超声二级焊缝实操讲解

苗德山2012.6.2焊缝超声检测一、焊接缺陷气孔：气孔是焊接过程中熔池高温时吸收的气体或冶金反应产生的气体在冷却过程中来不及逸出而残留在焊缝金属内形成的空穴。呈球形或椭圆形。有单个气孔、链状气孔和密集气孔。夹渣：焊后残留在焊缝金属中的熔渣或非金属夹杂物，分为点状和条状夹渣。未焊透：未焊透是焊接接头中母材与母材之间未完全熔化结合的缺陷，分为根部未焊透和中间未焊透。未熔合：焊接接头中母材与焊材之间未完全熔化结合的缺陷，分根部未熔合、坡口未熔合和层间未熔合裂纹：裂纹是焊接过程中或焊后在焊接接头中中生的局部的裂缝。分热裂纹、冷裂纹和再热裂纹。各种探头各种直探头、斜探头、可变角度探头、分割式探头、水浸探头、聚焦探斜探头等探头系列。还推出了宽频直探头系列和复合材料系列：宽频带探头的-6dB相对带宽达100%，适用于各种工件的高分辨率精密探伤、定位和超声探伤频谱分析；复合材料探头系列包括斜探头、直探头、水浸探头。采用复合材料的各类探头，与普通产品相比，其脉冲宽度更窄，而灵敏度提高6~20dB。

检测示意图检测示意图检测示意图检测示意图检测示意图检测示意图对接接接头超声波探伤一、焊接接头超声波探伤一般知识1、平板试件横波探伤基础各参数含义：S-缺陷声程：声波到缺陷的传播距离L-缺陷水平距离:缺陷在探测面的投影到探头入射点的距离D-缺陷深度:缺陷到探测面的距离P-全跨距：声波在探测面第一个反射点到探头入射点的距离P0.5-半跨距：声波在背面第一个反射点在探测面投影到探头入射点的距离β-探头折射角K-探头折射角正切值T-试件厚度各参数相互关系2、探伤方法直射法（一次波法）（用于较厚工件）在半跨距声程内探测缺陷的方法一次反射法（二次波法）（用于较薄工件）在全跨距声程内探测缺陷的方法3、对接焊接接头超声检测知识1、探测面单面单侧单面双侧双面单侧双面双侧2）探头移动区直射法：P1≥KT+50一次反射法：P2≥2KT+503）探头K值选择原则焊缝

1.平板对接焊缝⑴探头K值的选择:探头K值的选择应从以下三个方面考虑：使声束能扫查到整个焊缝截面；使声束中心线尽量与主要危险性缺陷垂直；保证有足够的探伤灵敏度设工件厚度为T，焊缝上下宽度分别为a和b，探头K值为K，探头前沿长度为L，则有：

K（a+b+L）/T一般推荐:T=8~25mmk=2.0~3.0(60~70度)T=25~46mmk=1.5~2.5(56~68度)T=46~400mmk=1.0~2.0(45~60度)

受余高限制，一次波只能扫查到d1以下部分，二次波只能扫查到d2以上部分，为保证一、二次波能扫查到整个焊缝截面，必须满足：

对单面焊来说，b≈0

式中：a—上焊缝半

b—下焊缝半宽

l0—探头前沿距离（一般说来，薄件选用较大K值，厚件选用较小K值）

⑵试块及反射体.IIW,CSK-IACSK-IIIA⑶检测面：根据检测技术等级和板厚确定，检测面宽度:焊缝宽度加上焊缝两侧各相当于母材厚度30%一段区域.⑷母材检测：依据检测技术要求.⑸探头数量：根据检测技术等级和板厚.(6)焊缝两边板厚不等时，检测灵敏度应满足在厚板侧探测要求(7)检测横向缺陷时，每条距离—波幅曲线均应提高6dB。(8)焊缝两边板厚不等时，如厚板侧削薄，探头需在削薄处倾斜部分探测，则应使探头K值.增加。(9)对典型缺陷的检测：根部未焊透检测宜选用K1探头。坡口未熔合检测，应尽量使声束垂直于坡口面。对电渣焊八字裂纹检测，应使探头与焊缝中心线成45°斜向扫查。(10)横向缺陷的检测有余高焊缝：探头在焊缝两侧作与焊缝中心线成10°～20°斜平行扫查。余高磨平焊缝：探头放在焊缝及热影响区作与焊缝中心线平行扫查。(11)缺陷定量：根据给出的缺陷指示长度、间距等分布情况，对照板厚按照相应标准规定进行评级。当板厚不等时，按薄板厚度评定。

