不等厚對接焊縫的分類及檢測

不等厚對接焊縫的分類及檢測

由于不同厚度的焊接焊接是一種過渡焊接連接，焊接側(cè)的厚度比另一側(cè)的厚度大。因此焊縫的一側(cè)是平板,另一側(cè)要切削出一個大斜面。在AP1000的CV和模塊的產(chǎn)品中,不等厚焊縫大體分3種(圖1)。第一種為單V坡口加墊板不等厚對接焊縫;第二種為雙V坡口不等厚對接焊縫;第三種為雙V坡口焊縫兩側(cè)厚度差較大的不等厚對接焊縫。前兩種焊縫基本上采用CO2氣體保護焊,而第三種一般采用手工電弧焊。所以在焊接的過程中,焊縫容易出現(xiàn)裂紋、坡口未融合、未焊透、氣孔和夾渣等缺陷。超聲波遇到缺陷后,將在缺陷面產(chǎn)生反射,儀器接收反射信號從而顯示出來。如果聲波垂直入射到面狀缺陷時,聲波將產(chǎn)生全反射,反射的回波能量很高,超聲波的靈敏度很大。如果聲波遇到體積型缺陷,由于缺陷表面不規(guī)則,聲波將向各個方向反射,儀器能接受的反射回波信號很小,檢測靈敏度不高。超聲波檢測重點是裂紋、未融合等面狀缺陷。1c面的超聲波檢測檢測c面為焊縫的,其缺陷這類焊縫主要出現(xiàn)在模塊制造過程中。母材的厚度主要在13mm~38mm。本文選擇13mm對接38mm進(jìn)行討論(圖2)。這類焊縫A面作為其中的檢測面之一,由于焊縫背面加墊板,所以B面不可用做檢測面。焊縫的切削斜面(C面)的寬度可達(dá)100mm,所以C面可以用作檢測面。由于A面是平板,應(yīng)重點在A面進(jìn)行檢測,檢測時采用直射法和一次反射法。由于焊縫背部存在墊板,有一部分聲波會隨著焊縫底部進(jìn)入墊板(圖2),有一定區(qū)域檢測不到。如圖3所示,當(dāng)探頭在1位置時,入射的聲波正好打到焊縫的右側(cè)端角的位置,檢測時將探頭向左移動,移動到位置2,在移動過程中,入射波全部穿過焊縫底部進(jìn)入墊板內(nèi)部,只有到達(dá)位置2時有一次反射波出現(xiàn),才能進(jìn)行有效的檢測。在檢測過程中,出現(xiàn)了檢測盲區(qū)(圖3中的陰影部分),所以只在焊縫A面進(jìn)行檢測,不能進(jìn)行整體檢測。因此C面的超聲波檢測是探討的重點。由于超聲波儀器上所顯示的位置參數(shù)都是根據(jù)平板焊縫來顯示的,當(dāng)探頭在斜面C上檢測時,由于沒有考慮到斜面的傾斜角,所顯示的位置參數(shù)(水平、深度)是錯誤的,只有聲程值是準(zhǔn)確的。因此可以采用儀器的聲程值計算,得出準(zhǔn)確的缺陷位置。從圖4可以得出:∠γ=β-αβ—探頭角度;γ—探頭聲波與垂直線的角度。圖中A為聲波的入射點,AD為垂直線。(1)如果在焊縫區(qū)域出現(xiàn)一缺陷1(C點位置),則缺陷1(C點)到AD線的距離為CD=AC×sin(β-α),AC為實際聲程。EF=AE×cosα。AE為入射點到焊縫邊緣的斜面距離。由圖知CD>EF。得出:聲程×sin(β-α)>入射點到焊縫邊緣的斜面距離×cosα?xí)r,缺陷在焊縫區(qū)域。(2)同理,當(dāng)缺陷2在母材區(qū)域時,C′D′=AC′×sin(β-α),AC為實際聲程。EF=AE×cosα。由圖可知C′D′<EF。可以得出:聲程×sin(β-α)<入射點到焊縫邊緣的斜面距離×cosα?xí)r,缺陷在母材區(qū)域。由于以上兩種情況,計算和測量缺陷位置的方法差別很大,所以要加以區(qū)分。第一種情況下,如果缺陷在焊縫區(qū)域,在確定缺陷位置進(jìn)行返修時,最佳的方法是以焊縫一側(cè)為基準(zhǔn)測量水平距離,以焊縫表面為基準(zhǔn)來測量深度距離,從而更方便后續(xù)的挖出返修工作。為了方便返修的缺陷定位,如圖5所示,B點為一缺陷。則要定位B點缺陷時,最好要測量水平距離GE和深度GB。由圖5可知,水平距離是以焊道邊緣為基準(zhǔn)線來測量的。所以水平距離GE=AB(聲程)×sin(β-α)-AE×cosα即:水平距離=聲程×sin(β-α)-入射點到焊縫邊緣斜面的長度×cosα同理:深度GB=AD-AE=AB×cos(β-α)-AE×sinα即:深度=聲程×cos(β-α)-入射點到焊縫邊緣斜面的長度×sinα在第二種情況下,由于缺陷在母材斜面的下方,所以測量缺陷位置時,主要以斜面作為基準(zhǔn)面來測量(圖6),D點為一缺陷點,定位時以斜面的距離CA來測量水平距離,以斜面垂直距離測量深度。因為CD∥AB,所以∠1=∠γ因為∠γ=β-α,所以∠1=β-α由圖可知∠2=90°-βACD構(gòu)成三角形,根據(jù)三角形正弦定理,可得:深度距離:CD=AD×sin(90°-α)/sin(90°+α)通過以上計算可以得出準(zhǔn)確的缺陷位置。2坡口面接頭缺陷檢測這類焊縫一般出現(xiàn)在模塊產(chǎn)品中,焊縫母材厚的一側(cè)為38mm,薄的一側(cè)為25mm或12mm。相對第一種類型,坡口形式做了更改,在超聲波檢測中尤其需要注意的是焊縫中心部位的缺陷。由于是雙面焊,可能在打底清根過程中出現(xiàn)缺陷,由于焊縫厚度不大,所以要檢測焊縫正中間的部位,盡量選擇大角度的探頭,以提高檢測幾率。除了選擇大角度探頭檢測焊縫正中間的根部,還應(yīng)根據(jù)坡口的角度來選擇探頭。應(yīng)盡量選擇探頭角度垂直于焊縫坡口面的探頭。如圖7由于這類焊縫有3個面可以進(jìn)行檢測,所以應(yīng)盡量避免在斜面進(jìn)行。由于上面坡口側(cè)不可達(dá),所以應(yīng)把下側(cè)的焊縫表面磨平,探頭在1位置時才能利用一次反射波來針對上半面進(jìn)行超聲波檢測;并且在2、3位置上的探頭移動的區(qū)域也擴大了,掃查范圍也相應(yīng)地增加了,完全可以覆蓋整個焊縫及其熱影響區(qū),可以達(dá)到檢測要求。3超聲波檢測工件的選擇這類焊縫主要在CV插入板焊縫中常見。特點是焊縫兩側(cè)的厚度差相差很大,一側(cè)97mm,另一側(cè)44.5mm。在厚度大的一側(cè)削出兩個不同角度的斜面,斜面1的距離基本上只有40mm(圖8)。對于超聲波檢測來說,當(dāng)作掃查面是比較短的。首先要在A面和B面進(jìn)行檢測,但由于厚度為44.5mm,應(yīng)選擇45°的探頭。該工件的檢測有兩個問題,一是選擇45°的探頭,因為角度小,聲程短,近場區(qū)影響較大;二是由于材料本身厚