要原因是焊接電流過小，運條速度太快或焊接規(guī)范不當(dāng)（如坡口角度過小，根部間隙過小或鈍邊過大等）。未焊透分為根部未焊透、中間未焊透和層間未焊透等。3.未熔合 未熔合主要是指填充金屬與母材之間沒有熔合在一起或填充金屬層之間沒有熔合在一起。產(chǎn)生未熔合的主要原因是坡口不干凈，運條速度太快，焊接電流過小，焊條角度不當(dāng)?shù)?。未熔合分為坡口面未熔合和層間未熔合。4.夾渣 夾渣是指焊后殘留在焊縫金屬內(nèi)的熔渣或非金屬夾雜物

8、。產(chǎn)生夾渣的主要原因是焊接電流過小，速度過快，清理不干凈，致使熔渣或非金屬夾雜物來不及逸出而形成的。夾渣分為點狀和條狀。5裂紋 裂紋是指在焊接過程中或焊后，在焊縫或母材的熱影響區(qū)局部破裂的縫隙。按裂紋成因分為熱裂紋、冷裂紋和再熱裂紋等。熱裂紋是由于焊接工藝不當(dāng)在施焊時產(chǎn)生的。冷裂紋是由于焊接應(yīng)力過高，焊條焊劑中含氫量過高或焊件剛性差異過大造成的。 常在焊件冷卻到一定溫度后才產(chǎn)生，因此又稱延遲裂紋。再熱裂紋一般是焊件在焊后再次加熱（消除應(yīng)力熱處理或其他加熱過程）而產(chǎn)生的裂紋。按裂紋的分布可分為焊縫區(qū)裂紋和熱影響區(qū)裂紋。按裂紋的取向可分為縱向裂紋和橫向裂紋。焊縫中的氣孔、夾渣是立體型缺陷，危害性較

9、小。而裂紋、未熔合是平面型缺陷，危害性大。在焊縫探傷中，由于加強(qiáng)高的影響及焊縫中裂紋、未焊透、未熔合等危害性大的缺陷往往與檢測面垂直或成一定的角度，因此一般采用橫波探傷。1.2 中厚板對接焊縫超聲波探傷中厚板對接焊縫超聲波探傷1.2.1 探測條件的選擇探測條件的選擇 1）探測面的修整工件表面狀況的好壞，直接影響探傷結(jié)果。因此，應(yīng)清除焊接工件表面飛濺物、氧化皮、凹坑、銹蝕及油污等。一般使用砂輪機(jī)、銼刀、鋼絲刷、磨石、砂紙等對探測面進(jìn)行修整，表面粗糙度Ra一般不大于6.3m。焊縫兩側(cè)探測面的修整寬度P一般根據(jù)母材厚度確定。厚度為846mm的焊縫采用二次波（一次反射法）探傷，探測面修整寬度為 P12

10、KT+50（mm） （1.1）厚度大于46mm的焊縫采用一次波（直射法）探傷，探測面修整寬度為 P2KT+50（mm） （1.2）JB/T4730.3-2005中5.1.4條規(guī)定如下： 采用一次反射法檢測時，探頭移動區(qū)應(yīng)大于或等于1.25P； 或 中：P跨距，mm; T母材厚度，mm; K探頭K值； 探頭折射角，（0）。2PKT2 tanPT 采用直射波法檢測時，探頭移動區(qū)應(yīng)大于或等于0.75P。2）耦合劑的選擇 在焊縫探傷中，常用的耦合劑有機(jī)油、甘油、漿糊、潤滑脂和水等。目前實際探傷中用的最多的是機(jī)油與漿糊（現(xiàn)在多為纖維素化學(xué)漿糊）。從耦合效果看，漿糊與機(jī)油差別不大，不過漿糊有一定的粘性，可

11、用于任意姿勢的探傷操作，并具有較好的水洗性。用于垂直面或頂面探傷具有獨到的好處。3）頻率選擇 焊縫的晶粒比較小，可選用較高的頻率探傷，一般為2.55.0MHz。對于板厚較小的焊縫，可采用較高的頻率；對于板厚較大，衰減明顯的焊縫，應(yīng)選用較低的頻率。4）K值選擇探頭K值的選擇應(yīng)從以下三個方面考慮。 (1)使聲束能掃查到整個焊縫截面； (2)使聲束中心線應(yīng)盡量與主要危險性缺陷垂直； (3)保證有足夠的探傷靈敏度。 一般的焊縫都能滿足使聲束掃查整個焊縫截面。只有當(dāng)焊縫寬度較大、K值選擇不當(dāng)時才會出現(xiàn)掃查不到的情況。 用一、二次波單面探測雙面焊縫時 d1=(a+l0)/K, d2=b/K其中一次波只能檢

