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超声波焊接范文1
有相当一部分从事多年超声焊接方面的人员.对超声能量地传递有一种误解,认为是音波在接触面进行焊接,其实这是一种误解,真正的焊接原理是:换能器把电能转换为机械后,通过工件物质分子进行传导,声波在固体中地传导声阻远小于在空气中的声阻,当声波通过工件接缝时,缝隙中的声阻大,产生的热能相当就大.温度首先达到工件的容点,再加上一定的压力,使接缝熔接.而工件的其它部分由于热阻小,温度低不会熔接.其原理同电工学中的欧姆定律类似.
2)工件材料误区:
超声焊接机对要焊接的工件材质也是有要求的,不是所有材料都能焊接,有人理解为任何材料都可以焊接,这是一个很大的误解.不同种材质之间有的能更好地焊接,有的是基本能相熔,有的是不相熔的.同一材料之间熔点是相同的,从原理讲是可以焊接的,但是当要焊接的工件的熔点大于350℃时,就不在适合用超声焊接了.因为超声是瞬间使工件分子溶化,判断依据是在3秒之内,不能良好熔接,就应该选择其它焊接工艺.如热板焊接等.一般来讲ABS料是最容易焊接,尼龙是最难熔接的.具体焊接材料选择请参考附表:
焊接工件的工艺误区
3)超声能量是瞬间爆发地,熔接处应成点或线条,以及传递的距离都要符合超声焊接方式.有人认为只要是塑料材料,无论怎样接合面都可以良好地焊接,这也是一个错误认识.当瞬间能量产生时,接缝面积越大,能量分散越严重,焊接效果越差,甚至无法焊接.另外超声波是纵向传波的,能量损失同距离成正比,远距离焊接应控制在6厘米以内.焊接线应控制在30----80丝之间为宜,工件的臂厚不能低于2毫米,否则不能良好熔接,特别是要求气密的产品.
各种焊接工艺见附表:
超声输出功率误区
4)超声波输出功率的大小,同压电陶瓷片的直径和厚度、材质、设计工艺决定,一但换能器定型,最大功率也就定型了,衡量输出能量的大小是一个复杂的过成,不是换能器越大,电路使用功率管越多,输出能量就越大,它须要相当复杂的振幅测量仪,才能准确测量其振幅,由于大多数使用者对超声知识太了解,又加上某些销售人员的误导,给消费者一个错误认识.消耗电能多少并不能反应输出超生功率的大小,如产生纵向能量低,而消耗电流大,只能说明设备的效率低下.无功功率大而宜.
超声焊接机种选择误区
5)使用多大输出功率,振荡频率、振幅范围，要根据工件的材料、焊线面积、工件内是否有电子元器件、是否要气密等因素来考虑。误认为功率越大越好。这也是一个误解。如果对超声不是太了解。最好请教正规的超声波生产厂工程技术人员。有条件的话最好到厂家现场勾通，不要盲目听从一些非正规超声销售人员的误导。目前生产相关设备的公司特别混杂，其中大部为家庭式作坊，对电路进行生搬硬套仿制，对工作原理似懂非懂。仿制出的设备有以下致命缺陷。其一是外买元材料品质无法保证，其二生产工艺的核心技术没有掌握。设备在中功率和大功率工作时经常表现出不稳定，产品合格率低。有时会设备损坏。如驱动换能器的功率变压器，所使用的磁性材料参数无法测量，
磁饱和磁通密度（Bs）磁感应强度（Bm）、有效磁导率（Ue）、剩余磁通密度（Br）、矫顽力（A/M）、损耗因数（tan￡）、温度系数（au/K—1），绕制工艺相当讲究，包扩抽真空浸环氧树质。这些测试设备和生产环境家庭式工厂是无法做到的。所以在勾买超声时，最好先了解一下公司情况，不要盲目听从销售员吹捧，也不要只看价格。只有这样才能日后减少不必要麻烦。
超声波焊接范文2
关键词 焊接质量；超声波探伤；应用；缺陷
