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）。

第一节焊接加工及常见缺陷

一、焊接加工

1、焊接方法：有手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊、电渣焊、气焊（氧气+乙炔）。

焊接过程实际上是一个冶炼和铸造过程。利用电能或其它能量产生高温熔化金属，形成熔池，熔融金属在熔池中经冶金反应后冷却，将两母材牢固的结合在一起，形成焊接接头。焊接过程中，其焊弧温度高达6000℃，相当于太阳表面温度。熔池温度也在1200℃以上。

因局部高温带来以下问题：易氧化；产生夹渣；渗入气体（空气中氧、氮）；产生应力。为防止有害气体渗入，手工电弧焊是利用外层药皮高温时分解产生的气体形成保护。埋弧焊和电渣焊是利用固体或液体焊剂作为保护层。气体保护焊是利用氩气或二氧化碳气（惰性气体）作保护层。

2、接头形式：有对接接头、角接接头、T型接头和搭接（搭接接头在锅炉压力容器中不允许采用）。

对接接头角接接头

T型接头搭接接头

3、坡口形式：I型、V型、U型、X型、K型

为保证两母材焊接时能完全熔合，焊前将母材加工成一定的坡口形状，使其有利于焊接实施。其形状和各部名称如下：

坡口目的————保证全熔透，减少填充量。

钝边目的————保证全熔透，防止咬边。

间隙目的————保证全熔透，控制内凹、未焊透。

二、焊缝中常见缺陷及产生原因

1、焊缝常见缺陷：气孔、夹渣、夹钨、内凹、焊瘤、烧穿、未焊透、未熔合、裂纹等。

2、缺陷形成及产生原因：

a. 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。

b. 夹渣——残留在焊缝内的溶渣或非金属夹杂物（氮化物、硅酸盐）。因坡口不干净；层间清渣不净；焊接电流过小；焊接速度过快；熔池冷却过快，熔渣及夹杂物来不及浮起等原因导致。

c. 未焊透——接头部分金属未完全熔透。因焊接电流小；焊速过快；坡口角度小；间隙小；坡口加工不规范；焊偏；钝边过大等原因所至。

d. 未熔合——填充金属与母材或填充金属之间未熔合在一起。因坡

口不干净；电流小；运条速度快；焊条角度不当（焊偏）等原因所至。

e. 夹钨——钨熔点高，未熔化并凝固在焊缝中。因不熔化极氩弧焊极脱落导致。

f. 内凹——表面填充不良。因焊条插入不到位。

g. 裂纹——焊接中或焊接后，在焊缝或母材的热影响区局部的缝隙破裂。

热裂纹——焊缝金属从液态凝固到固体时产生的裂纹（晶间裂纹）；因接头中存在低熔点共晶体，偏析；由于焊接工艺不当所至。

冷裂纹——焊接成形后，几小时甚至几天后产生（延迟裂纹）。产生原因：相变应力（碳钢冷却过快时，产生马氏体向珠光体、铁素体过渡时产生）；结构应力（热胀冷缩的应力、约束力越高应力越大，这是低碳钢产生冷裂纹的主要原因。忌强力装配）和氢脆（氢气作用使材料变脆，壁厚较大时易出现）所至。

再热裂纹——再次加热产生。

3、缺陷在设备服役中的危害：

一般危害——气孔；夹渣；内凹（焊缝截面强度降低，腐蚀后造成穿孔、泄漏）

严重危害——裂纹；未熔合；未焊透

未熔合：面状缺陷，应力集中，易产生裂纹。

未焊透：垂直于焊缝，根部未焊透易腐蚀；有发展裂纹趋势。

裂纹：尖锐的面状缺陷，达临界深度即断裂失效。

第二节平板对接焊缝超声波探伤

焊缝的超声波检测———可用直射声束法或斜射声束法（无需磨平余高）进行检测。实际探伤中，超声波在均匀物质中传播，遇缺陷存在时，形成反射。此时缺陷即可看作为新的波源，它发出的波被探头接收，在荧光屏上被解读。JB/T4730-2005标准规定缺陷长度的测定是以缺陷波端点在某一灵敏度（定量线）下，移动探头，该波降至50%时为缺陷指示长度，以此作为判定依据。而此时正是探头中心对准缺陷边缘时的位置。缺陷越小，缺陷回波越不扰乱探头的声场；由扫查法（此时用移动探头测定缺陷长度）测定缺陷尺寸不正确（适用当量法）。此法测定的不是缺陷尺寸，而是声束宽度。惠更斯原理称：波动是振动状态的传