T型接頭焊縫的超聲波檢測要點

畢業(yè)論文設計（論文）題目：設計（論文）題目：T型焊縫的超聲波檢測TOC\o"1-5"\h\z下 達 日 期： 2011 年 12 月 5 日開 始 日 期： 2011 年 12 月 5日完 成 日 期： 2011年 1 月 5 日指 導 教 師： 李紅莉?qū)W 生 專 業(yè)： 檢測技術(shù)及應用班 級： 檢測 0901學 生 姓名： 安克珍教 研室主任： 張博材料工程 系

畢業(yè)設計題目： T型焊縫的超聲波檢測進程計劃表（安克珍）序號起止日期計劃完成內(nèi)容實際完成情況檢查簽名12011.12.5～12.7查資料、分組完成22011.12.8～12.9課外查資料為撰寫論文做準備完成32011.12.12～12.15模擬機儀器性能的測試完成42011.12.16～2011.12.18距離-波幅曲線的繪制完成52011.12.19～2011.12.20探傷工藝的選擇和確定完成62011.12.21～2011.12.23對工件進行超聲波檢測完成72011.12.24～2011.12.28整理各類資料 ,將論文撰寫完畢,進行初稿修正完成82011.12.29～2012.1.5修改論文準備答辯完成T型焊縫的超聲波檢測摘要：介紹了T型角焊縫超聲波探傷的兩種方法 :單直探頭法和單斜探頭法。對直探頭探測頻率和斜探頭 K值選擇及模擬機的基本性能測試進行了簡單論述;著重分析了探傷中出現(xiàn)的波形及依據(jù)波形特征確定缺陷位置 ,并對缺陷性質(zhì)作出判斷的分析方法 ,為實際檢測提供依據(jù)，并通過檢驗實例來證明檢測效果。關鍵詞：超聲波檢測， T型角焊縫，探頭，波形，缺陷TTYPEULTRASONICTESTINGOFWELDSABSTRAC：TIntroducedTultrasonicflawdetectionoftwokindsofmethods:singlestraightprobemethodandmonoclinicprobemethod.OnstraightbeamprobedetectionfrequencyandKvalueofangleprobeselectionandsimulationmachinebasicperformancetestissimplydiscussed;analyzestheflawinthewaveformandbasedonthewaveformcharacteristicsdeterminethedefectposition,andonthenatureofdefectjudgementanalysismethod,providethebasisfortheactualtesting,andthroughthetestexampletodemonstratethedetectioneffect.KEYWORDSU:ltrasonictesting,Ttypefilletweld,probe,wave,2-1T2-1T前言：T型角焊縫是一種常見的焊接結(jié)構(gòu) ,在金屬結(jié)構(gòu)件中應用非常廣泛。這種結(jié)構(gòu)一般要求有較大的載能力 ,所以必須保證其焊接質(zhì)量 ,對焊縫要進行探傷檢查。鑒于其結(jié)構(gòu)特點,不便于射線檢測和磁粉檢測 ,而滲透檢測又只能發(fā)現(xiàn)其表面缺陷 ,所以在實際檢測中,一般采用超聲波探傷法 ,充分利用超聲波的特點和優(yōu)點 ,可以既經(jīng)濟又迅速地檢測出焊縫中存在的缺陷 [1]。.T型接頭焊縫中缺陷的分布規(guī)律T型接頭焊縫由翼板和腹板焊接而成，破口開在腹板上。 T型接頭焊縫中的缺陷主要有裂紋，未融合，未焊透，夾雜和氣孔。