中图分类号TG4 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）109-0167-02
焊接质量检测关系现代工程建设的质量，由于当前工程大量使用钢结构使得焊接成为了构成工程建设的重要部分，焊接的效果和质量直接关系到工程本身的质量，所以，从保障质量角度出发，加强对焊接质量检测有积极意义。下面我们就超声波探伤检测焊接质量的实际应用进行分析。
1焊接质量检测与超声波探伤介绍
钢结构的大量使用使得焊接检测变得频繁，当前焊接工作中存在着众多影响质量的焊接缺陷，比如常见的焊接缺陷有未焊满（指不足设计要求）、根部收缩、裂纹、未焊透、未熔合、咬边、弧坑裂纹、电弧擦伤、飞溅、接头不良、焊瘤、夹渣、气孔等。面对这些严重影响焊接质量的问题，必须通过有效的质量检测措施以及时发现问题并予以解决，保障工程的安全、稳定，强化质量控制。
焊接质量检测贯穿焊接前后整个过程，焊接前要做好检查，比如母材与焊材、设备与工装、坡口制备、焊工水平、技术文件等，焊接过程中要严格把关焊接及相关工艺执行情况、设备运行情况、结构与焊缝尺寸等，焊接完成后要进行焊接质量检测，以确保质量合格。焊接质量检测包括外观检查、内部探伤、近表面缺陷探伤等，其中内部探伤是重点，内部探伤手段主要以射线探伤、超声波探伤为主，近表面缺陷探伤以磁粉探伤、渗透探伤等为主。超声波探伤是无损探伤的一种，也是最常用的一种焊缝内部质量探伤的方法。其原理是利用超声波（频率超过20000Hz的声波）本身的特殊性质对金属材料的性质进行探测，由于超声波在不同介质界面上反射特点不同，可进入金属材料深处完成探查，所以对检查焊缝缺陷而言有积极效果，目前其常用频率主要集中在2 MHZ～5MHZ。当超声波倾斜入射到界面时，除产生同种类型的反射和折射波外，还会产生不同类型的反射和折射波，这种现象称为波型转换。超声波倾斜入射示意图见图1。
图1 超声波倾斜入射示意图
应用超声波探伤时，超声波检测到焊接表面的耦合剂（常用耦合剂有化学浆糊、机油、甘油等）后通过其传入工件，并在工件内部传播直到遇到工件底面或者缺陷时反馈给探头声波信息。探头将声波信息转化为电讯号并传入电路，经检波后至示波管的垂直偏转板上，继而在扫描线上自动生成反射波和工件缺陷反射波（也称为伤波）。根据伤波、始波、工件缺陷之间的距离计算得到工件缺陷距离表面的距离，同时可估算出缺陷的大小，从而采取解决措施，以保障工件质量。目前超声波探伤应用范围较广，无论是各种板材、管材、型材的探伤还是加工工件、焊接工件、铸件工件的探伤都有着很好的应用效果。
2 超声波探伤在焊接质量检测中的应用
焊接质量检测关系到工程的质量，所以必须严格把关。比如焊接中存在的偏析与夹杂等问题，由于焊接过程中异种金属的掺入或夹渣的存在反应形成新相，这种严重影响焊接质量的问题将会直接影响接头的力学性能，导致其力学性能下降，影响钢结构稳定性，氮化物、氧化物、硫化物的存在使得焊缝硬度增高，塑性、韧性急剧下降，造成层状撕裂或者形成热裂纹，致使钢结构质量受到严重影响，进而威胁到工程安全和质量。所以，应用超声波探伤进行焊接质量检测有着重要意义。
