超聲波探傷在無損檢測焊接質(zhì)量中的作用

超聲波探傷在無損檢測焊接質(zhì)量中的作用

在廠房建設(shè)及設(shè)備安裝中大量使用鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量十分重要，無損檢測是保證鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量的重要方法。

無損檢測的常規(guī)方法有直接用肉眼檢查的宏觀檢驗和用射線照相探傷、超聲波探傷、磁粉探傷、滲透探傷、渦流探傷等儀器檢測。肉眼宏觀檢測可以不使用任何儀器和設(shè)備，但肉眼不能穿透工件來檢查工件內(nèi)部缺陷，而射線照相等方法則可以通過各種各樣的儀器或設(shè)備來進行檢測，既可以檢查肉眼不能檢查的工件內(nèi)部缺陷，也可以大大提高檢測的準確性和可靠性。至于用什么方法來進行無損檢測，這需根據(jù)工件的情況和檢測的目的來確定。

那么什么又叫超聲波呢？聲波頻率超過人耳聽覺，頻率比20千赫茲高的聲波叫超聲波。用于探傷的超聲波，頻率為0.4-25兆赫茲，其中用得最多的是1-5兆赫茲。利用聲音來檢測物體的好壞，這種方法早已被人們所采用。例如，用手拍拍西瓜聽聽是否熟了；醫(yī)生敲敲病人的胸部，檢驗內(nèi)臟是否正常；用手敲敲瓷碗，看看瓷碗是否壞了等等。但這些依靠人的聽覺來判斷聲響的檢測法，比聲響法要客觀和準確，而且也比較容易作出定量的表示。由于超聲波探傷具有探測距離大，探傷裝置體積小，重量輕，便于攜帶到現(xiàn)場探傷，檢測速度快，而且探傷中只消耗耦合劑和磨損探頭，總的檢測費用較低等特點，目前建筑業(yè)市場主要采用此種方法進行檢測。

下面介紹一下超聲波探傷在實際工作中的應用。

接到探傷任務(wù)后，首先要了解圖紙對焊接質(zhì)量的技術(shù)要求。目前鋼結(jié)構(gòu)的驗收標準是依據(jù)GB50205-95《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》來執(zhí)行的。標準規(guī)定：對于圖紙要求焊縫焊接質(zhì)量等級為一級時評定等級為Ⅱ級時規(guī)范規(guī)定要求做100%超聲波探傷；對于圖紙要求焊縫焊接質(zhì)量等級為二級時評定等級為Ⅲ級時規(guī)范規(guī)定要求做20%超聲波探傷；對于圖紙要求焊縫焊接質(zhì)量等級為三級時不做超聲波內(nèi)部缺陷檢查。

在此值得注意的是超聲波探傷儀用于全熔透焊縫，其探傷比例按每條焊縫長度的百分數(shù)計算，并且不小于200mm。對于局部探傷的焊縫如果發(fā)現(xiàn)有不允許的缺陷時，應在該缺陷兩端的延伸部位增加探傷長度，增加長度不應小于該焊縫長度的10%且不應小于200mm，當仍有不允許的缺陷時，應對該焊縫進行100%的探傷檢查，其次應該清楚探傷時機，碳素結(jié)構(gòu)鋼應在焊縫冷卻到環(huán)境溫度后、低合金結(jié)構(gòu)鋼在焊接完成24小時以后方可進行焊縫探傷檢驗。另外還應該知道待測工件母材厚度、接頭型式及坡口型式。截止到目前為止我在實際工作中接觸到的要求探傷的絕大多數(shù)焊縫都是中板對接焊縫的接頭型式，所以我下面主要就對焊縫探傷的操作做針對性的總結(jié)。一般地母材厚度在8-16mm之間，坡口型式有I型、單V型、X型等幾種形式。在弄清楚以上這此東西后才可以進行探傷前的準備工作。

