不等厚钢板对接焊缝斜面上超声波检测缺陷定位的探讨

董入斌

中国核工业华兴建设有限公司222042

摘要：本文主要是对不等厚碳钢板对接焊缝检测工作当中，存在的焊接缺陷进行定位研究。使用的方法是超声波检测技术，这种技术能够很好的对焊缝缺陷进行检测定位，通过这样的方式使不等厚对接焊缝中的缺陷大大降低。采用超声波检测能够将不等厚对接焊缝当中所存在的缺陷，进行定性定量以及定位的检测，能够及时的发现并进行纠正，弥补不等厚对接焊缝所存在的质量问题。超声波检测技术，在不等厚对接焊缝当中的应用，具有非常显著的作用，且超声波检测适合大批量焊接件的缺陷检测使用。

关键词：不等厚对接；焊接；焊缝缺陷；超声波检测；定位

引言：在许多工程项目当中，有时需要将那些具有不同厚度的两段金属焊接在一起，但是由于在焊接过程当中有许多影响因素的存在，会导致两块不同厚度的金属相连接的焊接区域以及热影响区域出现焊接缺陷。这些焊接缺陷的存在对于焊接质量会产生比较严重的影响，因此需要对其进行检测，并及时纠正以提升焊接质量。超声波无损检测技术能够很好的对该种问题进行发现和解决，而且在大批量的零部件焊接过程当中，应用此技术还可以实现自动化检测，提升工作效率以及零部件焊接质量。超声波检测技术是通过超声波在焊缝中的传播以及返回来的发射波形来确定缺陷的类型以及位置，这种技术的使用无疑能够极大地提升检测的精准性，这对于缺陷的处理以及相应措施的采取都提供了依据，可以说超声波缺陷定位技术已经成为了现代工程必不可少的技术之一，相关部门必须加强对其的重视。

1.常规的焊缝探伤过程

在本文当中对超声波无损检测在不等厚板对接焊缝缺陷定位当中的应用进行论述，我们所选择的是厚度为24毫米以及32毫米的两块碳钢钢板，为了确保实验的精准性，两块钢板在除了厚度不同外其他方面的差异可忽略不计。在底板较厚的钢板上，我们使用机械对其进行加工，在底板表面形成一定角度的倾斜面，然后将一面对齐进行自动焊接，将其与24毫米的钢板焊接在一起。焊接过后能够发现，在焊缝两侧，一面是已经形成一定倾斜角度的斜面，而另一侧则是平面。对这样的焊缝斜面进行探伤，如果使用常规的方法，也就是按照水平或者深度调节仪器对缺陷位置进行定位，那么会导致定位的误差出现。所以需要依靠更先进的超声波无损检测技术，对焊缝位置进行探伤，并对缺陷进行定位。焊接过程中的焊缝产生缺陷是不可避免的，这也是我们在利用超声波检测过程中所必须要关注的重点，在对焊缝中的缺陷进行检测的过程中，相关检测人员必须时刻注重检测手段的合规性，所有的检测活动都要按照相关检测流程进行，这对于焊缝损伤检测质量的保证是极为重要的。焊缝探伤能够为焊缝损伤处理措施提供重要依据，相关人员必须对其精确性作出保证。一般情况下的焊缝探伤，我们所使用的探头是纵波斜探头，然后再进行探伤工作时，使用水平或者深度来调节仪器的扫描速度。对于其扫描速度进行调节，若在水平位置按照1:2的比例进行调节，那么我们可以使用水平定位法对缺陷位置进行定位，如果按照1:1的比例来进行速度的调节，那么在示波屏上，我们能够发现缺陷的波前沿所对的水平刻度ƒ就是缺陷的水平距离。在一次波探伤中，缺陷位置与入射点之间的水平距离L为，时基扫描线比例n与缺陷波前沿在示波仪器屏幕上的水平刻度值Ʈƒ之积；探伤面和缺陷之间的距离为，时基扫描线比例n和缺陷波前沿在示波仪器屏幕上的水平刻度值Ʈƒ相乘后与探头折射角正切值k之商。