在检测焊接质量过程中，要首先对焊接的技术要求进行详细了解，然后才开始进行超声波探伤，比如钢结构的验收标准是依据GB50205-2001《钢结构工程施工及验收规范》来执行的。标准规定：焊接质量一级评定等级Ⅱ级就需要做100%超声波探伤，质量二级评定等级Ⅲ级时需要做20%超声波探伤，总之要在严格分析技术要求的基础上展开探伤工作。需要注意的是，在全熔透焊缝的探伤工作中，探伤比例与焊缝程度保持适当百分比且≥200。局部焊缝探伤一旦发现缺陷，应当及时延长对缺陷两端的探伤长度，确保增加长度≥焊缝长度的10%且≥200。对于不允许缺陷，应实施100%探伤检查，超声波探伤过程中，探伤时机也很重要，比如低合金钢材需要在焊接完成24h后才能进行检验，碳素结构钢材则需要在焊缝冷却到室温后进行探伤，另外需检测工件的接口型式。母材厚度与坡口型式也对探伤有影响。
我们以实际焊接质量检测工作中出现频率较高的中板对接焊缝为例进行分析，中板对接焊缝的母材通常厚度在8-16mm之间，坡口型式有X型、I型、单V型等，探伤工作的准备要在明确了解焊缝情况的条件下进行。首先每次进行探伤操作之前都必须应用标准试块（CSK-IA、CSK-ⅢA）校准仪器的综合性能，校准面板曲线，以保证探伤结果的准确性。比如要先修整探测面，确保光洁度低于4，根据母材选择探头的K值，比如10母材焊缝两侧修磨100mm。耦合剂选择上要考虑其附着力、黏度、腐蚀性、流动性和经济性。根据母材厚度情况及焊缝形式等选择单面双侧、双面单侧等方式，调整仪器的扫描速度。探伤时先进行粗探，大致了解缺陷的分布情况，然后使用锯齿形、左右前后转角、环绕扫查等完成精探对缺陷性质进行深入分析。根据探测结果对焊缝进行评级，直到符合国家相关规定通过检测为止。
目前广泛使用的是A型脉冲反射式超声波探伤仪，这种仪器通过探头向工件周期性发射不连续且频率不变的超声波，根据超声波的传播时间及幅度判断工件中缺陷位置和大小。以探伤中的夹渣为例，应用超声波探伤仪可以检测到其回波信号，信号以锯齿状为主，波幅小，呈现树枝状，平移探头的时候，可检测到从各个方向而来的不同反射波幅。夹渣问题的产生有多种原因，比如焊接速度过快、焊缝清理不干净或焊接材料化学成分不当等，结合探伤结果及问题产生原因可积极指导改善措施，比如焊接前慎重清理坡口，选择合适焊接电流，坡口角度调整及速度适宜等。
超声波探伤在焊接质量检测中有着积极的应用效果，其对于保障工程、工件质量有重要作用，值得大力推广并应用实践。
参考文献
超声波焊接范文3
关键词：二氧化碳气体保护电弧焊；超声波检测；缺陷；反射波
二氧化碳气体保护电弧焊采用CO2 作为保护气体，与其他方法相比，虽飞溅较大，但这种焊接方法具有很多特点，如焊接效率高；在相同电流下，熔深比焊条电弧焊大；焊接速度快、变形小；焊缝金属含氢量低等优点，二氧化碳气体保护电弧焊广泛用于钢结构桥梁的焊接。
1. 缺陷统计
根据我公司对2006年—2011年间12座钢结构桥梁的焊接接头无损检测发现的缺陷粗略统计，发现二氧化碳气体保护焊的各种缺陷的近似比例，气孔占50%左右、未溶合占30%左右、未焊透占5%左右、裂纹占5%左右，其它缺陷占10%左右。从各种缺陷所占缺陷总数的百分比来看，除气孔外，未熔合缺陷占的比重最大，也是除裂纹外最严重的缺陷。
缺陷比例示意图
2.典型缺陷产生原因及缺陷回波的特征
二氧化碳气体保护电弧焊焊接过程中，根据该焊接方法的特点，该焊接方法易产生未熔合、气孔、裂纹等缺陷。对缺陷产生的成因做一定的了解，在超声波检测过程中，会有事半功倍的效果。
2.1气孔
气孔是指在焊接过程中，熔池金属中的气体在金属冷却以前未能来得及逸出，而在焊缝金属中（内部或表面）所形成的孔穴。焊接区的保护气体二氧化碳易受外来气流的破坏而失去保护作用，保护气体的主要作用是防止空气的有害作用，实现对焊缝和近焊缝区的保护在现场施焊时，为防止上述情况的发生，必须在焊接区周围加挡风屏障；另外液态CO2中含水较高，在焊接过程中一起进入焊接区，易产生气孔等缺陷，为防止上述情况的发生，必须提高焊接用CO2的纯度，采取适当的减少水分的措施。
