焊缝超声波探伤缺陷分析

曹选跃

乌海工务段内蒙古巴彦淖尔015000

1、陷性质判断的适用范围

本方法适用于A型脉冲反射法对焊缝进行超声检测缺陷定性。对余高磨平的焊缝，焊缝区域内的各种缺陷均可用本方法进行定性，对有余高的焊缝，只能对不包括余高的焊缝区域内的各种缺陷定性。对缺陷定性用探头应与规定的检测探头相同。

2、缺陷性质判断依据

焊缝超声波检测对缺陷定性依据为：

（1）工件结构与坡口形式；（2）母材与焊材；（3）焊接方法和焊接工艺；（4）缺陷几何位置；（5）缺陷最大反射回波高度；（6）缺陷定向反射性；（7）缺陷回波静态波形；（8）缺陷回波动态波形。

3、缺陷性质判断程序

缺陷性质判断的程序，具体程序为：

（1）缺陷波高HF在JB4730标准评定线以下时，一般不作记录，也不考虑对其定性。如操作人员认为有必要的，也可作进一步定性。

（2）缺陷波高HF位于JB4730标准Ⅲ区（含判废线）时，定为线状缺陷或平面状缺陷或多重缺陷。

（3）缺陷波高HF位于JB4730标准Ⅱ区（含定量线）时，当缺陷指示长度△L≤LS时，如A扫描显示一个光圆波可定为点状缺陷，否定为线状或平面状缺陷或多重缺陷，当缺陷指示长度△L＞LS时，可定为线状或平面状缺陷或多重缺陷。L值为：

当板厚6mm≤t＜20mm时LS=t,当板厚t≥20mm时，LS=20mm。

（4）缺陷波高HF位于JB4730标准Ⅰ区（含评定线）时，当缺陷指示长度△L≤Ld时，如A扫描显示一个光圆波，可定为点状缺陷或多重缺陷；当缺陷指示长度△L＞Ld时可定为线状缺陷或平面状缺陷或多重缺陷。Ld值为：当板厚6mm≤t＜30mm时Ld=t，当板厚t≥30mm时，Ld=30mm。

（5）定为线状或平面状缺陷或多重缺陷后，再进一步测定缺陷平面和深度位置、缺陷高度、定向反射特性、缺陷倾斜度、静态波形、动态波形，然后结合工件结构、坡口形式、材料、焊接工艺和焊接方法及探头扫查方式，进行综合判断，最终定出缺陷的实际性质。

当测定时找不到缺陷端点衍射波或端点最大反射波时。可采用6dB法测定，当用6dB波测定缺陷自身高度时还应对缺陷高度进行适当修正。缺陷静态波形和动态波形可按本文第5部分缺陷回波动态波形中规定的模式。缺陷定向反射可按下列方法测定：

采用相同频率不同入射击角（入射角差值应≥10°）的横波探头探测同一缺陷，分别测得来自同一缺陷的最高反射波（记为Hmax和Hmin），若Hmax-Hmin9Db，则认为该缺陷具有定向反射性，应进一步测定其倾斜度。

在测试缺陷定向反射时，应确保母材两面平行，声波扫查通过的母材区无影响评定的缺陷，当两种不同角度的探头探测时，如声程不同，应对声程不同引起的材质衰减dB差和距离波幅dB差进行修正。

4、缺陷类型及其识别

4.1点状缺陷

4.1.1概述

点状缺陷是指气孔或小夹渣等小缺陷，大多呈球形，也有不规则形状，属小的体积性缺陷。可出现在焊缝中不同部位。

4.1.2特征

回波当量较小，探头左右、前后和转动扫查时均显示动态波形Ⅰ（见5.1波形Ⅰ），对缺陷作环绕扫查时，从不同方向，用不同声束角度探测时，若保持声程距离不变，则回波高基本相同。