在每次探傷操作前都必須利用標準試塊（CSK-IA、CSK-ⅢA）校準儀器的綜合性能，校準面板曲線，以保證探傷結(jié)果的準確性。

1、探測面的修整：應清除焊接工作表面飛濺物、氧化皮、凹坑及銹蝕等，光潔度一般低于▽4。焊縫兩側(cè)探傷面的修整寬度一般為大于等于2KT+50mm，（K:探頭K值，T：工件厚度）。一般的根據(jù)焊件母材選擇K值為2.5探頭。例如：待測工件母材厚度為10mm,那么就應在焊縫兩側(cè)各修磨100mm。

2、耦合劑的選擇應考慮到粘度、流動性、附著力、對工件表面無腐蝕、易清洗，而且經(jīng)濟，綜合以上因素選擇漿糊作為耦合劑。

3、由于母材厚度較薄因此探測方向采用單面雙側(cè)進行。

4、由于板厚小于20mm所以采用水平定位法來調(diào)節(jié)儀器的掃描速度。

5、在探傷操作過程中采用粗探傷和精探傷。為了大概了解缺陷的有無和分布狀態(tài)、定量、定位就是精探傷。使用鋸齒形掃查、左右掃查、前后掃查、轉(zhuǎn)角掃查、環(huán)繞掃查等幾種掃查方式以便于發(fā)現(xiàn)各種不同的缺陷并且判斷缺陷性質(zhì)。

6、對探測結(jié)果進行記錄，如發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷對其進行評定分析。焊接對頭內(nèi)部缺陷分級應符合現(xiàn)行國家標準GB11345-89《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級》的規(guī)定，來評判該焊否合格。如果發(fā)現(xiàn)有超標缺陷，向車間下達整改通知書，令其整改后進行復驗直至合格。

一般的焊縫中常見的缺陷有：氣孔、夾渣、未焊透、未熔合和裂紋等。到目前為止還沒有一個成熟的方法對缺陷的性質(zhì)進行準確的評判，只是根據(jù)熒光屏上得到的缺陷波的形狀和反射波高度的變化結(jié)合缺陷的位置和焊接工藝對缺陷進行綜合估判。

對于內(nèi)部缺陷的性質(zhì)的估判以及缺陷的產(chǎn)生的原因和防止措施大體總結(jié)了以下幾點：

1、氣孔：

單個氣孔回波高度低，波形為單縫，較穩(wěn)定。從各個方向探測，反射波大體相同，但稍一動探頭就消失，密集氣孔會出現(xiàn)一簇反射波，波高隨氣孔大小而不同，當探頭作定點轉(zhuǎn)動時，會出現(xiàn)此起彼落的現(xiàn)象。

產(chǎn)生這類缺陷的原因主要是焊材未按規(guī)定溫度烘干，焊條藥皮變質(zhì)脫落、焊芯銹蝕，焊絲清理不干凈，手工焊時電流過大，電弧過長；埋弧焊時電壓過高或網(wǎng)絡(luò)電壓波動太大；氣體保護焊時保護氣體純度低等。如果焊縫中存在著氣孔，既破壞了焊縫金屬的致密性，又使得焊縫有效截面積減少，降低了機械性能，特別是存鏈狀氣孔時，對彎曲和沖擊韌性會有比較明顯降低。防止

這類缺陷防止的措施有：不使用藥皮開裂、剝落、變質(zhì)及焊芯銹蝕的焊條，生銹的焊絲必須除銹后才能使用。所用焊接材料應按規(guī)定溫度烘干，坡口及其兩側(cè)清理干凈，并要選用合適的焊接電流、電弧電壓和焊接速度等。