⑿检测时机：根据所用材料：一般材料在焊后检测；有延迟裂纹倾向的材料在焊后24小时或36小时（根据产品要求）后检测；有热处理要求的产品在热处理之前检测。如有要求，在热处理后再增加一次检测。

2筒体纵焊缝除平板焊缝中所述内容应考虑外，还应考虑以下内容：(1)内圆面探测应考虑对缺陷定位时与平板焊缝对缺陷定位差别。一般缺陷深度大于平板工件深度，缺陷离探头入射点的内圆面弧长小于平板工件水平距离。⑵外圆面探测应考虑对缺陷定位时与平板焊缝对缺陷定位差别，且与内圆面探测时的不同之处。一般缺陷深度小于平板工件深度，缺陷离探头入射点的外圆面弧长大于平板工件水平距离。同时应考虑最大探测璧厚和缺陷声程修正范围。3.曲面工件焊缝曲面工件焊缝是指直径小于或等于500mm的工件上的对接焊缝，主要考虑以下内容：⑴检测面曲率半径R≤W²/4时（W为探头接触面宽度，环焊缝检测时为探头宽度，纵缝检测时为探头长度），应采用与检测面曲率半径相同的对比试块，反射孔尺寸符合CSK－ⅡA或ⅢA试块要求，反射孔位置可参照CSK-ⅡA或ⅢA试块设置。⑵当检测面曲率半径R满足W²/4＞R≤250mm时：纵缝检测：对比试块曲率半径与检测曲率半径之差应小于10％，外园检测时应考虑最大检测璧厚，对缺陷定位时应考虑与平板焊缝的差异。4）、探测方向选择纵向缺陷探测

·

锯齿形扫查

横向缺陷探测平行和斜平行扫查5）、扫查方式及作用锯齿形扫查：发现纵向缺陷平行和斜平行扫查：发现横向缺陷左右扫查：测定缺陷指示长度前后扫查：确定缺陷水平距离和深度转角扫查：确定缺陷取向环绕扫查：确定缺陷形状串列扫查：探测与表面垂直的面状缺陷单晶直探头的校准

1.声速2.延时仪器和探头的校准横波斜探头

1.入射点2.前沿3.角度(K值)4.声速5.延时1.入射点校准（1）如图将探头放在CSK－IB标准试块的0位上（2）前后移动探头，使试块R100圆弧面的回波幅度最高，回波幅度不要超出屏幕，否则需要减小增益。（3）当回波幅度达到最高时，保持探头不动，在与试块“0”刻度对应的探头侧面作好标记，这点就是波束的入射点2．前沿距离校准：用刻度尺测量斜探头的声束入射点至探头前沿的距离，即为斜探头前沿距离入射点仪器和探头的校准3．折射角校准（K值校准）由于被测物的材质和楔块的磨损会使探头的实际折射角与标称值有一些误差。因此需要测定探头的实际折射角。校准步骤：（1）如图将探头放在CSK－1A标准试块的适当的角度标记上。（2）前后移动探头，找到试块边上大圆孔的回波波峰时，保持探头不动。（3）在试块上读出入射点与试块上对齐的角度值，这个角度为探头的实际折射角。（注：也可用小孔通过计算斜率校准）4．声速的校准（1）先初步设定一大概的声速值；（2）调节闸门逻辑为双闸门方式；（3）将探头耦合到一与被测材料相同且厚度已知的试块上；（4）移动闸门A的起点到一次回波并与之相交，调节闸门A的高度低于一次回波最高幅值至适当位置，闸门A不能与二次回波相交；（5）移动闸门B的起点到二次回波并与之相交，调节闸门B的高度低于二次回波最高幅值至适当位置，闸门B不能与一次回波相交；（6）然后调节声速，使得状态行显示的声程与试块实际厚度相同；

5．延时校准输入试块厚度T、探头前沿X、探头角度，其它校准步骤与单探头校准相同。

DAC距离—波幅曲线的绘制和应用

距离一波幅曲线按所用探头和仪器在试块上实测的数据绘制而成，该曲线族由评定线、定量线和判废线组成。评定线与定量线之间(包括评定线)为Ⅰ区，定量线与判废线之间(包括定量线)为Ⅱ区，判废线及其以上区为Ⅲ区。

