浅谈T型接头焊缝超声波检测

肖松

湖南科信检测有限公司湖南株洲412011

摘要：近年来，T型接头得到了广泛的应用。当前T型接头焊缝超声波检测，在锅炉、压力容器制造行业，多处采用T型焊接接头形式，由于结构原因，其它无损检测检测方法很难检测到焊缝内部缺陷，该类型T型焊接接头最佳的无损检测方法就是超声波检测，它能够最大限度的检测出焊缝中危害性的缺陷。

关键词：T型接头；焊缝；超声波检测

引言

超声波检测是在不破坏或损坏被检对象前提下，以物理方法为手段，借助相应的设备器材，按照标准规定的技术要求，对检测对象的内部及表面进行检查，并对结果进行分析和评价。本人从事无损检测现场超声波检查工作十余年，在工作实践中，积累了一些无损检测方面的工作经验，下面就我在对T型接头焊缝超声检测作一总结。

1.仪器系统调校前的检查

在超声波检测系统调校前，应检查超声波仪器和探头外观、线缆连接和开机信号显示等是否有异常情况。检查时，应注意以下两个问题。

1.1仪器杂波

仪器杂波在屏幕上的位置基本固定，检测时也不随探头移动而变化。其主要原因是仪器性能不良，抗干扰能力差，杂波信号未能得到充分抑制。如果超声波检测仪开机后，未连接探头时，在仪器屏幕上已经显示有回波，可适当降低灵敏度，观察回波是否消失。如果灵敏度降低后，回波仍然存在，则可判断为仪器杂波或者设备故障，应调换检测仪器。

1.2探头杂波

探头杂波产生的原因主要有探头吸收块的作用降低或失灵、探头卡子位置装配不合适、有机玻璃斜楔设计不合理、探头磨损过大等。在仪器连接探头后，如果探头未与试件接触，在显示屏上就出现回波或者是跳动的杂波。如可以排除仪器杂波，则可判断为探头杂波或者探头已经损坏，应更换探头。

1.3探头零点和前沿测量时

由于超声波声束具有一定的宽度，为了利用主声束轴线上的回波，在找底面回波和目标孔反射回波时，一定要用最高回波来判断。探头零点和前沿测量时，若使用ＣＳＫ－ＩＡ试块。应确保找到的回波是最高回波，并且是试块R100圆弧面的回波，应注意避开侧面顶点反射波。如果使用的是数字式超声仪，测量时可使用仪器上的"自动增益"和"波峰记忆"功能，来帮助判定是否为最高回波。

2.T型接头超声检测

采用T型焊接接头形式，由于结构原因，该类型T型焊接接头一般无法进行射线检测，同时，在现行的NB/T47013.3-2015标准中，承压设备除熔化焊对接焊接接头外，已经在附录M里有详细规定和要求，应对该类型焊接接头实施超声检测。

2.1探头的选择

①横波斜探头：K1、K2，短前沿；尤其是K1斜探头，在图1中的位置2检测时，要保证扫查到焊缝根部。②纵波直探头：5MHz单晶直探头或双晶直探头（因为翼板一般较薄），探头晶片尺寸根据情况定；双直探头的焦点深度应与翼板厚度相近。

2.2仪器调节

①斜探头入射点、折射角（K值）斜探头入射点的测定一般采用CSK-ⅠA试块，折射角（K值）可以用CSK-ⅠA、CSK-ⅡA、CSK-ⅢA或用CSK-Ⅳ试块测定。②仪器时基线的调整应选择在CSK-ⅠA、CSK-ⅡA、CSK-ⅢA或CSK-Ⅳ试块上进行。③距离波幅曲线的制作，根据不同厚度可选择水平1：1调节扫描速度，也可以按深度1：1，2：1。距离波幅曲线灵敏度应以腹板厚度为工件厚度的规定执行。④直探头在CSK-ⅡA试块，按深度1：1调节扫描速度，制作距离波幅曲线。