12、測到d1以下的部分（受上部余高的限制），二次波只能檢測到d2以上部分（受下部余高的限制）。為保證能檢測到整個檢測區(qū)域截面，必須滿足 d1d2T，從而得到：0ablKT (9-3) 式中 a上焊縫寬度的一半，mm； b下焊縫寬度的一半，mm； l0探頭的前沿長度，mm； T焊縫母材厚度，mm； K斜探頭K值。 對于單面焊焊縫，b可忽略不記，此時： 0alKT 一般斜探頭K值（角度）可根據(jù)工件厚度來選擇。薄工件采用大K值，以便避免近場區(qū)探傷，提高定位、定量精度。厚工件采用小K值，以便縮短聲程、減小衰減、提高檢探傷靈敏度，同時還可以減小探頭移動區(qū)域、減小打磨寬度。實際探傷時，可按表1.1選擇K值。在

13、條件允許的情況下，應(yīng)盡量采用大K值探頭。表1.1 斜探頭K值選擇T（mm） 825 2546 46 K 3.02.0 2.51.5 2.01.0 探傷時要注意，K值常因工件中的聲速變化和探頭的磨損而產(chǎn)生變化，所以探傷前必須在試塊上實測K值，并在以后的探傷中經(jīng)常校驗。實際探傷中，常用CSK-A和CSK-A等試塊來測定探頭的K值。5）探測方向的選擇(1)縱向缺陷：為了發(fā)現(xiàn)縱向缺陷，常采用以下三種方式進(jìn)行探測。 a:板厚T=846mm的焊縫，以一種K值探頭用一、二次波在焊縫單面雙側(cè)進(jìn)行探測。 b:板厚46T120mm的焊縫，以一種或兩種K值探頭用一次波在焊縫雙面雙側(cè)進(jìn)行探測。 c:板厚T100mm的

14、焊縫，除以兩種K值探頭用一次波在焊縫兩側(cè)進(jìn)行探測外，還應(yīng)加用K1.0探頭在焊縫單面雙側(cè)進(jìn)行串列式探測。(2)橫向缺陷：為了發(fā)現(xiàn)橫向缺陷，常采用以下三種方式探測： a:在已磨平的焊縫及熱影響區(qū)表面以一種（或兩種）K值探頭，用一次波在焊縫兩面作正反兩個方向的全面掃查。 b:用一種（或兩種）值探頭的一次波在焊縫兩面雙側(cè)作斜平行探測。聲束軸線與焊縫中心線夾角小于100。 c:對于電渣焊中的“八字”形橫裂，可用K1探頭在450方向以一次波在焊縫兩面雙側(cè)進(jìn)行探測。1.2.2 1.2.2 掃描速度（時基線比例）的調(diào)節(jié)掃描速度（時基線比例）的調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)掃描速度的方法有三種，即聲程法。水平法和深度法。在用K值探

15、頭探傷焊縫時，最常用的是后兩種。當(dāng)板厚小于20mm時，常用水平法。當(dāng)板厚大于20mm時，常用深度法。聲程法多用于非K值探頭。1.1.聲程法聲程法聲程法是使示波屏水平刻度值直接顯示反射體實際聲程。焊縫探傷中常用CSK-A、W2和半圓試塊來調(diào)整。2.2.水平法水平法該方法能使示波屏水平刻度值直接顯示反射體的水平投影距離。焊縫探傷中常用CSK-A、CSK-A、CSK-A和半圓試塊等來調(diào)整。（1）CSK-A試塊橫孔反射法 該方法是利用CSK-A試塊上不同距離的1mm6mm兩個短橫孔來調(diào)整時間掃描線，為了減小誤差，其中A孔應(yīng)在近場外，B孔接近最大聲程。具體調(diào)整方法如下：1）測出探頭的入射點和K值。2)把

