几种典型焊接接头的超声波检测分析

蔡宴辉 刘军

中国建筑第二工程局有限公司核电建设分公司 广东 深圳 518000

摘要：在常规无损检测技术中，A型脉冲超声检测技术无疑是理论最复杂、操作技能要求最高的检测技术，只有充分学习理论基础，不断积累实践经验，才能对各种状态下的超声检测结果进行分析、判定。本文旨在通过对几种常见焊接接头的超声波检测分析，来掌握超声检测技术在不同焊接接头中的特点。

关键词：超声检测技术；检测难点；反射回波

1前言

工业超声波检测在无损检测技术中占有举足轻重的地位，超声波检测理论更是博大精深。超声波检测技术的实施不仅需要大量理论知识的支持，更需要一些行之有效的实践经验的总结，才能达到有效检测、精确判断的效果，从而为提升产品质量提供宝贵数据。因此，掌握各种典型焊接接头超声检测的技术显得很有必要。由于核电事业的高速发展，无损检测需求大大增加，核电无损检测人员更需要积累更多的经验，以对检测结果做出更准确判断，确保产品质量。

2超声波检测的优越性

超声波检测，以其独特的优越性而成为最有效、最重要的无损检测方法之一。主要具有以下优点：

• 穿透能力强，能对较大厚度范围内的工件进行内部探伤。；

• 缺陷定位准确，返修成功率高，节省时间；

• 检测成本低、速度快，设备轻便，对人体及环境无影响。适合各种时机、各种检测环境作业。

3超声波检测的难点

超声波检测实施的难易程度主要与被检工件的接头型式有关，一般平板对接焊缝都比较容易，T型、K型、Y型接头及弧型接头相对较难。需要超声检验人员具备足够的经验，灵活运用对比试块及模拟试件，才能对检测结果做出准确判断。

4超声检测的实际应用

由于超声检测最终结果是一个相对尺寸，因此选择正确的参考标准是实现检测的基础。世界各国都制定了各自的超声波检测标准，根据国情各有不同。而在我们国家，各个行业之间也都有制定各自的超声检测标准，并且内容相差很大。因此，要做好超声检测，必须要先熟悉各种各样的检测标准，根据具体产品的技术文件要求所规定的标准要求来确定检测参数。

下面对在实际检测中遇到的几种典型检测情况进行介绍。

4.1全熔透加垫板焊缝根部未熔合的检测

T型/角接接头全熔透加垫板焊接时，可能形成根部非坡口侧未熔合，此种缺陷准确判定难度非常大，需要检测人员具备非富的经验、仪器调节十分准确。此种缺陷的反射回波又与根部垫板侧边的反射连在一起，见图1中回波形状。如果缺陷高度较小、仪器调节准确度不够、工件实际厚度测量不准，很难将此缺陷准确分辨出来的（缺陷端点并非直角转折，因此端点处声波反射率并不是最高的）。通过A侧用纵波直探头检测该部位缺陷在实际应用中也并不理想，主要原因是由于垫板的影响，从A侧板外侧探测时位置较难精确对应焊缝根部位置，况且在很多时候，A侧板外侧或不可达，或检测条件差，从A侧板内侧用一次反射法检测时可能由于超声波在底面反射时产生滑移而失真，导致精确定位困难。此时，可通过用超声波测该工件B侧板未焊侧端角最高回波来确定工件最大厚度实际反射位置，通过对比来确定焊缝根部是否存在未熔合的情况并可通过20dB降落法来确定该缺陷的实际高度，或制作1：1的模拟试件来进行对比检测。

图1、T型接头全熔透

对于对接接头加垫板全熔透焊缝根部未熔合的检测，则容易很多。如果从A侧扫查时B侧坡口根部部位出现回波显示，可从B侧进行验证，如果该部位仍然出现回波显示，则可判定为根部缺陷，再根据回波特点可判断是否为未熔合缺陷。

4.2角接全熔透焊缝熔合线及母材中间层缺陷的检测

由于采用横波斜探头对焊缝进行超声检测时，声速将通过扫查区母材，因此，如果母材中存在缺陷，将影响检测的进行，需对斜探头声束通过区域的母材采用纵波直探头进行扫查，但该扫查不能作为母材合格与否的判定依据。

当我们对母材进行超声检测时，在板厚中心位置可能出现一些零星的点状反射，多为轧制杂质，按照验收标准其是可以被接受的。在腹板熔合线部位，由于焊接熔池将材料重新熔化，使被熔化区母材该部位重新结晶，析出的杂质更加集中在熔合线附近而造成较强列的反射信号，这种情况通过返修一般很难处理合格，因为每返修一次都是一次重新结晶的过程，可能会导致更严重的回波信号显示。通过剖面的金相检验可发现该部位一条明显的黑线；由于焊接热输入量较大，应力也较大，可能导致翼板端头开裂，开裂程度各有不同，但一般用直探头从翼板侧面扫查时会有一定程度反射，通过表面磁粉检验也不难发现。这种缺陷一般不太深，去除相对容易些。

4.3工字钢/H型钢工艺孔部位缺陷的检测

在对工字钢/H型钢进行加工时，由于结构限制，为方便翼板焊接，往往在腹板上焊缝部位开工艺孔。

在钢结构加工中，此种结构大多采用内侧焊接打底，正面清根后焊接的方式进行焊接。在反面焊接时尤其是厚板焊接时，可能因为工艺孔不够大，腹板阻碍了焊条/枪的运行，或是操作人员不够仔细，在该位置很容易形成气孔、未熔合及空洞等缺陷。而在正面清根时，由于刨除深度不够（如果背面打底质量较差，清根极有可能需要把该部位原打底焊道全部清除，而操作人员因担心刨穿后很难焊接而不清根到位以去除所有缺陷。），在此部位将形成深度接近根部的焊接缺陷，超声波检测时很容易检测到，此时必须要把工艺孔边沿反射同缺陷区分开，但同时也要注意工艺孔开设时是否对母材造成损伤。

4.4 T型角焊缝根部未熔合检测

一般T型角焊缝不要求进行超声波检测，但对于一些设计为超大尺寸焊角要求的角焊缝，由于其所承受的工作载荷较大，进行根部熔合情况的检查还是有必要的。

对于角焊缝的超声波检测，主要检测要点是根部未熔合及直角边未熔合，焊缝中间的气孔、夹渣等缺陷的检测意义不大。一般来说这种结构有个通用特点：由于设计焊角高度大，说明其母材厚度也不小。此时用45度探头（K1）能很好地完成检测工作，在目前应用的常规探头角度中，45度探头对该焊缝中要检测的两个部位的缺陷的反射率最高。可采用未焊侧母材端点作对比端来调试超声仪。在对端点进行检测时，如果熔合好，焊缝有一定熔深，那么母材的端角已被熔化，其端角不会存在反射，如有反射则证明存在未熔合，视反射信号与对比端信号的高低程度来确定未熔合度。而焊缝根部与焊角端部之间产生在接合面上的任何信号都是缺陷信号，根据信号特征来判断其是否为未熔合缺陷。

5结语

超声检测人员只有在积累了大量经验的基础上，结合实际工件情况，客观公正地开展检测及结果判定，才能在检测工作中游刃有余，确保检测结果可靠。

参考文献

[1]《超声检测》中国特种设备检验协会组织编写 郑晖 林树青 主编

作者简介：

姓名：蔡宴辉

性别：男

职称：高级工程师

工作单位：中国建筑第二工程局有限公司

职务：防城港核电项目金属试验室主任