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1、第9章 焊缝超声检测,第一节焊接加工和常见缺陷,（1）焊接方法焊接的方法很多，主要有手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊、及电渣焊等。焊缝接头型式和坡口形状焊缝接头型式主要有：对接接头、T型接头、角接接头和搭接接头（图3-76）,焊缝接头分为部分焊透（图3-77）和全焊透。用超声波探测部分焊透附近的缺陷是有困难的。,为使结合部分完全熔合，焊前母材接合部分应加工成一定的形状，称为坡口（图3-78）。常见的坡口型式如图3-79。,常见坡口形式,1焊缝中常见缺陷,焊缝的内部缺陷主要有：气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹。气孔焊缝中气孔是由高温金属中吸收的过多气体或冶金反应中产生的气体未能及时排出而形成。
2、气孔的形状基本呈球形或椭球形。气孔又可分为：单个气孔、链状气孔和密集气孔。在超声检测中单个气孔的回波当量不大。即使较大的气孔也可能检测不出。而密集气孔的回波当量则有可能较大。,夹渣焊缝中的夹渣一般为非金属夹渣，主要来自钢板夹渣或焊剂、药皮的组成物。偶而也有来自电极熔入的金属夹渣，例如夹钨。一般夹渣的分布形态有点状、块状、条状及弥散分布，偶然也有片状。未焊透未焊透是焊接过程中熔深不足，以致坡口钝边未能熔化而留下的缺陷。V形坡口钝边的未熔透俗称根部未焊透。由于根部未焊透形成了直角反射，故而回波高度很大。,未焊透对比试块一般用直角槽作参考反射体，当探头k值大于1.5时，回波与槽深不成简单的正比关系。
3、而出现图形状的回波曲线。因而用k值大于1.5的探头不能对根部未焊透作槽当量定量。,未熔合未熔合有坡口面的母材与焊缝金属之间的未熔合及焊层之间的未熔合。多层焊缝层与层之间的未熔合，其高度一般不大，所以回波不太强。裂纹裂纹是指在焊接过程中或焊后，在焊缝或母材的热影响区局部破裂的缝隙。按裂纹成因分为：热裂纹、冷裂纹、再热裂纹等。热裂纹是由于焊接工艺不当在焊接时产生的；冷裂纹是由于焊接应力过高、焊条中含氢量过高或焊件刚性过大造成的。常在焊件冷却到一定温度后才产生，因此又称延迟裂纹。再热裂纹一般是焊件在焊后再次加热过程中产生的裂纹。按裂纹的分布分为焊缝区裂纹和热影响区裂纹。按裂纹的取向又分为纵向裂纹和横
4、向裂纹。,2钢制承压设备对接焊接接头的超声检测,焊接接头超声检测技术等级的选择A级检测：T=846mm，1种K值单面检测B级检测：T=846mm，1种K值单面检测 T46120mm，1种K值双面检测或2种K值单面检测，T120400mm，2种K值双面检测(K值相差10)需要进行横向缺陷检测,C级检测：焊缝余高磨平，扫查区需直探头扫查 T=846mm，2种K值单面检测(K1)T46400mm，2种K值双面检测，需要进行横向缺陷检测,检测方法和检测条件的选择,一、检测参数选择1、检测面：打磨平整T646mm S 2.5KT或2KT+50mmT46mm S 1.5KT或KT+50mm耦合剂：机油、浆
5、糊、水、甘油等频率：25MHz,T,K值：焊缝检测时探头k值的选择主要根据该焊缝中可能出现的裂缝的取向和保证整个焊缝截面均能被探测的条件而决定。(1)使声束能覆盖到整个焊缝截面；(2)使声束中心线尽是与主要危险性缺陷垂直；(3)保证有足够的探伤灵敏度。,如下图，用一、二次波单面双侧检测时，因为：d1=(a+l0)/K d2=b/K需满足d1+d2T因此：K(a+b+l0)/T,d1,d2,l0,a,b,T,JB/T4730.3-2005规定,斜探头的K值（角度）选取可参照表18的规定。条件允许时，应尽量采用较大K值探头。,表18 推荐采用的斜探头K值,探头K值需校准，主要因为磨损、温度会使其K