16、示波屏上的始脈沖先左移約10mm。3）將探頭對準(zhǔn)橫孔A，找到最高回波A，量出水平距離L1、調(diào)微調(diào)旋鈕使A波前沿對準(zhǔn)水平刻度L1，并作好標(biāo)記（可用儀器上的標(biāo)距點標(biāo)出）。4）后移探頭，找到B孔最大回波B，量出水平距離L2，若B波的讀數(shù)Y和L2不符，應(yīng)算出二者差值： X= L2-Y 若X為正值，應(yīng)將B波向大讀數(shù)移動，當(dāng)B、A兩孔深度比為2時，順時針轉(zhuǎn)動微調(diào)旋鈕，將B波調(diào)至Y+2X。若X為負(fù)值，應(yīng)將B波向小讀數(shù)移動Y2X。 5）用脈沖移位旋鈕將B波調(diào)至L2，再前移探頭，找到A波，若A波正對L1，這時水平1：1就調(diào)好了。若A波不是正對L1 ，則應(yīng)利用A、B波反復(fù)調(diào)至與讀數(shù)相符。該法同時調(diào)好了零位。3.深

17、度法此方法是使示波屏水平寬度值直接顯示反射體的垂直深度。焊縫探傷中常用CSK-A、CSK-A、CSK-A、RB和半圓試塊等來調(diào)整。下面介紹利用CSK-A來調(diào)整的方法。 探頭分別對準(zhǔn)A、B兩橫孔。反復(fù)調(diào)節(jié)脈沖位移和微調(diào)，使兩孔的最高回波分別對準(zhǔn)水平刻度d1、d2即可。如果要求精確，應(yīng)扣除橫孔半徑對應(yīng)的深度值1.2.3 1.2.3 距離波幅曲線的繪制與應(yīng)用距離波幅曲線的繪制與應(yīng)用 缺陷波高與缺陷大小及距離有關(guān)，大小相同的缺陷由于距離不同，回波高度也不相同。描述某一確定反射體回波高度隨距離變化的關(guān)系曲線稱為距離波幅曲線。它是AVG曲線的特例。 距離波幅曲線由定量線、判廢線和評定線組成。評定線和定量線

18、之間（包括定量線）稱為區(qū)，定量線與判廢線之間（包括定量線）稱為區(qū)，判廢線及其以上區(qū)域稱為區(qū)。不同板厚范圍的距離波幅曲線的靈敏度見表7.2。 距離波幅曲線有兩種形式。一種是波幅用dB值表示作為縱坐標(biāo)，距離為橫坐標(biāo)，稱為距離dB曲線。另一種是波幅用mm（或）表示作為縱坐標(biāo)，距離為橫坐標(biāo)，實際探傷中將其繪在示波屏面板上，稱為面板曲線。 表7.2 距離波幅曲線的靈敏度試塊型式板厚（mm）評定線定量線判廢線CSK-A 64646120 24018dB24014dB 24012dB2408dB2404dB240+2dB CSK-A 815154646120 1612dB169dB166dB 166dB16

19、3dB16 16+2dB16+5dB16+10dB 距離波幅曲線與實用AVG曲線一樣可以實測得到，也可由理論公式或通用AVG曲線得到，但三倍近場區(qū)內(nèi)只能實測得到。由于實際探傷中經(jīng)常是利用試塊實測得到的，因此這里僅以CSK-A試塊為例介紹距離dB曲線的繪制方法及應(yīng)用。1距離dB曲線（設(shè)板厚T30mm）(1)距離dB曲線的繪制a.測定探頭的入射點和K值，并根據(jù)板厚按水平或深度調(diào)節(jié)掃描速度，一般為1：1，這里按深度1：1調(diào)節(jié)。 b.將探頭置于CSK-A試塊上，衰減48dB（假定），調(diào)增益旋鈕使深度為10mm的16橫孔最高回波達(dá)基準(zhǔn)60高，記下這時衰減器的讀數(shù)和孔深。然后分別檢測不同深度的16橫孔，增