2、夾渣：

點狀夾渣回波信號與點狀氣孔相似，條狀夾渣回波信號多呈鋸齒狀波幅不高，波形多呈樹枝狀，主峰邊上有小峰，探頭平移波幅有變動，從各個方向探測時反射波幅不相同。

這類缺陷產(chǎn)生的原因有：焊接電流過小，速度過快，熔渣來不及浮起，被焊邊緣和各層焊縫清理不干凈，其本金屬和焊接材料化學成分不當，含硫、磷較多等。

防止措施有：正確選用焊接電流，焊接件的坡口角度不要太小，焊前必須把坡口清理干凈，多層焊時必須層層清除焊渣；并合理選擇運條角度焊接速度等。

3、未焊透：

反射率高，波幅也較高，探頭平移時，波形較穩(wěn)定，在焊縫兩側(cè)探傷時均能得到大致相同的反射波幅。這類缺陷不僅降低了焊接接頭的機械性能，而且在未焊透處的缺口和端部形成應力集中點，承載后往往會引起裂紋，是一種危險性缺陷。

其產(chǎn)生原因一般是：坡口純邊間隙太小，焊接電流太小或運條速度過快，坡口角度小，運條角度不對以及電弧偏吹等。

防止措施有：合理選用坡口型式、裝配間隙和采用正確的焊接工藝等。

4、未熔合：

探頭平移時，波形較穩(wěn)定，兩側(cè)探測時，反射波幅不同，有時只能從一側(cè)探到。

其產(chǎn)生的原因：坡口不干凈，焊速太快，電流過小或過大，焊條角度不對，電弧偏吹等。

防止措施：正確選用坡口和電流，坡口清理干凈，正確操作防止焊偏等。

5、裂紋：

回波高度較大，波幅寬，會出現(xiàn)多峰，探頭平移時反射波連續(xù)出現(xiàn)波幅有變動，探頭轉(zhuǎn)時，波峰有上下錯動現(xiàn)象。裂紋是一種危險性最大的缺陷，它除降低焊接接頭的強度外，還因裂紋的末端呈尖銷的缺口，焊件承載后，引起應力集中，成為結(jié)構(gòu)斷裂的起源。裂紋分為熱裂紋、冷裂紋和再熱裂紋三種。

熱裂紋產(chǎn)生的原因是：焊接時熔池的冷卻速度很快，造成偏析；焊縫受熱不均勻產(chǎn)生拉應力。

防止措施：限制母材和焊接材料中易偏析元素和有害雜質(zhì)的含量，主要限制硫含量，提高錳含量；提高焊條或焊劑的堿度，以降低雜質(zhì)含量，改善偏析程度；改進焊接結(jié)構(gòu)形式，采用合理的焊接順序，提高焊縫收縮時的自由度。

冷裂紋產(chǎn)生的原因：被焊材料淬透性較大在冷卻過程中受到人的焊接拉力作用時易裂開；焊接時冷卻速度很快氫來不及逸出而殘留在焊縫中，氫原子結(jié)合成氫分子，以氣體狀態(tài)進到金屬的細微孔隙中，并造成很大的壓力，使局部金屬產(chǎn)生很大的壓力而形成冷裂紋；焊接應力拉應力并與氫的析集中和淬火脆化同時發(fā)生時易形成冷裂紋。

防止措施：焊前預熱，焊后緩慢冷卻，使熱影響區(qū)的奧氏體分解能在足夠的溫度區(qū)間內(nèi)進行，避免淬硬組織的產(chǎn)生，同時有減少焊接應力的作用；焊接后及時進行低溫退火，去氫處理，消除焊接時產(chǎn)生的應力，并使氫及時擴散到外界去；選用低氫型焊條和堿性焊劑或奧氏體不銹鋼焊條焊絲等，焊材按規(guī)定烘干，并嚴格清理坡口；加強焊接時的保護和被焊處表面的清理，避免氫的侵入；選用合理的焊接規(guī)范，采用合理的裝焊順序，以改善焊件的應力狀態(tài)。

以上所總結(jié)的幾個方面還不夠全面，有待于在實際工作中不斷地總結(jié)和完善，為企業(yè)生產(chǎn)把好質(zhì)量關(guān)。