二次波探伤工作时，缺陷定位可以通过下公式计算：L=nƮƒ，H=2T-nƮƒ/K，式中T所代表的是板材的厚度。如果上面有一些在进行扫描工作时，深度调节采用的比例是一比n，那么可以使用深度定位法，对缺陷进行定位。如果按照深度进行调节时，所采用的是1:1比例，对扫描速度进行调节，那么，在示波屏上缺陷波前沿所对应的水平刻度值就是此时缺陷的深度值。由此，就可以得到经过一次波探伤与二次波探伤时，缺陷的具体位置。一次波探伤工作时缺陷的位置定位：L=nƮƒK，H=nƮƒ，第二次波探伤工作时的缺陷定位位置：缺陷位置与入射点之间的水平距离与一次波相同，H=2T-nƮƒ。

2.不等厚对接中的焊缝探伤缺陷定位

在对不等厚钢板的焊接焊缝进行探伤工作时，由于两侧钢板的倾斜角度不一样，所以使用探头进行探伤，其折射角在实际上工作当中出现显著变化，因此也不能够使用平板对焊接缝的水平定位或者深度的定位，对于其缺陷位置进行定位。在利用超声波检测，对不等厚钢板对接焊缝进行探伤缺陷定位时，由于超声波检测仪器，在32毫米厚的斜面钢板上进行检测，其声程可以使用如下公式进行计算：S=(T1+l0sinα)/cosβS，其中T1为薄板厚度，l0为焊缝熔合线与探头入射点之间的距离，α为90°与探头入射角之差，βS为通过探头入射点并垂直于底面的轴线和扫查面的夹角与α之差。经过计算之后，可对一次探伤工作的缺陷位置进行定位。如果在进行探伤扫描时采用声程比例为1:1对速度进行调节，那么在这个时候对声程进行计算，可以通过公式S=nƮf计算得出。在进行第一次超声波探伤工作时，斜面上缺陷探伤深度到探测面间的距离为H=ScosβS-l0sinα。缺陷与探头侧面焊趾之间的距离，其数值可以通过公式：L=ScosβS-l0sinα计算得出。

进行第二次探伤工作时，缺陷位置声程值为：S=nƮf，缺陷和探测面间的距离为：H=2T1-(ScosβS-l0sinα)，缺陷与探头侧面焊趾之间的距离计算公式与一次波探伤相同。

如果按照声程来进行调节，那么在对斜面上探伤位置进行确定时可以采用声程定位法。在进行一次波探伤时，缺陷到薄底板上的距离以及到探头侧趾之间的水平距离分别用如下公式计算：H=ScosβS-l0sinα，L=SsinβS-l0cosα。

进行二次波探伤时，缺陷到薄底板上的距离用H=2T1-(ScosβS-l0sinα)计算，缺陷到探头侧趾之间的水平距离计算公式与一次波相同。在进行焊缝的缺陷定位时，超声波检测技术是通过反射波来确定的，若是进行了一次探伤以及二次探伤，那么如果反射波的位置在第一次波的声程以及第二次波的声程之间，那么就可以对超声波探头前沿与反射体之间的水平距离进行测量。如果声速二次波在管子内壁上进行转折，转折点的位置在焊缝外探头一侧，那么反射体位置就在焊缝或者是热影响区域内，此时反射体所在的位置就被初步判定为缺陷位置。

3.结束语

不等厚钢板进行焊接时，因为两对接的钢板，其平面以及斜面不能够进行无缝对接的，所以在进行焊接过程当中，会有许多影响因素，导致其出现缺陷。采用常规探伤方法对不等厚钢板对接焊缝的缺陷进行探伤定位并不是非常的容易，所以需要采用超声波无损检测技术对其进行探伤工作，将缺陷位置进行精确定位，超声波无损检测技术的应用能够最大程度的明确钢板焊接损伤部位，这对于相关人员及时采取有效的补救措施具有一定的指导意义，相关企业必须对现有的超声波检测技术水平进行提升，最大程度的确保超声波检测技术作用的发挥。

参考文献：

[1]杨录，韩焱，程耀瑜.钢质药筒不等厚焊缝超声检测技术研究[J].兵器材料科学与工程，2003（5）.

[2]潘荣宝，范宇，张保中，等.压力容器无损检测――超声检测技术（Ⅰ）[J].无损检测，2004（4）.

[3]赵仁顺，梁志农.超声波检测钢管管体分层缺陷方法的研究与应用[J].钢管，2012.6

[4]王军，冯菁菁.基于超声波检测的小径弯管缺陷识别[J].科技信息，2012.34

[5]余登敏.超声波检测在小径管对接焊缝中的应用[J].机电信息，2017，（12）：49-50.