20、益旋鈕不動，用衰減器將各孔的最高回波調(diào)至60，記下相應(yīng)的dB值和孔深填入表1.3中。并將板厚T=30mm對應(yīng)的定量線、判廢線和評定線的dB值填入表中（實際檢測中，只要測到60mm深的橫孔即可）。c.利用表1.3中所列數(shù)據(jù)，以孔深為橫坐標(biāo)，以dB值為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上描點繪出定量線、判廢線和評定線，標(biāo)出區(qū)、區(qū)和區(qū)，并注明所用探頭的頻率、晶片尺寸和K值。 表1.3 舉例數(shù)據(jù)表 孔 深(mm) 10203040506070809016dB 52504744 41 38 36 34 32165dB（判廢線） 57555249 46 43 41 39 37163dB（定量線） 4947 44 41 38

21、 35 33 21 29169dB（評定線） 4341 38 35 32 29 27 25 23d.用深度不同的兩個孔校驗距離波幅曲線，若不相符，應(yīng)重測。(2)距離波幅曲線的應(yīng)用.了解反射體波高與距離之間的對應(yīng)關(guān)系。.調(diào)整檢測靈敏度：標(biāo)準(zhǔn)要求焊縫檢測靈敏度不低于評定線。這里T30mm，評定線為169dB，二次波檢測最大深度為60mm。由距離波幅曲線可知掃查靈敏度為29dB，因此將衰減器調(diào)到29dB時靈敏度就調(diào)好了。若考慮耦合補(bǔ)償3dB，那么靈敏度為26dB。實際探傷過程中還應(yīng)定期利用某一深度的孔來校驗探傷靈敏度。例如d40mm的16橫孔回波是否為44dB。.比較缺陷大?。豪纾瑱z測中發(fā)現(xiàn)兩個缺

22、陷，缺陷1：df1=30mm，波高為45dB，缺陷2：df2=50mm，波高為40dB，試比較二者的大小。 由距離波幅曲線可知，d=30mm，16橫孔波高為47dB，所以缺陷1當(dāng)量為164547162dB。d=50mm，16橫孔波高為41dB，所以缺陷2#當(dāng)量為164041161dB。不難看出缺陷1#小于缺陷2#。.確定缺陷所處區(qū)域：例如檢測中發(fā)現(xiàn)一缺陷df1=20mm，波高為45dB，另一缺陷df2=60mm，波高為40dB。由距離波幅曲線可知，d=20定量線為47dB，缺陷1的波高為45dB（47dB)，在定量線以下，即區(qū)。d=60mm，定量線為35dB,判廢線為43dB，缺陷2波高為40

23、dB（35dB），在定量線以上和判廢線以下，即區(qū)，2面板曲線面板曲線（設(shè)板厚T30mm） 實際檢測中，使用距離dB曲線比較麻煩，而面板曲線使用方便，可根據(jù)缺陷波高直接確定缺陷當(dāng)量和區(qū)域，目前國內(nèi)外應(yīng)用很廣。(1)面板曲線的繪制測定探頭的入射點和K值，根據(jù)板厚按深度或水平調(diào)節(jié)掃描速度，這里按深度1：1調(diào)節(jié)。 2探頭對準(zhǔn)CSK-A試塊上深度為10mm的16橫孔找到最高回波，調(diào)至滿幅度的100（但不飽和），在面板上標(biāo)記波峰對應(yīng)的點1，并記下此時的dB值N（假定N=30dB）。.固定增益旋鈕和衰減器，分別檢測深度為20、30、40、50、60mm的16橫孔，找到最高回波，并在面板上標(biāo)記相應(yīng)波峰對應(yīng)的點

24、2、3、4、5、6，然后連接1、2、3、4、5、6得到一條16的參考曲線，這就是面板曲線。(2)面板曲線的應(yīng)用.靈敏度的調(diào)節(jié)：若工件厚度在1546mm范圍內(nèi)，評定線為169dB，只要在N30dB的基礎(chǔ)上再提高9dB，即衰減器讀數(shù)為21dB，這時靈敏度就調(diào)好了。如果考慮補(bǔ)償，應(yīng)再提高需要補(bǔ)償?shù)膁B數(shù)。設(shè)補(bǔ)償5dB，則衰減器讀數(shù)為16dB即可。.確定缺陷區(qū)域：檢測時若缺陷波高低于參考線，則說明缺陷波低于評定線，可以不予考慮。若缺陷波高于參考線，則用衰減器將缺陷波調(diào)至參考線，根據(jù)衰減的dB值求出缺陷的當(dāng)量和區(qū)域。例如：4dB，則缺陷當(dāng)量為1694165dB，在區(qū)。8dB，則缺陷當(dāng)量為1698161d

