超聲識(shí)別對(duì)接焊縫中缺陷的類型

1、超聲識(shí)別對(duì)接焊縫中缺陷的類型河南電力試驗(yàn)研究所蔡紅生汪毅王傳玉【摘要】本文主要講述對(duì)接焊縫中缺陷類型的超聲識(shí)別方法?！娟P(guān)鍵詞】焊縫缺陷超聲波探傷一、前言在壓力容器和承壓管道對(duì)接焊縫超聲波探傷過(guò)程中，由于焊縫內(nèi)部的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，手工焊接時(shí)成形的復(fù)雜性，以及焊接中產(chǎn)生的多種缺陷，造成了超聲波探傷中難以識(shí)別缺陷及其類別。缺陷的類別是決定缺陷對(duì)焊縫強(qiáng)度危害程度的重要因素，對(duì)判斷焊縫的安全性至關(guān)重要。本文針對(duì)以上問(wèn)題，提出單、雙探頭波幅比較法對(duì)缺陷類型識(shí)別，實(shí)用簡(jiǎn)單?？煽恳仔?。在焊縫中存在的缺陷有氣孔、夾雜、裂紋，未熔合、未焊透等缺陷，按缺陷形狀可分為體積缺陷和平面缺陷，其中氣孔、夾雜屬于體積缺陷；裂紋、未

2、熔臺(tái)、未焊透屬于平面缺陷。、理論分析如圖，假定該體積缺陷為球孔，單探頭探測(cè)球孔時(shí)按理想狀態(tài)可認(rèn)為是橫渡垂直入射球形人工缺陷，其返回聲壓為：（一一（ד××（】）（××姐）×（）（）其中：系數(shù)，與有機(jī)玻璃介質(zhì)彈性、聲阻抗、超聲頻率、聲源激發(fā)強(qiáng)度和：帚面透射率有關(guān)；一斜探頭的縱波入射角；一斜探頭的橫渡折射角鳩一被檢材料中的橫渡波長(zhǎng)；、一散射衰減系數(shù)，吸收衰減系數(shù)（與聲程成反比）；一圓片狀聲源的直徑，一球孔的直徑，一缺陷的聲程一聲源起始聲壓；缺陷回波聲壓，設(shè)（×××蹄）（九×），貝式可簡(jiǎn)化為：；，）（

3、）一當(dāng)發(fā)射探頭橫渡經(jīng)球孔內(nèi)表面和焊接接頭底面反射至接收探頭時(shí)，其返回聲壓為：；一。×（）不管缺陷埋藏深度如何變化，故，所以探溯立體缺陷時(shí)，（單探頭直射渡探測(cè)到的缺陷最大反射波幅）（一發(fā)一收探頭探測(cè)到缺陷內(nèi)表面最大反射波幅）。如圖，假定該平面缺陷為不規(guī)則裂紋，單探頭探測(cè)裂紋時(shí)，假定裂紋有一平面垂直入射橫渡得到壘反射，則根據(jù)計(jì)算其聲壓往復(fù)透射率為；式中；一聲源起始聲壓；一缺陷回波聲壓。有機(jī)玻璃鋼界面聲壓往復(fù)透射率隨的變化如圖。根據(jù)圖當(dāng)呂。時(shí)；（）（）當(dāng)發(fā)射探頭橫波經(jīng)裂紋和焊接接頭底面反射至接收探頭時(shí)，假定反射滿足端角反射條件，則其橫波端角反射率為，鋼中橫渡端角反射率隨鼬的變化如圖。根據(jù)圖

4、當(dāng)。時(shí)：。（）比較式（）、（）可得，當(dāng)。時(shí)，即探測(cè)平面缺陷時(shí)。、平面缺陷、體瓤缺陷圖體積缺陷和平面缺陷波形圖圖中表示由單探頭直射渡探測(cè)到的缺陷最大反射波幅；如表示在廚洋檢測(cè)靈敏度下，由一發(fā)一收探頭探測(cè)到的缺陷內(nèi)表面最大反射波幅。設(shè)髓一，定義時(shí)為形狀系數(shù)，值的變化有如下三種情況：大于，當(dāng)信號(hào)在探傷儀屏幕上的高度大于信號(hào)的高度等于，當(dāng)和高度之差不大于滿屏的或調(diào)整增益使等于時(shí)的一分貝差不大于；【小于，當(dāng)小于。當(dāng)【為大于或等于時(shí)，可以確認(rèn)缺陷是體積型的；當(dāng)小于時(shí)，可以確認(rèn)缺陷是面積型的。測(cè)量形狀系數(shù)的盲區(qū)如圖，當(dāng)用一發(fā)一收探頭探測(cè)缺陷和焊接接頭內(nèi)表面反射時(shí)，出于一發(fā)一收兩探頭入射點(diǎn)之間存在一定距離，故

