形接头焊缝检测方法的研究

形接头焊缝检测方法的研究

钢结构通常采用t型接头，这对检测非常重要。在传统的方法中，焊接表面的干扰无序，影响信号的识别，容易导致逃避责任和错误判断，并直接影响错误的检测率。在分析T形接头焊缝中缺陷分布规律,就检测的可行性等一些实际问题进行了试验和探讨,结果表明,只要合理地选择探头和检测面,正确识别和利用几何反射波,能够很好地解决全熔透T形接头焊缝的检测。1焊缝以表面粗糙度、表面形状为前提T形接头焊缝缺陷主要有:裂纹、未熔合、未焊透、夹渣、气孔和夹杂。翼板侧裂纹位于翼板的熔合线附近,呈层状撕裂,如图1所示。焊缝中裂纹位于焊缝中心约与腹板呈45°角,如图2所示。焊趾裂纹位于焊缝近表面的腹板侧的熔合线附近,见图1。未熔合分别位于翼板的熔合线附近、腹板的坡口熔合线附近,如图2所示。未焊透位于焊缝坡口的钝边附近,如图3所示。夹渣、气孔和夹杂在焊缝任何部位都有可能产生,如图4所示。2检测方法的选择2.1未焊透、气孔类缺陷检测1)对于焊缝中的裂纹、未熔合,只要探头的K值选择适当,采用直射法或一、二次波反射波检测即可得到比较满意的检测结果。2)对于未焊透类缺陷,采用直探头在翼板的外侧扫查,声束垂直入射缺陷表面,可有利地检测出未焊透缺陷。3)对于夹渣、气孔类缺陷,由于夹杂其产生的随机性,无论检测面在腹板还是在翼板,只要声束能扫查到整个焊缝的截面,可保证缺陷的检出。4)对于焊缝中的横向缺陷,采用斜探头在翼板上沿焊缝的长度方向扫查,即可检出。2.2腹板反射波和直波波扫查直探头置于翼板的外侧扫查,斜探头置于腹板,当腹板厚度较大时,斜探头在腹板上用直射波和一次反射波扫查,如图5所示。腹板厚度较小时,斜探头在腹板上用一次反射波和二波反射波扫查,如图6所示。2.3探伤前接头参数2)斜探头。a.K值(K值反映斜探头折射角):钢结构T形接头的厚度范围较大,常规腹板为6～20mm,翼板厚度为10～50mm,JB/T4730.3—2005《承压设备无损检测(第三部分超声检测)》对K值的选择推荐值按表1选择。根据缺陷分布规律及焊缝结构分析,为了更有效地检出焊缝中的缺陷,选定K值为2.5的探头,同时增加K值为1.2的探头。若K值选择过大,焊缝漏检区大;K值选择过小,对腹板侧的未熔合、热影响区裂纹的检出不利,对焊趾裂纹也易造成漏检或误判。b.频率:焊缝的干扰信号给判别缺陷带来很大困难,改善声束的指向性是解决问题的关键。由θ=arcsin(Kλ/D)(K=1.22)得知,声束都有一定的扩散角,从而引起干扰波多,要使θ减小,声束指向性好,能量集中,可以增加晶片尺寸,但如果晶片尺寸增大,探头前沿距离及近场区增大,对探伤不利。另一个方法是提高探头频率,使探头的其他参数不变,可使θ减小。通过多次试验,使用f=5MHz对比使用f=2.5MHz的探头,波型显示清晰,缺陷易辨,如图7所示。c.晶片尺寸:以一次反射声束扫查焊缝的钝边根部为原则,如图8所示。式中:A1为有效波源面积;A为实际波源面积;S为全跨距声程;b为方晶片的边长,当b≈8mm时,可得晶片的面积为8mm×8mm;λ为波长;α为纵波入射角;β为横波折射角。3)探头前沿距离L。前沿距离的大小直接影响缺陷的检出,L值大,焊缝的漏检区大;L值小,声波在探头楔块内将产生波,显示在荧光屏上,L值由Lmin决定,;要求L>Lmin,但要尽量小,如图9所示。3信号识别3.1焊缝表面干扰波的检测直探头扫查时,观察区为焊缝的热影区,探头在焊缝中间扫查时,反射波位于翼板侧的焊缝表面时,缺陷信号在焊缝表面干扰波之前;远离翼板时,缺陷波与干扰波混杂一起,难以分辨,此时可利用斜探头检测确认。探头在焊缝中间扫查时,在相应翼板厚度附近出现的反射波为未焊透类缺陷,缺陷面积较大时,会出现缺陷的多次反射波。3.2未焊透类缺陷的扫查方法1)直射波、二次反射波扫查(腹板为探侧面)。反射信号出现在1～2次声程之内或3～4次声程之内,水平位置在焊缝或热影响区中,为缺陷信号。反射信号出现在1.5～2次声程之内或3.5～4次声程之内,其水平位置进入翼板,则为翼板内侧的未熔合,热影响区裂纹或焊趾裂纹,如图10所示。2)一次反射波扫查(腹板为探侧面)。反射信号出现在2～3次声程之内,其水平位置在焊缝或热影响区中,为缺陷信号。反射信号出现在2.5～3次声程之内,其水平位置进入翼板,则为翼板内侧的未熔合,热影响区裂纹或焊趾裂纹,如图11所示。3)翼板内侧的未熔合、热影响区裂纹及焊趾裂纹的检测,用直探头检测时(检测面在翼板侧),底波和缺陷波同时出现,波型混杂,难以分辨,易漏检,如图12所示。增加K=1.2斜探头扫查,缺陷波型清晰、易辨,如图13和表2所示。4)斜探头翼板为探测面的扫查。对靠近焊缝表面翼板侧的未熔合及焊趾裂纹缺陷的检出率较高,用直探头探测出的未焊透类缺陷,可增加斜探头的扫查;如果斜探头扫查时波型较低,此类缺陷为纯粹的未焊透,如果斜探头扫查时反射波幅也较高,有可能为未焊透与夹渣同时存在。4回收并所有由图16可见,当声束到达a点时,一部分直接返回探头,另一部分经a点反射至b点(翼板厚度大于腹板厚度)然后返回探头,这两个信号往往同时出现、同时消失,且随探头的移动而游动,但游动范围较小。5探伤检测条件采用2.5MHzue78810～ue78814的直探头与5MHz、K=1.2、8mm×8mm(短前沿)和5MHz、K=2.5、8mm×8mm(短前沿)斜探头联合探测钢结构T形焊缝,可保证对焊缝整个截面的扫查,同时可避开焊缝表面的干扰杂波、波形清晰易辨,利用几何反射波能明显判