4.2线状缺陷

4.2.1概述

这种缺陷可测指示长度，但不易测其断面尺寸（高度和宽度），如线状夹渣、未焊透或未熔合等，在长度方向也可能是间断的，如链状夹渣或断续未焊透或断续未熔合等。

4.2.2特征

探头对准这类缺陷前后扫查时，一般显示波形Ⅰ的特征，左右扫查时，显示波形Ⅱ的特征（见5.2波Ⅱ），当缺陷断面尺寸变化时，会出现波形Ⅲa或Ⅲb的特征（见5.3波形Ⅲ），只要信号不明显断开较大距离，缺陷基本连续，如在长度方向缺陷波高明显降落，则可能是断续的，应在明显断开的位置附近进一步作转动和环绕扫查，如观察到在垂直方向附近波高迅速降落，且无明显的二次回波，则证明缺陷是断续的。

4.3平面状缺陷

4.3.1概述

这种缺陷有长度和明显的自身高度，表面既有光滑的，也有粗糙的，如裂纹、面状未熔合或面状未焊透等。

4.3.2特征

探头对准这类缺陷作前后、左右扫查时，显示回波动态形Ⅱ或Ⅲa、Ⅲb。

对表面光滑的缺陷作转动和环绕扫查时，在与缺陷平面相垂直方向的两侧，回波高度迅速降落。

对表面粗糙的缺陷作转动扫查时，显示动态波形Ⅲb的特征，作环绕扫查时，在与缺陷平面相垂直方向两侧回波高度均呈不规则变化。

4.4多重缺陷

4.4.1概述

这是一群缺陷的集合，每个小缺陷彼此之间相隔距离很近，用超声波探伤无法单独对每个小缺陷单独定位和定量，如密集气孔或再热裂纹等。

4.4.2特征

探头对准这类缺陷作左右、前后扫查时，由各反射体产生的回波在探伤仪扫描线上出现在不同位置，显示次序呈不规则，每个单独的回波信号显示波形Ⅰ的持征。探头移动时，反射信号此起彼伏，密集缺陷所产生的回波信号显示动态波形的特征（见5.4波形Ⅳ）。从扫描线上显不的回波位置可大致判断缺陷的密集范围。根据回波的不规则性，结合转动和环绕扫查，可大致判断密集缺陷是一群球状缺陷还是具有多个反射面的平面型点状反射体，如从不同方向、用不同角度测出的回波高度有明显变化，这表面是一群小的平面型点状反射体，从而可将密集气孔与具有多个反射面的裂纹区分开来。

5、缺陷回波动态波形

5.1波形

荧光屏上显示单个尖锐回波，探头前后、左右移动时，回波幅度平稳地由零上升到单个峰值，然后又平稳地回到零。这是小于声场直径的点状缺陷的波形特征，如图2所示。

5.2波形

探头在各个不同的位置检测时，荧光屏上显示单个尖锐回波，探头前后和左右扫查缺陷时，回波峰值平稳地由零升到峰值，当探头继续扫查时，波峰基本不变，并保持一段平直部分，然后又平稳地下降到零。这是有一定长度和高度的光滑反射体波形。如图3所示。

5.3波形

5.3.1波形

当声束接近垂直入射至缺陷并扫查检测缺陷时，荧光屏上均显示单个锯齿形回波，探头移动时，回波幅度随机起伏较大（波幅差＞±6Db），这是一个有一定长度和高度的不规则粗糙么射体的波形，如图4所示。

5.3.2波形

当声束倾斜入射至缺陷并扫查检测缺陷时，荧光屏上显示钟形脉冲包络，该钟形脉冲包络中有一系列连续信号，并出现很多小小姐峰，探头移动时，每个波峰在脉冲包络中移动，波幅由零逐渐升到最大值，然后又下降到零，信号幅度随机起伏（≥±6dB）这上倾斜入射不规则粗糙反射体的波形，如图5所示。

5.4波形

探头在不同位置检测缺陷时，荧光屏上显示一群密集缺陷回波，探头移动时，回波信号此起彼落，忽高忽低，若可分辨，则每一个单独回波信号均显示波形Ⅰ的特征，这是密集形缺陷所产生的反射动态波形，如图6所示。

6结束语

利用发上所述方法可大致定出焊缝中各种缺陷的类型。在实际中对缺陷测得静态波形、动态波形后，应准确测出缺陷的平位置、深度位置、缺陷自身高度、长度、缺陷倾斜度等具体参数，然后结合接头形式、焊接工艺、扫查方式等综合判断缺陷的性质。

参考文献

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