3.检测方法

①用K1，K2斜探头在腹板外侧（图1中的位置1处），用直射法和一次反射法作锯齿形扫查，主要检测焊接接头的根部未焊透、未熔合，腹板侧的坡口未熔合，焊缝内部的气孔、夹渣等缺陷。②用直探头或双直探头在翼板外侧焊缝轮廓范围内（图1和图2的位置3）进行检测，主要用于发现层状撕裂和翼板侧的内部未熔合等缺陷。③用K1探头在翼板外侧（图1和图2中的位置1）采用直射法进行检测，是对翼板面直探头检测和腹板面斜探头检测的补充，其目的是进一步确定缺陷。

图1探头检测面位置图2翼板外侧面探头扫查位置。

4.缺陷回波的判别

①层状撕裂和翼板侧未熔合的鉴别层状撕裂一般出现在翼板内部，当采用直探头或双直探头在翼板外侧探测时，其反射波深度位置小于翼板厚度；翼板侧未熔合，是由于熔敷金属没有熔化翼板母材金属，导致熔敷金属和母材金属没有结合的缺陷，其反射波深度等于翼板厚度。②根部未焊透和未熔合的鉴别根部未焊透和根部未熔合是两种不同类型的缺陷。根部未焊透由于熔敷金属没有熔化翼板母材金属和腹板坡口钝边母材金属，焊缝根部没有和熔敷金属结合，并且没有被填满形成的缺陷；根部未熔合是由于焊接接头一侧母材金属没有被熔敷金属熔化，并没有和熔敷金属结合的一种缺陷，T型接头的根部未熔合一般发生在翼板侧。用斜探头在腹板外侧面检测时，可以利用缺陷不同位置的端角反射波进行判断，以确定焊缝的根部未焊透和未熔合缺陷。③底波和根部缺陷波的鉴别全部焊透的T型接头内侧根部成型外观一般都比较圆滑，并略高于母材（腹板），用斜探头在腹板位置2探测时，其根部反射来自翼板侧的焊缝根部端角；用直探头在翼板外侧探测时，利用半波高度法确定边界。⑤综合判断在T型接头焊缝超声波检测中有时由于腹板较薄，焊缝较窄，往往会造成误判，所以需准确确定声程距离并根据水平位置确定深度，或用沾有耦合剂（油或工业浆糊）的手轻轻拍打焊缝边缘，看反射波是否跳动来综合判断。

5.现场实际检测时应注意的几个问题

（1）超声波探伤的实施，应在表面检查合格后进行。观察检测面有无沟槽、焊瘤、油污等，注意焊缝余高对检测结果的影响。（2）在检测开始前，应注意对焊接资料的审查，判定待检部件的材质、板厚、焊缝型式，以及是否有削薄处理、内表面是否焊有异物等，这些因素对检测结果的判断和缺陷的识别均有很大的影响。（3）环境温度会影响材料的声速，从而影响探头的实测K值、DAC曲线的制作、缺陷的准确定位等。所以实际探伤时的环境温度，不能和仪器调校时的环境温度相差太大。否则，应在检测现场重新进行仪器探头参数的测量和系统的调校。（4）在实际检测时，耦合剂的选择应和仪器调校时所用耦合剂保持一致。若不对实际检测时的声能损失进行补偿，那么缺陷的回波高度必然要小于实际的回波高度，容易在检测过程中引起漏检或误判。（5）探头与试块接触时，对探头所施加的压力，不宜过大，也不宜过小。有文献指出控制在0.5ｋｇｆ左右为宜，并且要和实际探伤时所施加的压力保持一致。

6.结束语

总而言之，在超声波检测前，应进行仪器和探头性能的检查，及时排除故障或更换设备。在检测系统调校时，应注意进行正确的选择和设置，尤其是现在常用的数字式超声仪，应注意仪器屏幕上的各种提示信息。在实际检测时，要重视资料的审查和检测条件的准备，同时注意现场环境和室内环境的差别，必要时重新进行系统调校和设置。

参考文献：

[1]NB/T47013.3-2015《承压设备无损检测》.

[2]GB/T11345-1989焊缝超声波检测标准.