5、缺陷距焊縫底面存在一個(gè)最小高度，在這個(gè)高度范圍內(nèi)的缺陷無(wú)法用一發(fā)一收探頭探測(cè)缺陷和焊接接頭內(nèi)表面的反射故不能測(cè)量形狀系數(shù)?？杀欢x為測(cè)量】一形狀系數(shù)的盲區(qū)，當(dāng)缺陷位置高度時(shí)，可以測(cè)量形狀系數(shù)；當(dāng)缺陷位置高度時(shí)，就不能測(cè)量形狀系數(shù)。、，（：羥暈倒；廠瞄鍍，、文。一、與、：）巧：蕓：？：專：。？，圖有機(jī)玻璃鋼界面聲往復(fù)透射辜圖銅中橫波入射端角廈射率圖測(cè)量形狀系數(shù)的盲區(qū)值可通過(guò)計(jì)算得到：日式中：一為兩探頭入射點(diǎn)之間最短距離鼬一為橫波斜探頭的橫波折射角。一發(fā)一收兩探頭之間距離的確定當(dāng)用一發(fā)一收探頭探測(cè)缺陷和焊接接頭內(nèi)表面最大反射時(shí)兩探頭之間約距離是有規(guī)律可循的，并且反射信號(hào)的聲程不隨缺陷的埋藏深度變化

6、而變化，它只等于：早接接頭母材的厚度當(dāng)用一發(fā)一收探頭探測(cè)，使缺陷反射波幅最大時(shí)兩探頭之間的距離可由下列公式?jīng)Q定。一（）其中：一兩探頭之間的距離，一焊接接頭的母材厚度；一斜探頭的（）；一缺陷的埋藏深度。例如，當(dāng)斜探頭的一。時(shí)，根據(jù)上述公式可得到圖，由圖可查到不同厚度的焊接接頭中，不同的缺陷埋藏深度時(shí)使缺陷反射波幅最大的兩探頭之間的距離一】一缺陷埋、畿，藏深度毫米忒心淑一一泠膩卜瓜弋探頭之間距離囝確定形狀系數(shù)時(shí)探頭之同距離的確定舉例：對(duì)厚度焊縫中，埋藏深度的缺陷進(jìn)行測(cè)量時(shí)，兩探頭之間的距離約為時(shí)，缺陷反射信號(hào)達(dá)到最大波幅。三、實(shí)驗(yàn)儀器、探頭、試塊的迸擇儀器選用型超聲波探傷儀一型，探頭選用兩個(gè)同一類

7、型的斜探頭，兩個(gè)探頭的折射角的絕對(duì)差不應(yīng)超過(guò)，具有相同的靈敏度。斜探頭折射角為。，晶片尺寸為×，兩探頭前沿均為，選用頻率。采用三塊試塊，一塊尺寸為×，試塊上有不同深度的×橫通孔；一塊厚度為，根部有深度為的模擬束焊透；另一塊厚度為，根部有深度為的疲勞裂紋。測(cè)量形狀系數(shù)實(shí)驗(yàn)（）在橫通孔試塊測(cè)量形狀系數(shù)，先將掃描速度調(diào)整為深度：，用單探頭測(cè)量不同深度的橫通孔的反射波幅，然后用一發(fā)一收探頭測(cè)量不同深度的橫通孔的反射波幅和兩探頭之間的距離。根據(jù)公式計(jì)算出，測(cè)試數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果如表一。（）在未焊透試塊測(cè)量形狀系數(shù)，先將掃描速度調(diào)整為深度：，用單探頭測(cè)量未焊透的反射波幅，然后用一

8、發(fā)一收探頭測(cè)量未焊透的反射波幅和兩探頭之間的距離。根據(jù)公式計(jì)算出，測(cè)試數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果如表二。（）在疲勞裂紋試塊測(cè)量形狀系數(shù)，先將掃描速度調(diào)整為深度：，用單探頭測(cè)量疲勞裂紋的反射波幅，然后用一發(fā)一收探頭測(cè)量疲勞裂紋的反射波幅和兩探頭之間的距離。根據(jù)公式計(jì)算出研，測(cè)試數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果如表三。表一橫通孔測(cè)量形狀系數(shù)實(shí)驗(yàn)橫通孔深單探頭反射單探頭聲一發(fā)一收搽頭反一發(fā)一收一發(fā)一收探度（）波幅（）程（）射波幅（）頭聲程（）時(shí)探頭問(wèn)距（）【拍表二朱焊透測(cè)量形狀系數(shù)實(shí)驗(yàn)未焊透深單搽頭反射單探頭聲一發(fā)一收攆頭反一發(fā)一收一發(fā)一收探度（）波幅（）程（）射波幅（）探頭閹距（）頭聲程（）表三疲勞裂紋測(cè)量形狀系數(shù)實(shí)驗(yàn)疲勞裂紋