6、值变化。探头楔块前端磨损K值变小，后端磨损K值变大。温度升高，K值变大。一般利用CSK-IA和CSK-IIIA等试块来测定K值。,JB/T4730.3-2005规定,检测方法：(B级检测)a)母材厚度8mm46mm时，一般用一种K值探头采用直射波法和一次反射波法在焊接接头的单面双侧进行检测。b)母材厚度大于46mm120mm时，一般用一种K值探头采用直射波法在焊接接头的双面双侧进行检测，如受几何条件限制，也可在焊接接头的双面单侧或单面双侧采用两种K值探头进行检测。c)母材厚度大于120mm400mm时，一般用两种K值探头采用直射波法在焊接接头的双面双侧进行检测。两种探头的折射角相差应不小于10
7、。,d)应进行横向缺陷的检测。检测时，可在焊接接头两侧边缘使探头与焊接接头中心线成1020作两个方向的斜平行扫查，见图12。如焊接接头余高磨平，探头应在焊接接头及热影响区上作两个方向的平行扫查。对于电渣焊中的人字形横向裂纹，可用K1探头在45方向以一次波在焊缝双面双侧进行检测。,扫描比例(时基线比例)的调节1、声程法2、水平法3、深度法,距离波幅曲线的绘制相同的缺陷由于距离不同，回波高度也不同，描述某一确定反射体回波高度随距离变化的关系曲线称为距离波幅曲线。是AVG曲线的特例。距离dB曲线、面板曲线,III区,II区,I区,波高,距离,距离,dB,III区,II区,I区,EL,SL,RL,SL
8、,RL,EL,表19 距离-波幅曲线的灵敏度,面板曲线的绘制1、测定探头入射点、K值，根据板厚探险深度或水平调节扫描比例。2、将10mm深孔的最高波调至屏高100%，固定增益及衰减器，分别找到试块上102T mm深度孔的最高波，将其峰值在屏幕上标记，然后连接成线，即为16实测线。一般面板面板曲线不得低于20%屏高。衰减器读数-9dB、-3dB、+5dB分别为评定线、定量线、判废线，如果考虑补偿，还得-4dB。,传输修正,又称声能损失损耗补偿原因：1、二者表面粗糙度不同、曲率不同引起的表面耦合损失不同；2、二者材质不同引起的材质衰减不同；另外：操作者手持探头压力不同也会引起声能损失不同。3M或S
9、200mm或0.01dB/m可以不计JB1152-81标准规定JB/T4730.3-2005附录F规定,横波超声材质衰减的测量1 制作与受检工件材质相同或相近，厚度约40mm、表面粗糙度与对比试块相同的平面型试块，见图。2 斜探头按深度11调节仪器时基扫描线。,3 另选用一只与该探头尺寸、频率、K值相同的斜探头，两探头按图所示方向置于平板试块上，两探头入射点间距为1P，仪器调为一发一收状态，找到最大反射波幅，记录其波幅值H1（dB）。4 将两探头拉开的距离为2P，找到最大反射波幅，记录其波幅值H2（dB）。5 衰减系数H可用下式计算：H=（H1-H2-）/（S2-S1）S1=40/cos+l1
10、 S2=80/cos+l1 l1=l0tan/tgan式中：l0晶片到射点的距离，作为简化处理亦可取l1=l0，mm；不考虑材质衰减时，声程S1、S2大平面的反射波幅dB差。可用公式20lg(S2/S1)计算或从该探头的距离-波幅曲线上查得，约为6dB。,传输损失差的测定,1 斜探头按深度调节仪器时基扫描线。2 选用另一只与该探头尺寸、频率、K值相同的斜探头，两探头按图F.2所示方向置于对比试块探测面上，两探头入射点距离为1P，仪器调为一发一收状态。,3 在对比试块上，找出最大反射波幅，记录其波幅值H1（dB）。4 在受检工件上（不通过焊接接头）同样测出接收波最大反射波幅，记录其波幅值H2（d