检测示意图试块试块试块CSK-ⅠACSK-ⅢA距波曲线的绘制距波曲线在标准横孔试块（如CSKⅢA、CSKⅡA、CSKⅣA）等上实测绘制。先绘制参考线（φ1×6、φ2×40等），再按距波曲线灵敏度绘制三条线。面板曲线绘制面板曲线只绘制参考线（φ1×6、φ2×40等），工件较薄时，可用同一灵敏度绘制，工件厚度较大，示波屏上绘不下时，可分段绘制，不同厚度段用用不同的灵敏度，不同深度的缺陷按各段曲线灵敏检测和评定。距波曲线的应用调节基准灵敏度按最大声程处评定线对应的波幅值调节基准灵敏度。利用距波曲线评定缺陷级别波幅位于Ⅰ区的非裂纹类缺陷均有为Ⅰ级波幅位于Ⅲ区的缺陷均为Ⅲ级波幅位于Ⅱ区的缺陷按单个缺陷指示长度和多个缺陷累计长度评级7）、扫描速度调节和缺陷定位扫描速度调节方法深度法水平法试块CSKIA、IIA、IIIA等缺陷定位深度法直射法：d-直接读出;l=Kd一次反射法：d=2T-d`；l=Kd水平法直射法：l-直接读出；d=l/K

一次反射法：l-直接读出；

d=2T-l/K8）、缺陷定量缺陷幅度测定找出最大反射波位置，确定波幅所在区域缺陷指示长度测量II区以上缺陷6dB法—只有一个高点端点6dB法—有多个高点I区缺陷绝对灵敏度法（认为有必要记录时）

焊缝探伤中

各种情况缺陷回波的识别一、非缺陷回波的成因焊接接头超声波检测比较难，其原因主要是探伤仪荧光上除了缺陷回波之外，还会出现大量的不是由缺陷引起的回波，使缺陷识别发生困难。除了仪器、探头不良引起的杂波之外，由于焊接接头存在余高、错边、垫板等不连续结构，声波在这些结构上发生不规则的反射、折射和波形转换，即使焊缝中不存在缺陷，荧光屏上也会出现大量的反射信号，因此，没有一定的经验，要正确识别缺陷自然是比较困难的。

二、典型非缺陷回波的识别仪器杂波仪器电噪声，当灵敏度过高时，整个扫描线上出现跳跃的单峰信号，灵敏度降低后噪声消失。探头杂波：由于探头吸收块不良或楔块设计不合理，在楔块中形成的反射信号。无论探头是否接触工件，只要接上探头，就在固定位置出现反射信号。耦合剂反射波：探头折射角较大、探伤灵敏度又较高时，产生变形表面波，在探头前方堆积的耦合剂上发生反射而产生反射信号。焊缝咬边反射咬边反射波一般出现在一次波和二次波前边。探头在焊缝两侧探测，一般都能发现。测量水平距离，其位置在焊缝边缘处，用手指沾油轻轻拍打咬边处，信号时显跳动。焊缝表面沟槽反射一般出现在一、二次波位或稍微偏后，反射信号不很强，迟钝。焊缝错边在A侧探伤时出现在一次波之前，似焊缝内缺陷，但在B侧探伤时探不到或水平距离在母材上。自动焊中的山字形波由于波型转换形成的纵波声速大约为横波声速的二倍，所以出现在底面和上表面横波反射波的中间，形成山字波，易与未焊透相混淆。T=50mm左右的中厚板

若A点处焊缝表面不利于轴线声束反射而只与下扩散角范围内某部分声束相垂直时，则得到较高的回波，其仪器提供的深度和水平距离却错误地被指示为C点。

单面焊垫板反射焊缝余高过宽过高

过高

过宽内部未焊透产生的回波

中心裂纹层间未熔合根部未熔合根部裂纹夹渣气孔气孔各种缺陷包络图1、焊瘤反射波焊瘤反射波的识别与判定一般有如下几个特点：1）波形尖锐、陡峭、清晰、波幅较高，与根部裂纹、未焊透相似，因焊瘤弧面总是能很好的将声束收敛反射至探头，所以探头前后移动时，探头在较大范围内移动均有反射，波型包络线较宽，变化较平稳。2)因焊瘤弧面对入射横波的反射较复杂，在产生反射波的同时可能还会发生波型转换，产生变形纵波，变形纵波在根部焊缝反射波后出现的距离基本一定，探头平行焊缝移动在很大范围内都有变形波信号，变形波位置恰好在二次反射波跨距的范围内，如果不注意识别，往往易判断为缺陷的反射波。如下图所示焊瘤及变形波