焊縫中裂紋位于裂紋中心，約與腹板呈 45度；翼板側(cè)裂紋位于翼板的熔合線附近，呈層狀撕裂；焊接裂紋位于焊縫近表面的腹板及翼板側(cè)的熔合線附近；翼板側(cè)未融合缺陷位于翼板的熔合線附近；腹板側(cè)未熔合缺陷位于腹板的坡口的鈍邊附近；夾雜，氣孔在焊縫任何部位都有可能產(chǎn)生 [2]。.檢測方法的選擇對于焊縫中的裂紋、焊趾裂紋以及靠近焊縫表面的腹板、翼板側(cè)的未融合，只要探頭的K值選擇恰當并采用直射波，一二次發(fā)射波檢測既可以得到比較滿意的檢測效果。對于腹板與翼板間未焊透或翼板側(cè)焊縫下層狀撕裂等缺陷，采用直探頭在翼板的外側(cè)較為有利，聲束可垂直入射缺陷表面。對于夾雜氣孔，由于其方向不十分敏感，無論檢測面在腹板還是翼板，只要聲束能掃查到整個焊縫的截面，采用常規(guī)方法既可保證缺陷的檢測率。對于焊縫中的橫向缺陷，采用單斜探頭在翼板上沿焊縫的長度方向掃查，即可有效的檢出。同時也可結(jié)合斜探頭在翼板外側(cè)或內(nèi)側(cè)進行探測，探頭置于翼板外側(cè)時利用一次波探測，探頭與內(nèi)測時利用二次波探測。比較而言，外側(cè)一次波探測靈敏度較高，定位方便。不但可以檢測出橫向缺陷，而且可以檢測出縱向缺陷。不足之處在于外側(cè)看不到焊縫探測前要先測定并標出焊縫的位置。腹板厚度較大探測的接近長度（前沿）較小時，在翼板的外側(cè)用直探頭掃查；在腹板上用直射波和一次反射波掃查（見圖 3-1）腹板厚度較小時，在腹板外側(cè)用直探頭掃查 （見圖3-2）[3]

3-1腹板厚度較大時的掃查方式3-2腹板厚度較小時的掃查方式3-1腹板厚度較大時的掃查方式3-2腹板厚度較小時的掃查方式2.檢測條件的確定(1)直探頭①頻率TOC\o"1-5"\h\z直探頭探測要盡量避開近場 (N),所以選用探頭的直徑和頻率應注意下列關系 ；N=D2/4λ式中?=c/f所以N=D2f/4λc為保證探傷靈敏度 ,應使近場長度小于翼板厚度 ,即滿足D2f/4λc<b式中 N-近場長度 ,mm;c-鋼中縱波聲速 ,m/s;λ-波長,m;f-探測頻率 ,Hz;D-探頭晶片直徑 ,mm;b-翼板厚度 ,mm。綜上所述，我們選 2.5MHz②晶片尺寸原則上應使探頭的近場區(qū)長度小于翼板厚度，因為翼板厚度有限探頭的晶片尺寸不宜過大。斜探頭①K值T型焊接接頭的腹板厚度均為 22mm焊縫坡口角度約為, 45度。為有效的檢測其焊縫中的缺陷我們選擇 K=2的斜探頭。若 K值偏大，焊縫的漏檢區(qū)大， K值偏小，雖然漏檢區(qū)降低，但不利于腹板側(cè)的未熔合、熱影響區(qū)及翼板側(cè)的熱影響區(qū)裂紋的檢出，對于焊趾裂紋也造成漏檢或誤判。②斜探頭頻率焊縫表面的干擾信號給探傷帶來較大的困難，改善超聲聲場的指向性是解決問題的關鍵。解決的辦法增加晶片尺寸和提高探頭頻率。 但晶片尺寸的增加會帶來探頭接近長度 (前

沿）和進場長度的增加，顯然度檢測不利，而提高探頭的頻率將使探頭在其他參數(shù)不變的前提下就可使半擴散角減小，聲場指向性變好。通過不同頻率探頭檢測波形清晰，缺陷易辨。③斜探頭的晶片尺寸以一次反射聲束掃查到焊縫的鈍邊根部為原則，我們采用 14×14mm.④探頭的前沿長度前沿長度大小直接影響缺陷的檢出，前沿長度值大，焊縫漏檢區(qū)大；前沿值小，聲波在探頭楔塊內(nèi)將產(chǎn)生固定波， 顯示在熒光屏上， 經(jīng)過我組測量其前沿長度為 12-13mm,符合要求。耦合劑耦合劑我組選擇良好的透聲性和流動性較好的—機油。探傷面檢測前必須對探傷面進行清理，除去掃查區(qū)內(nèi)的焊接飛濺、鐵屑、油污等，對比試塊靈敏度損耗一般為 3—4dB.檢驗標準我組采用 JB/4730—2005我組選用 CSK-ⅠACSK-ⅢA和對比試塊5、儀器性能的測試水平線性的測試調(diào)有關旋鈕使時基線清晰明亮，并與水平刻度線重合。將探頭通過耦合劑置于 CSK—IA試塊上，如圖 5-1A處。