气孔产生的回波在显示屏上显示出一个尖锐的回波，当探头前后、左右扫查时，其幅度平滑地由零上升到最大值，然后又平滑地下降到零，这是缺陷尺寸小于超声波探头在缺陷位置处声束直径的信号特征。
2.2 未熔合
未熔合是指焊缝金属与母材金属，或焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷。按其所在部位，未熔合可分为坡口未熔合、层间未熔合、根部未熔合三种。未熔合是一种面积型缺陷，坡口未熔合、根部未熔合对承载截面积的减少都非常明显，应力集中也比较严重，其危害性仅次于裂纹。
产生的原因：焊接电流过小，焊条焊丝偏于坡口一侧或因焊条偏心使电弧偏与一侧，使母材或前一道焊缝金属未得到充分溶化就被填充金属所覆盖。当母材坡口或前一层焊缝表面有锈或脏物，焊接时由于温度不够，未将其溶化而覆盖上填充金属，也会形成层间或边缘未融合。防止措施：⑴焊前仔细清理待焊处表面；⑵提高焊提高电流、电弧电压，减速小焊接速度；⑶焊接时要稍微采用运条方式，在坡口面上有瞬间停歇，焊丝在熔池的前沿，提高焊工技术。
未熔合常用的方法是用超声波检测，因为超声波对面积型缺陷敏感，只要主声束入射方向能大致垂直于未熔合的走向，一般就很容易发现这类缺陷。因此在用超声波检测未熔合缺陷时，应该事先了解焊接方法、焊接位置、坡口型式等，来判断未熔合最可能产生的走向，再选择合适的探头K值和探测位置等。超声波探头在各个不同位置检测缺陷时，显示屏上均显示一个尖锐回波。探头前后和左右扫查时，一开始波幅平滑地由零上升到峰值，探头继续移动时，波幅基本不变，最后又平滑地下降到零。
2.3裂纹
钢结构桥梁的材料大多采用Q345qC，大多数裂纹缺陷由以下原因引起，在不采用垫板的情况下，焊件难以定位，为防止焊件收缩变形，装配时需进行定位焊，焊件越长，臂厚越大，定位焊缝越厚越长。定位焊是指为确保焊前部件的相互位置，防止部件倾倒进行了定位焊。因定位焊焊道短，冷却速度快，焊接热影响区易产生淬硬组织，从而形成冷裂纹。当定位焊缝过厚时，连接处易产生冷裂纹。为避免为防止上述情况的发生，应注意定位焊缝不得太厚，否则必须对连接处进行修磨。
探头在各个不同位置检测裂纹缺陷时，显示屏上会呈一个参差不齐的回波，探头移动时，回波幅度显示很不规则的起伏状态；或者显示屏上显示脉冲包络呈钟形的一些列连续信号（有很多小波峰）。探头移动时，每个小波峰也在脉冲包络中移动，波幅由零逐渐升到最大值，然后波幅又下降到零，信号波幅起伏较大。
3结束语
超声波检测对未熔合、裂纹有很高的灵敏度和可靠性，对定位焊产生的小裂纹可能会与其它缺陷混淆，不易判断，也有可能漏检，要引起重视。根据焊接工艺、焊接场所、焊接人员的技术水平，在超声波检测的基础上，在辅以射线检测作为补充检测，会有不错的效果。
参考文献
1.JB/T 4730.1～4730.6-2005《承压设备无损检测》
超声波焊接范文4
在对钢结构件T形接头焊缝进行超声波检测过程中,一般采用三种检测方法,笔者进行了比较,并总结出较好的超声波探伤方法,供参考。
1超声波检测在钢结构焊缝中的运用
钢结构中的立柱、Z字形大梁和吊车梁的材料一般为Q235A16Mn钢,翼板厚度一般为12 ~24mm,腹板厚度t一般为6~14mm,钢结构件的长度不等。T形接头焊缝大部分采用手工电弧焊与埋弧焊，一般结构焊脚尺寸定为腹板的t/4,重级工作制和超重量>50t的中级工作制吊车梁腹板与翼缘的焊脚尺寸为t/2,且≯10mm。