11、B）。5 传输损失差V按式（F.5）计算：V=H1-H2-1-2式中：1不考虑材质衰减时，声程S1、S2大平面的反射波幅dB差，可用式20lg(S2/S1)计算或从探头的距离-波幅曲线上查得，dB；S1在对比试块中的声程，mm；S2在工件板材中的声程，mm；2试块中声程S1与工件中声程S2的超声材质衰减差值，dB。如试块材质衰减系灵敏小于0.01dB/mm，此项可以不予考虑。,扫查方式：锯齿形扫查，针对纵向缺陷，探头前后移动的范围应保证扫查到全部焊接接头截面，在保持探头垂直焊缝作前后移动的同时，还应作1015的左右转动。(例1 例2),前后扫查：确定缺陷的水平距离或深度；左右扫查：测定缺陷长度
12、；(例)转角扫查：推断缺陷的方向；环绕扫查：推断缺陷的形状；,平行或斜平行扫查：针对横向缺陷串列式扫查：针对厚板焊缝与探伤面垂直的未焊透、未熔合等缺陷,平行或斜平行扫查,串列式扫查,缺陷位置的测定1、声程定位法(仪器1：n调节扫描比例)一次波发现缺陷：Lf=xfsin df=xfcos二次波发现缺陷：Lf=xfsin df=2T-xfcos,df,T,xf,水平定位法(仪器按水平1：n调节扫描比例)一次波发现缺陷：Lf=xf df=xf/K二次波发现缺陷：Lf=xf df=2T-xf/K,df,T,xf,深度定位法(仪器按深度1：n调节扫描比例)一次波发现缺陷：Lf=Kxf df=xf二次波发
13、现缺陷：Lf=Kxf df=2T-xf,df,T,xf,缺陷大小的测定(JB/T4730.3),5.1.7 缺陷定量检测5.1.7.1 灵敏度应调到定量线灵敏度。5.1.7.2 对所有反射波幅达到或超过定量线的缺陷，均应确定其位置、最大反射波幅和缺陷当量。5.1.7.3 缺陷位置测定 缺陷位置测定应以获得缺陷最大反射波的位置为准。5.1.7.4 缺陷最大反射波幅的测定 将探头移至缺陷出现最大反射波信号的位置，测定波幅大小，并确定它在距离-波幅曲线图中区域。,5.1.7.5 缺陷定量应根据缺陷最大反射波幅确定缺陷当量直径或缺陷指示长度L。a）缺陷当量直径，用当量平底孔直径表示，主要用于直探头检测
14、，可采用公式计算，距离-波幅曲线和试块对比来确定缺陷当量尺寸。b）缺陷指示长度L的检测采用以下方法：1)当缺陷反射波只有一个高点，且位于区或区以上时，使波幅降到荧光屏满刻度的80%后，用6dB法测其指示长度；,2)当缺陷反射波峰值起伏变化，有多个高点，且位于区或区以上时，使波幅降到荧光屏满刻度的80%后，应以端点6dB法测其指示长度；3)当缺陷反射波峰位于区，如认为有必要记录时，将探头左右移动，使波幅降到评定线，以此测定缺陷指示长度。,5.1.8 缺陷评定5.1.8.1 超过评定线的信号应注意其是否具有裂纹等危害性缺陷特征，如有怀疑时，应采取改变探头K值、增加检测面、观察动态波型并结合结构工艺
15、特征作判定，如对波型不能判断时，应辅以其他检测方法作综合判定。5.1.8.2 缺陷指示长度小于10mm时，按5mm计。5.1.8.3 相邻两缺陷在一直线上，其间距小于其中较小的缺陷长度时，应作为一条缺陷处理，以两缺陷长度之和作为其指示长度（间距不计入缺陷长度）。,质量等级评定,焊缝检测调试步骤,开机：各旋钮的位置、量程探头前沿测量：在CSK-IA试块上测量探头K值测量：（1）在CSK-IA试块上测量；（2）在CSK-IIIA试块上测量仪器扫描比例：（1）在CSK-IA试块上测量；（2）在CSK-IIIA试块上测量 工件厚度小于20mm时水平1：1或深度2：1 工件厚度不小于20mm时深度1：1