調(diào)[微調(diào)]、[水平]或[脈沖移位 ]等旋鈕，使熒光屏上出現(xiàn)五次底波 B1～B5，且使 B1、B5前沿分別對準水平刻度值 2.0和10.0，如圖5-2。5-1水平、垂直線性的測試5-25-1水平、垂直線性的測試5-2水平線型測試波形觀察記錄 B2、B3、B4與水平刻度值 4.0、6.0、8.0的偏差值 a2、a3、a4。amax計算水平線性誤差：0.8bamax計算水平線性誤差：0.8b100% 0.1100%=8100%=1.25%<2%式中amax—— a2、a3、a4中最大者；5-65-6靈敏度余量試塊b——熒光屏水平滿刻度值。所以儀器合格。2）垂直線性的測試[抑制]至“ 0”， [衰減器]保留30dB衰減余量。探頭通過耦合劑置于 CSK—IA或IIW試塊上，如圖 5-1B處，并用壓塊恒定壓力。TOC\o"1-5"\h\z調(diào)（增益]使底波達熒光屏滿幅度 100%，但不飽和，作為 0dB。固定[增益]，調(diào)[衰減器]，每次衰減 2dB，并記下相應回波高度 Hi填入表5-3中，表5-3衰減量ΔidB02468101214161820理論波高%10074.963.150.139.831.625.120.015.812.510.0測定波高%10072634942342422181512偏差%0-2.9-0.1-1.12.22.4-1.12.02.22.52.0TOC\o"1-5"\h\zHi H理想相對波高 Hi%1020100%20lgHii(1.3)H0 H0計算垂直線性誤差：△d=∣＋ d｜＋｜ -d｜=｜-2.9｜＋｜＋ 2.4｜=5.3%<8%所以儀器垂直線性合格動態(tài)范圍的測試TOC\o"1-5"\h\z[抑制]至“ O”，[衰減器]保留 30dB。探頭置于圖 5-1A處，調(diào)[增益]使底波 B。達滿幅度 100%。固定[增益]，記錄這時衰減余量 N1，調(diào) [衰減器]使底波B1降至 1mm，記錄這時的衰減余量 N2。計算動態(tài)范圍：△ =N2一N1=38dB-4dB=34dB△dB=34dB≥26dB所以儀器的系統(tǒng)合格 .盲區(qū)的測試盲區(qū)的精確測定是在盲區(qū)試塊上進行的，由于盲區(qū)試塊加工困難．因此通常利用CSK～IA或IIW試塊來估計盲區(qū)的范圍。

5-4盲區(qū)和分辨力的測試[抑制]至“O”，其他旋鈕位置適當。將直探頭置5-4盲區(qū)和分辨力的測試于圖5-4所示的I、Ⅱ調(diào)[增益 ]、[水平]等旋鈕，觀察始波后有無獨立的回波。盲區(qū)范圍估計： 探頭置位I處有獨立回波，盲區(qū)小于5mm。探頭置于 I處無獨立回波， 于I處有獨立回波，盲區(qū)在 5～10mm之間。探頭置于 I處無獨立回波，盲區(qū)大于 10mm。7mm我組測試儀器盲區(qū)小于. 5mm5)分辨力的測定 (直探頭)[抑制]至“ 0”，其他旋鈕位置適當。探頭置于圖 5-4所示的5-5測分辨力波形CSK—IA或IIW塊塊上 m處，前5-5測分辨力波形后左右移動探頭， 使熒光屏上出現(xiàn)聲程為 85、9l、100的三個反射波 A、B、C。當A、B、C不能分開時，如圖 5-5(a)，則分辨力 F1為：a 6aF19185aammababA、B、C能分開時，如圖 5-5(b)則分辨力 F2為：c6cTOC\o"1-5"\h\zF2 9185 mmaa我組測試儀器的分辨力為 6mm(6)靈敏度余量的測試[抑制 ]至“O”，[增益]最大，[發(fā)射強度]至強。連接探頭， 調(diào)節(jié)[衰減器]使儀器噪聲電平為滿幅度的10％，記錄這時 [衰減器]的讀數(shù) N1探頭置于圖 5-6所示的靈敏度余量試塊上 (200／φ1平底孔試塊 )，調(diào)[衰減器]使φl平底孔回波達滿幅度的 80％。這時 [衰減器]讀數(shù)讀數(shù)為 N2。