25、B，在區(qū)。16dB，則缺陷當(dāng)量為16916167dB，在區(qū)。 應(yīng)用上述面板曲線時，只要記住6dB和14dB即可。6dB表示缺陷達(dá)定量線，注意測長。14dB表示缺陷達(dá)判廢線，應(yīng)判廢。 若將判廢線、定量線、評定線都繪在示波屏面板上，使用起來將更加方便。不過這時要求儀器的動態(tài)范圍較大，垂直線性要更好一些。 對于現(xiàn)在廣泛使用的數(shù)字式超聲檢測儀，只需測出不同距離處的16最高回波，輸入評定線、定量線和判廢線與16波幅的差值，儀器即可同時將各線顯示于示波屏上，使用起來很方便。1.2.41.2.4聲能損失差的測定聲能損失差的測定 在焊縫探傷中，試塊與工件上相同反射體的回波往往不同，其原因是二者聲能傳輸損失存在

26、差異：1.二者表面粗糙度不同、曲率不同引起的表面耦合損失不同。2.二者材質(zhì)不同引起的材質(zhì)衰減不同。3.二者底面狀況不同引起的底面反射損失不同（二次波檢測）。實際檢測中，當(dāng)用試塊調(diào)靈敏度對工件進(jìn)行檢測時，為了保證在工件中發(fā)現(xiàn)規(guī)定大小的缺陷，應(yīng)測定試塊與工件聲能傳輸損失差，然后進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。下面介紹測定聲能傳輸損失的幾種方法。.薄板焊縫聲能損失差的測定 制作與被檢工件材質(zhì)相同或相近、厚度相同的平面型試板，其上下表面光潔度與CSK-A試塊相同。用同型號的兩個斜探頭沿探傷方向置于工件上（不通過焊縫）。探頭間距為3P（三次波探傷）。作一發(fā)一收測試，使其最大穿透波幅為示波屏上3格高。在同樣條件下，用與上

27、述相同的方法，將兩探頭置于平面型試板上3P處，調(diào)節(jié)衰減器，使其最大穿透波幅也為3格高，此時工件與試板的衰減dB差，即為薄板焊縫的聲能損失差。不難看出，這樣測得的聲能損失包括了表面耦合損失差、底面反射損失差和材質(zhì)衰減損失差。這種方法是JB1152-81標(biāo)準(zhǔn)推薦的方法,適用與試板與工件材質(zhì)相同或相近，厚度相同的薄板。2.中厚板焊縫聲能損失差的測定(1) 試板與工件材質(zhì)相同:作平面試板，A面粗糙度與被檢工件相同，B面粗糙度與CSK-A試塊相同，試板材質(zhì)、厚度與工件相同。用同型號的兩個斜探頭沿探傷方向置于焊縫兩側(cè)的探傷面上，作一發(fā)一收測試，使其最大穿透波幅為示波屏上3格高。在同樣條件下，用與上述相同的

28、方法，將兩探頭置于平面型試板B面上，調(diào)節(jié)衰減器，使其最大穿透波幅也為3格高，此時工件探測面與試板的衰減dB差，即為上表面耦合聲能損失差。 重復(fù)上述步驟，測出被檢工件（不通過焊縫）與平面型試板A面的衰減dB差。因探傷時聲束兩次觸及下表面，取其dB差的兩倍，即為下表面反射聲能損失差， 上、下表面聲能損失差之和，即為反射法探傷聲能損失差。同樣這里測得的聲能損失差包括了表面耦合損失差、材質(zhì)衰減損失差和底面反射損失差。這種方法也是JB115281標(biāo)準(zhǔn)推薦的方法，適用于試板與工件材質(zhì)相同或相近，厚度相同的中厚板。(2) 試板與工件材質(zhì)、厚度不同：當(dāng)試板與工件材質(zhì)、厚度不同時，需要采用如下方法來測試聲能傳輸