焊瘤反射波深度显示值略大于母材厚度范围，从两侧扫查，水平距离定位点相互交叉，用大角度探头探测时，有时在反射信号最强时不是声束轴线上的反射，而是声束边缘部分的反射。3）焊瘤反射的绝大部分位置是在平焊和平焊上爬坡部位，有时立焊也有，仰焊、横焊部位出现较少。根据以上特点，尤其是反射波深度显示值的特点，对焊瘤反射波是不难识别的。如下图所示，在焊缝两侧探测，由单个尖锐反射波或显示双峰的反射波，一般幅度较高，声程的深度均大于正常焊透时的声程的深度显示值。大径焊口超声波检验根部反射波的识别与判定：焊瘤反射包络图2.内凹反射波内凹主要出现在水平固定焊口的仰焊或仰焊爬坡部位，主要是因为根部焊接时，电流太大或焊接运条速度太慢，致使熔化的根部金属在自重力作用下形成的，内凹是一个圆弧型的曲面，对于超声波的声束入射的界面它是一个凸面，反射波时发散的，它与其它尺寸相近、埋藏深度相同缺陷的反射波相比，反射波较低，波形与未焊透相似。探头前后移动探测时，其水平间距约为3~4mm，略大于对口间隙尺寸，其反射波的深度显示值一般接近或略小于母材厚度在焊缝两侧探测，水平距离定位落点有一定间距，定位点不相互交叉，根部焊缝反射波出现位置偏向左侧均有一个反射波显示，其包络波形比较圆滑。3.根部未焊透氩弧焊打底时焊缝根部未焊透缺陷比较少，但由于坡口加工不良，钝边太厚或一边厚一边薄，加上焊接电流太小，焊接操作方法不当时，也会产生未焊透缺陷。由于未焊透存在有较规则的钝边，所以探测时有很强的端角反射波，探头前后移动时，波形较稳定，转动或摆动探头时，波形消失较快，焊缝两侧探测时水平距离定位落点有一定间距，约等于对口间隙。在焊缝两侧探测，有一个波幅较高反射波显示，其位置在根部反射波出现的位置偏左一些。波形特点：波形单一，反射波幅度大，探头平移时，波形较稳定，动态反射波包络面大且比较规范。4.根部未熔合对于根部钝边一侧未熔合反射波的识别，在缺陷探测时，有一个波幅较高的反射波，在非缺陷侧扫查时反射波幅较高，但是由于未熔合面与入射声束角度的不同，有时反射波幅较小、甚至无反射信号（因为反射信号的声束反射角度无法传播到探头），此时容易与错口反射波相混淆，遇到这种情况时应仔细观察对焊接接头的外错口表面情况，并进行准确的测厚分析，排除根部错口的的可能性，根部未熔合多出现在水平固定的仰焊位置，垂直固定的上坡口位置焊接接头的根部位置。如图所示在焊缝两侧扫查，反射波的水平定位点基本一致，在A侧的反射波为二次声程波，一次波的入射角度不易发现根部区域的未熔合（根部区域坡口角度的原因），一般情况下，未熔合反射面对于B侧的反射波波幅高于A侧，且深度定位基本相同。波形特点：波形单一，稳定且尖锐，动态包络面积较大。5.根部裂纹裂纹在焊缝中虽不常见，但它是一种最危险的缺陷，在材料的可焊性差；焊接工艺选择不当时；或外界的焊接应力较大时都容易产生裂纹，它多产生于根部的熔合线附近，探测时反射波强烈，因裂纹表面曲折，不光滑，反射波波脚较宽，且波峰常出现多峰现象。探头平行移动时，波峰此起彼伏，摆动或转动探头时，波峰下降很快，波形没有未焊透波形稳定，从焊口两侧探测时，有较好的相似性，波形相似，缺陷波在水平线上的位置基本一致。如图所示在焊缝两侧探测，水平定位时中心线位置均有反射波出现，反射波可能是尖锐的，或有多峰。波形特点：波形单一，波幅宽，反射波高度较大，呈锯齿状，有多峰，探头移动时，时起时伏。动态呈多峰，包络面反射波幅度变化较大。6.根部内咬边反射波单面焊双面成型的焊接接头不同于双面焊的咬边可以观察到，便于判断咬边缺陷的反射波存在情况；一般情况下，咬边缺陷反射波的位置出现在一次波的前端，若缺陷波幅较小，还可在焊缝一侧观察到根部焊道的附加反射波。当探头在焊缝两侧探测时，缺陷的定位基本一致，当探头平行焊缝移动时波幅有起伏变动，因为手工电弧焊咬边多数不连续的。在焊道两侧均能观察到焊透焊道的反射波，在A侧还能观察到左边显示的附加波。探头前后移动时只显示很小的垂直尺寸。咬边反射波包络波形两侧不相同。由于横波入射角度的原因，有时在焊缝的一侧反射波幅较小、甚至无反射信号。7.根部密集缺陷密集缺陷（多数情况下为密集气孔）为一簇反射波，其波幅随气孔的大小、密集程度不同，当探头作转角观察移动时，会出现此起彼伏的现象。在焊缝两侧探测，均能观察到一簇不规则的反射波，波形起伏变化