16、DAC曲线制作：（1）距离dB曲线；（2）距离-波幅曲线调节扫查灵敏度：一般为两倍壁厚处的评定线值,粗扫查：发现缺陷位置精确扫查：对缺陷进行定位、定量测量，分别用一次波二次波以及两侧进行分别测量。横向缺陷的扫查。缺陷评定：将缺陷最大反射波信号处的深度、dB值对应距离dB曲线或距离波幅曲线进行评定和记录。填写报告。,曲面工件对接焊接接头UT,曲面工件：D500mm探头：选用小晶片探头纵缝：耦合的影响，探头表面修磨成曲面，重新在曲率试块上测定入射点和K值环缝：1)RW2/4时应采用与检测面曲率相同的对比试块，试块宽度b2S/D2)RW2/4时纵缝检测试块与检测面曲率差小于10%，环缝时0.91.5
17、倍。,管座角焊缝的检测,管座角焊缝结构型式：插入式和安放式。,图22 插入式管座角焊缝 图23 安放式管座角焊缝,a）一般原则。在选择检测面和探头时应考虑到各种类型缺陷的可能性，并使声束尽可能垂直于该焊接接头结构中的主要缺陷。b）检测方式。根据结构形式，管座角焊缝的检测有如下五种检测方式，可选择其中一种或几种方式组合实施检测。检测方式的选择应由合同双方商定，并应考虑主要检测对象和几何条件的限制。,1）在接管内壁采用直探头检测，见右图位置1。2）在容器内壁采用斜探头检测，见右图位置4。3）在接管内壁采用斜探头检测，见右图位置34）在容器外壁采用斜探头检测，见右图位置2,1）在容器内壁采用直探头检
18、测，见图23位置1。2）在接管外壁采用斜探头检测，见图23位置2。3）在接管内壁采用斜探头检测，见图23位置3。,检测参数,1、探头：直探头与工件接触面W24R斜探头与接触面尺寸a(或b)(D/2)1/22、耦合剂3、试块：直探头试块检测同锻件检测，需用曲率试块，0.91.5倍R,c）管座角焊缝以直探头检测为主，探头频率、尺寸应按4.2.2的规定执行，管座角焊缝和T型焊接接头超声检测时，管座角焊缝斜探头的距离-波幅曲线灵敏度按表19的规定，直探头的距离-波幅曲线灵敏度按表21的规定。距离-波幅曲线的制作可在CS试块上进行，详见5.1.5.1。必要时应增加斜探头检测的内容。,表21 管座角焊缝直
19、探头距离-波幅曲线的灵敏度,T型焊缝探伤焊缝型式,图25 T型焊接接头（型式）,图26 T型焊接接头（型式）,小径管对接焊缝探伤,小径管：D=32159mm，T=313mm主要检测标准DLT820-2002 管道焊接接头超声波检验技术规程JB/T4730.3-2005SYT4109-2005石油天然气钢质管道无损检测,缺陷性质的评估气孔夹渣未焊透未熔合裂纹咬边,完好焊缝,未焊透,坡口未熔合,条状夹渣,单侧未焊透,气孔,内咬边,层间未熔合,未熔合,未熔合,条状夹渣,链状气孔,缺陷波形,静态波形,气孔,夹渣,动态波形,伪缺陷波的判别,1、仪器杂波2、探头杂波3、耦合剂反射波4、焊缝表面沟槽反射波5、焊缝上下错位,山形波：容易在自动焊的焊缝UT中出现，随探头位置的变化可能会在一二次波中间出现13个波，波高不一定，其水平距离偏离焊缝。,S,S,L,委托制作检测工艺检测报告存档开机调节旋钮至合适量程测探头前沿测K值调扫描比例绘制DAC曲线扫查灵敏度粗扫查精确扫查缺陷记录评级报告,小结,1、了解焊缝的焊接工艺：材料、坡口型式、焊接方法、表面状况、热处理状况、应力环境等2、合适的检测参数：探头、检测方法、灵敏度等3、缺陷波的识别、伪缺陷波的识别、缺陷的位置计算、缺陷测长、缺陷性质的估判、评级等,END,