29、損失差。1.2.51.2.5掃查方式掃查方式 在焊縫探傷中，掃查方式有多種，常用的掃查方式有以下幾種。 (1)鋸齒形掃查：探頭沿鋸齒形路線進(jìn)行掃查。掃查時探頭作100150轉(zhuǎn)動，這是為了發(fā)現(xiàn)與焊縫傾斜的缺陷。此外，每次前進(jìn)齒距d不得超過探頭晶片直徑。這是因為間距太大，會造成漏檢。 (2)左右掃查與前后掃查：當(dāng)用鋸齒掃查發(fā)現(xiàn)缺陷時，可用左右掃查和前后掃查找到回波的最大值，用左右掃查來確定缺陷沿焊縫方向的長度；用前后掃查來確定缺陷的水平距離或深度。 (3)轉(zhuǎn)角掃查：利用它可以推斷缺陷的方向。 (4)環(huán)繞掃查：它可用于推斷缺陷的形狀。環(huán)繞掃查時，如果回波高度幾乎不變，則可判斷為點狀缺陷。 (5)平行

30、或斜平行掃查：為了校驗焊縫或熱影響區(qū)的橫向缺陷，對于磨平的焊縫可將斜探頭直接放在焊縫上作平行移動； 有加強(qiáng)高的焊縫可在焊縫兩側(cè)邊緣，使探頭與焊縫成一定夾角（100450）作平行或斜平行移動，但靈敏度要適當(dāng)提高。（JB/T4730.32005中5.1.5.2中規(guī)定提高6dB）。 (6)串列式掃查：在厚板焊縫探傷中，與探傷面垂直的內(nèi)部未焊透，未熔合等缺陷用單個斜探頭很難探出。一般采用兩種探頭探傷，即小K值探頭和大K值探頭。有時還要采用串列式掃查才能發(fā)現(xiàn)缺陷，但是要注意，這種方法會有探測不到的區(qū)域（常稱為死區(qū)），對于死區(qū)，可以用單斜探頭探測。1.2.6 1.2.6 缺陷位置的測定缺陷位置的測定 探傷

31、中發(fā)現(xiàn)缺陷波以后，應(yīng)根據(jù)示波屏上缺陷波的位置來確定缺陷在焊縫中的位置。缺陷定位方法分為聲程定位法、水平定位法和深度定位法三種。1.聲程定位法 當(dāng)儀器聲程按1：n調(diào)節(jié)掃描速度時，應(yīng)采用聲程法來確定缺陷的位置。用一次波探傷發(fā)現(xiàn)缺陷時 lf=sin=nfsin df=xfcos=nfcos 用二次波探傷發(fā)現(xiàn)缺陷時 lf=xfsin=nfsin df=2T-xfcos=2T-nfcos 式中 xf缺陷的橫波聲程； f缺陷波前沿所對應(yīng)的刻度值； 探頭的折射角； T板厚； lf缺陷的水平距離； df缺陷至探測面的深度。2.水平定位法 當(dāng)儀器按水平1：n調(diào)節(jié)掃描速度時，應(yīng)采用水平定位法來確定缺陷的位置。若儀

32、器按水平1：1調(diào)節(jié)掃描速度，那么示波屏上缺陷前沿所對應(yīng)的水平刻度值f就是缺陷的水平距離lf。用一次波探傷發(fā)現(xiàn)缺陷時 lf=nf df=lf/K 用二次波探傷發(fā)現(xiàn)缺陷時 lf=nf df=2T-lf/K 式中 K探頭的K值，Ktan。3.深度定位法 當(dāng)儀器按深度1：n調(diào)節(jié)掃描速度時，應(yīng)采用深度定位法來確定缺陷的位置。若儀器按深度1：1調(diào)節(jié)掃描速度，示波屏上缺陷前沿所對應(yīng)的水平刻度值為f。用一次波探傷發(fā)現(xiàn)缺陷時 df =nf lf = Kdf 用二次波探傷發(fā)現(xiàn)缺陷時 df =2T-nf lf =Knf 1.2.7 1.2.7 缺陷大小的測定缺陷大小的測定1.缺陷幅度與指示長度的測定 探傷中發(fā)現(xiàn)位于