計算：靈敏度余量△ N=N2—N1=98dB-30dB=68dB>30dB所以靈敏度余量符合要求。DAC曲線的繪制測聲速：選擇 K2橫波斜探頭，試塊一次輸入 50mm二次聲稱輸入, 100mm，確定后將探頭在 CSK-1A試塊上移動，使 R50的最高回波出現(xiàn)，自動增益 80%按確定，同理找到 R100的最高回波，自動增益 80%，則聲速校正好。在側(cè)試塊前端到探頭前端的距離為 12mm即,為試塊的前沿長度。K值的測量在儀器角度測量中輸入孔深分別為 30mm和50mm分別找到其最高反射回波按確定，,側(cè)的K值為2.10繪制 DAC曲線在上面所述的基礎上按 DAC鍵到其界面繪制曲線，首先找到 CSK-ⅢA試塊埋深為 φ1×6的10mm孔并使為最高反射回波確定，以此類推找到 20mm、30mm、40mm、50mm、60mm的孔的最高回波，將標準輸入 JB/4730，板厚輸入 15-46mm并保存，則曲線繪制完成。繪制圖如下；Ⅰ-弱信號評定區(qū) Ⅱ-長度評定區(qū) Ⅲ-判定區(qū)7、對 T型角焊縫進行探傷1）直探頭探傷對厚板 b=22mm的T型角焊縫，選用 f=2.5MHz,D=20mm的直探頭進行探傷，時間掃查按深度1：1調(diào)節(jié)。探頭在翼板外側(cè)進行鋸齒型掃查，探頭經(jīng)過的典型位置見圖 7-1[4]圖7-1探頭位置①探頭在圖 7-1的Ⅰ、Ⅴ位置時，聲束未接觸焊縫，示波器上出現(xiàn)翼板得多次底波，幅值遞降，見圖 7-2（a）

②當探頭在圖 1所示的Ⅱ、Ⅳ位置時，有兩種情況；一種是無缺陷，示波器一般不會出現(xiàn)反射波見圖 7-2（b）.一種是存在缺陷則出現(xiàn)反射波，缺陷可能是氣孔、夾雜、咬邊等，見圖 7-2（c）③當探頭在圖 7-1所示Ⅲ位置時，有四種情況；若沒有缺陷存在，則聲束進入腹板，此時無反射波，見圖 7-2（d）若在示波器上與翼板厚度相等處有一回波，說明焊縫內(nèi)存在缺陷，沿著焊縫方向左右移動探頭波形位置不變，幅值變化不明顯，垂直于焊縫。如果示波器上與 BD1距離為 L2處出現(xiàn)一個波幅較高的反射波且可隨著探頭移動一段距離， L2<b,由水平距離可知此缺陷在翼板側(cè)焊縫下層， 由于缺陷面積較大， 所以BD1幅值明顯下降， BD2消失或很低。由以上特征可以判斷此缺陷為層狀撕裂見圖 7-2（d）。如果缺陷與 BD1距離為 L3，L3且在焊縫中，缺陷多為氣孔、夾渣、裂紋、未熔合、表面咬邊等?？梢苿犹筋^觀察其波形特征來判斷缺陷性質(zhì)，見圖 7-2（e）。7-2在腹板上進行掃查時的波形顯示7-2在腹板上進行掃查時的波形顯示（2）K=2斜探頭探傷K=2斜探頭探傷位置和儀器波形見圖 7-37-3探傷位置和波形顯示7-3探傷位置和波形顯示在探傷過程中， F隨探頭的位置很大，有時 BD1降至很低 ,由此可見 ,此缺陷在鋼板中,且面積較大 ,缺陷可能為鋼板夾層或?qū)訝钏毫?。但用直探頭對焊縫兩側(cè)板材進行探傷,未發(fā)現(xiàn)缺陷 ,所以將其判為層狀撕裂。發(fā)現(xiàn)一缺陷，讀出其 h=16mm，又知 k=2，所以計算s=kh=2.0×16=32mm即缺陷至 D1面垂直距離為 32mm。由半波高度法測出缺陷長度 L=31mm,缺陷寬度為 W=22mm。構(gòu)件返修時 ,發(fā)現(xiàn)缺陷位置、截面形狀與超聲波探傷相符。產(chǎn)生層狀撕裂的原因是 :焊接時產(chǎn)生的垂直于鋼材軋制方向的應力致使焊接熱影響區(qū)附近產(chǎn)生“臺階”形的層狀開裂,并穿晶發(fā)展。方向移動探頭，波幅下降較明顯，但也不是稍縱即逝， 這說明此缺陷是有一定的長度和寬度的， 所以將其判為未焊透， 見圖 7-2（e）。（3）若示波器上出現(xiàn)等距離多次反射波與在位置Ⅰ時的波形相似，說明在深度 b處存在一個較大的平面，應判為