9、單攆頭反射單探頭聲一發(fā)一收探頭反一發(fā)一收一發(fā)一收探探度（）波幅（曲）程（射波幅（）探頭間距（）頭聲程（）罩實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析（）由襲一可知，當(dāng)缺陷為體積型時(shí)形狀系數(shù)酣總大于或等于，且隨著缺陷埋藏深度（下轉(zhuǎn)第頁(yè)）一的增加，。超聲識(shí)別對(duì)接焊縫中缺陷的類型作者：作者單位：蔡紅生， 汪毅， 王傳玉河南電力試驗(yàn)研究所相似文獻(xiàn)(10條)2.會(huì)議論文 劉建中 焊縫裂紋的超聲波探傷3.期刊論文 路曉玲.LU Xiao-ling 超聲波探傷在鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用 -科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)2010,20(19)介紹了在大直徑管、大焊接工字鋼施工中用超聲波探傷檢測(cè)焊縫缺陷的方法.具體包括儀器的調(diào)試、探頭的選擇和應(yīng)用、對(duì)比試塊的使用

10、、操作技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)等.4.會(huì)議論文 唐化山 超聲檢測(cè)中幾種常見焊縫缺陷的判定 1996該文分析了常見焊縫缺陷的波形及其特征。將焊縫缺陷按其形狀歸類為點(diǎn)狀及長(zhǎng)條形和它們的超聲判別方法。實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)焊縫缺陷做出準(zhǔn)確的評(píng)定,根據(jù)焊縫缺陷評(píng)定的要求,設(shè)計(jì)了相應(yīng)的焊縫缺陷檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù),并提供了相應(yīng)的檢測(cè)算法以及專家知識(shí)數(shù)據(jù).本文介紹高層鋼結(jié)構(gòu)房屋建筑焊縫的超聲波探傷方法，介紹不同焊節(jié)節(jié)頭型式中由于不同原因引起的缺陷及判定方法，通過(guò)改進(jìn)焊接工藝，保證工程質(zhì)量。7.會(huì)議論文 梁國(guó)利 壓力容器縱焊縫超聲波探傷時(shí)缺陷的定位本文研究了壓力容器縱焊縫超聲波探傷時(shí)缺陷的定位問(wèn)題，解決了容器縱焊縫超聲波探傷中的定位修正問(wèn)題

11、，實(shí)踐證明，直射波定位比較準(zhǔn)確，為保證整個(gè)焊縫不漏檢，應(yīng)盡可能采用雙面?zhèn)忍絺?.會(huì)議論文 孫明學(xué) 筒體縱焊縫超聲波探傷中缺陷的計(jì)算定位 2001本文介紹了采用PC-1211便攜式計(jì)算機(jī)編程,對(duì)筒體縱焊縫超聲波探傷時(shí)的定位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算的方法.9.學(xué)位論文 羅為民 TKY管節(jié)點(diǎn)焊縫缺陷的計(jì)算機(jī)輔助定位系統(tǒng)的研究 2003隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高速發(fā)展，對(duì)無(wú)損檢測(cè)效率提出了更高的要求。特別是能源石油、天然氣的開發(fā)利用，已是我國(guó)的頭等大事。在石油、天然氣管道對(duì)接環(huán)焊縫檢測(cè)中，已采用全自動(dòng)超聲波相控陣檢測(cè)新技術(shù)，它是利用了電子控制聲速的合成來(lái)實(shí)現(xiàn)超聲波反射、接受的方法。具有檢測(cè)速度快、檢出率高、安全環(huán)保、定量精確等優(yōu)點(diǎn)，特別是能夠準(zhǔn)確的檢測(cè)出位于熔合線和焊縫中心線的缺陷。檢測(cè)圖能夠直觀的顯示檢測(cè)結(jié)果，可打印存檔，具有可追溯性。2001年，該廠與盤錦北方無(wú)損檢測(cè)公司組成攻關(guān)小