33、定量線或定量線以上的缺陷要測定缺陷波的幅度和指示長度。缺陷幅度的測定：首先找到缺陷最高回波，測出缺陷波達(dá)基準(zhǔn)波高時的dB值，然后確定該缺陷波所處于的區(qū)域。 缺陷指示長度的測定：JB1152-81與JB/T4730.3-2005標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：當(dāng)缺陷只有一個高點時，用6dB法測其指示長度。當(dāng)缺陷有多個高點，且端部波高位于區(qū)時，用端點6dB法測其指示長度（GB1134589鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用端點峰值法測其指示長度）。當(dāng)缺陷位于區(qū)，如有必要，可用評定線作為絕對靈敏度測其指示長度。2.缺陷長度的計量(1)當(dāng)焊縫中存在兩個或兩個以上的相鄰缺陷，要計量缺陷的總長。JB1152-81

34、與GB11345-89標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：當(dāng)相鄰兩缺陷間距8mm時，以兩缺陷指示長度之和作為一個缺陷的指示長度（不含間距）。JB/T4730.3-2005標(biāo)準(zhǔn)6.1.8.2條規(guī)定：當(dāng)相鄰兩缺陷在一條直線上，其間距小于其中較小的缺陷長度時，應(yīng)作為一條缺陷處理，以兩缺陷長度之和作為其指示長度（間距不計入缺陷長度）。 (2)缺陷指示長度小于10mm時，按5mm計。1.2.8 1.2.8 焊縫質(zhì)量評級焊縫質(zhì)量評級缺陷的大小測定以后，要根據(jù)缺陷的當(dāng)量和指示長度，結(jié)合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定評定焊縫的質(zhì)量級別。JB/T4730.3-2005標(biāo)準(zhǔn)將焊縫質(zhì)量級別分為、三級，其中級質(zhì)量最高，級質(zhì)量最低。具體分級規(guī)定如下。(1)焊縫

35、中不允許存在以下缺陷：1）反射波幅位于區(qū)者；2）檢驗人員判定為裂紋等危害缺陷者。(2)位于區(qū)的缺陷按標(biāo)準(zhǔn)評定焊縫的質(zhì)量級別。(3)位于區(qū)的非危害性缺陷評為級。1.3 1.3 管座角焊縫和管座角焊縫和T T型焊縫探傷型焊縫探傷1.3.1管座角焊縫探傷1.結(jié)構(gòu)特點與探傷方法管座角焊縫的結(jié)構(gòu)型式有插入式和安放式兩種。插入式管座角焊縫是接管插入容器內(nèi)焊接而成，可采用以下幾種方式探測。(1)采用直探頭在接管內(nèi)壁進(jìn)行探測。(2)采用斜探頭在容器筒體外壁利用一、二次波進(jìn)行探測。(3)采用斜探頭在接管內(nèi)壁利用一次波探測。也可在接管外壁利用二次波探測，但后者靈敏度較低。安放式管座角焊縫是接管安放在容器筒體上焊接

36、而成。可采用以下幾種方式探測(1)采用直探頭在容器筒體內(nèi)壁進(jìn)行探測。(2)采用斜探頭在接管外壁利用二次波進(jìn)行探測。(3)采用斜探頭在接管內(nèi)壁利用一次波探測。由于管座角焊縫中危害最大的缺陷是未熔合和裂紋等縱向缺陷（沿焊縫方向），因此一般以縱波直探頭探測為主。對于直探頭掃查不到的區(qū)域，如安放式焊縫根部，需要另加斜探頭進(jìn)行探測。 此外，凡產(chǎn)品制造技術(shù)條件中規(guī)定要探測焊縫橫向缺陷的插入式管座角焊縫，應(yīng)將容器筒體內(nèi)壁加工平，利用大K值探頭在筒體內(nèi)壁沿焊縫方向進(jìn)行正反兩個方向的探測。2.探測條件的選擇(1)探頭：在管座角焊縫探傷中，探測頻率為2.55.0MHz。采用單晶直探頭或雙晶直探頭實測時由于容器筒體

37、或接管表面為曲面，探頭表面為平面，二者接觸面小，耦合不良。為了實現(xiàn)較好的耦合，探頭的尺寸不宜過大。一般推薦探頭與工件接觸面尺寸，式中R為探測面曲率半徑。W2 R采用斜探頭探測時，探頭與工件接觸面尺寸應(yīng)滿足以下要求：2Dab（或 ） 式中 a斜探頭接觸面長度（周向探測）； B斜探頭接觸面寬度（軸向探測）； D探測面曲率直徑。(2)耦合劑：管座角焊縫探傷中，常用的耦合劑有機(jī)油、化學(xué)漿糊等。探測面應(yīng)打磨使之平整光潔，表面粗糙度Ra6.3m。(3)試塊：直探頭探傷用試塊如圖所示,試塊中S、b見表1.6。試塊材質(zhì)、曲率半徑、表面粗糙度同工件。該試塊用于調(diào)整探傷靈敏度和對缺陷定量。 表1.6 曲面平底孔試

38、塊S、b尺寸S(mm) 100 125 150 175 b(mm) 50 50 60 60 斜探頭探傷用試塊同平板對接焊縫探傷。3.儀器的調(diào)整(1)時基線比例調(diào)整：直探頭探測時，可利用工件上或試塊上已知尺寸的底面來調(diào)整。斜探頭探測時，可利用CSK-A或W2試塊按聲程調(diào)整儀器時基線比例，是最大探測聲程位于儀器時基線后半部分。(2)靈敏度調(diào)整：直探頭探傷時，常利用工件的圓柱曲底面的底波來調(diào)節(jié)。具體調(diào)整方法同鍛件探傷。此外也可利用曲面平底孔試塊了調(diào)整。直探頭探傷靈敏度要求不低于2平底孔。斜探頭探傷時，按平板對接焊縫探傷中的方法調(diào)整。4.距離波幅曲線直探頭探傷時，平底孔距離波幅曲線可在CS-1或CS-

39、2試塊上測試。距離波幅曲線的靈敏度按表1.7確定。標(biāo) 準(zhǔn) GB11345-89 JB4730-94JB3144-82 A B C 評定線(EL)3 2 2 2(3-7 dB) 3-6dB 定量線(SL)4 3 3 3 3 判廢線(RL) 6 4 6 6 6 JB/T4730.3-2005中表21確定表21 管座角焊縫直探頭距離波幅曲線的靈敏度評定線 定量線 判廢線 2mm平底孔 3mm平底孔 6mm平底孔 由表1.7和表21可知，JB/T4730.3-2005標(biāo)準(zhǔn)的評定線、定量線及判廢線靈敏度與GB11345-89標(biāo)準(zhǔn)B級相同。JB3144-82標(biāo)準(zhǔn)的定量線、判廢線靈敏度同JB/T4730.3

40、-2005，評定線靈敏度高于JB/T4730.3-2005標(biāo)準(zhǔn)。340lg72dB同距離處3與2平底孔的回波差為:所以，JB/T4730.3-2005標(biāo)準(zhǔn)中評定線靈敏度2與37dB相當(dāng)。而JB3144-82標(biāo)準(zhǔn)的評定線靈敏度為36dB?？梢奐B3144-82標(biāo)準(zhǔn)的評定線靈敏度高于JB/T4730.3-2005標(biāo)。 斜探頭探傷時，距離波幅曲線的測試同平板對接焊縫 5、缺陷的測定探傷過程中發(fā)現(xiàn)超過定量線的缺陷時，要測定缺陷的位置、當(dāng)量大小和指示長度。缺陷當(dāng)量大?。褐碧筋^探傷時，可用當(dāng)量計算法或試塊比較法來確定。斜探頭探傷時，按平板對接焊縫方法處理。缺陷指示長度：當(dāng)缺陷反射波只有一個高點時，用半波高度法測長。當(dāng)缺陷有多個高點時，用端點半波高度法或端點峰值法測長。同深度的兩個相鄰缺陷間距小于其中較小者時作為同一缺陷處理，以各缺陷指示長度之和作為該缺陷的指示長度，若間距大于較小者時，則分別計算其長度。6.質(zhì)量驗收J(rèn)B3144-82標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定按以下原則評定管座角焊縫質(zhì)量。(1)不允許存在下列缺陷1.缺陷反射當(dāng)量超過或達(dá)到判廢靈敏度時。2.缺陷反射當(dāng)量超過或達(dá)到當(dāng)定量線靈敏度，并且縱向缺陷指示長度LfT/3。且最小可為10mm，但最大不超過30mm。橫向缺陷指示長度Lf15mm。3.危險性缺陷，如未熔合、裂紋等。(2)以下缺陷不予返修，但應(yīng)記錄1.缺陷反射當(dāng)量超過定量線靈敏度但低于判廢線