GB 50205将焊缝质量等级分为一、二、三级。一、二级焊缝需要进行焊缝内部缺陷检测,应符合GB 11345标准对应的，级质量等级。超声波检测等级采用B级。探伤比例分别为100%和20%(按每条焊缝长度的百分数计且≮200mm)。原则上采用斜探头在焊缝单面两侧对整个焊缝截面进行探测,以防二维(片状)缺陷漏检。超声波探伤仅适用于全熔透焊缝。
1.1在翼板上用直探头检测角焊缝由于在翼板上探伤时看不到焊缝(图1),必须以翼板边缘为准找出焊缝中心,画出一条基准线。采用5N10,5N12窄脉冲直探头,扫描比例为1∶1,使Ф2mm平底孔当量不漏检,利用钢板大平底来调整探伤灵敏度(因窄脉冲探头对近场区有较高的分辨力),在此灵敏度下层状撕裂很容易探出。但只能探测角焊缝中部的缺陷,因为角焊缝的斜面和超声波扩散角使反射波杂乱,缺陷波难以判断;再者由于焊接过程钢结构件发生扭曲变形和翼板产生弯曲现象,至使在翼板上画出的基准也发生变化,因此采用直探头探伤较麻烦,一定情况下存在漏检。
1.2在翼板外侧用斜探头探伤
由于看不见角焊缝,须以翼板边缘为基准或在翼板上以腹板厚度1/2处为准画一条基准线来确定斜探头位置。因为钢结构件在焊接过程中会出现扭曲变形和翼板弯曲,使画出的基准线也发生变化,因此易对反射波产生误判。如以此基准线确定斜探头位置就不准确了,难以判断腹板背面角焊缝中缺陷位置。故不宜采用该方法探伤。
1.3在腹板上进行超声波检测
与平板对接焊缝探伤相似,腹板在焊接后基本平整,对缺陷定位没有多大影响,探伤时能观察到T形焊缝,对缺陷的大小及性质能作出较准确的判断。根据GB 50205标准要求和GB 11345标准第7.2.2款B级规定“原则上采用一种角度探头在焊缝的单面双侧进行检验,对整个焊缝截面进行探测……受几何条件的限制可在焊缝的双面单侧采用两种角度探伤进行探伤……”,由于钢结构件T形焊缝探伤受几何条件的限制,在腹板上检测时可采用两种角度探头在双面单侧进行检测,整个焊缝截面都能查到,确保焊接质量。
1.4对比试块
根据钢结构件腹板不同厚度,制作一套厚度不同的对比试块。对比试块材料应与被检钢结构件腹板一致,其尺寸参数如表2和图2所示。
2超声波探伤条件的选择
选用A型脉冲反射式超声波探伤仪,要求仪器性能指标符合ZBY 84标准规定。因为腹板较薄,因此还要求仪器有较好抑制近场区杂波的能力。探伤中采用单斜探头直接接触法,根据腹板厚度选择K2,K2.5探头。时基线按水平比例1∶1调节。灵敏度按GB 11345标准规定调整。探伤时,斜探头在焊缝腹板侧作锯齿形扫查,同时在移动中作10°~15°转动,间距不大于晶片尺寸。
3距离-波幅曲线的制作
按GB 11345标准,首先用CSK-IB试块校核仪器和探头参数。用RB试块作出时基线,调整好灵敏度。再在对比试块上用1mm横通孔作反射体确定被测试件声程与水平距离,根据不同声程作出距离-波幅曲线。该曲线增加6dB作出判废线,降低6dB作出测长线,中间的距离-波幅曲线为定量线(图3),该曲线适用于8~14mm厚腹板T形接头焊缝探伤,所用灵敏度按GB 11345标准选取。
4钢结构件T形接头实际探伤
GB 11345标准适用于母材厚度≮8mm的铁素体类钢全焊透熔化焊对接焊缝脉冲反射法手工超声波检验,在钢结构件生产过程中,腹板厚6~14mm的T形接头焊缝采用上述实用距离-波幅曲线时缺陷检出灵敏度高,制作的对比试块采用1mm横通孔比标准RB试块3mm横通孔灵敏度高,所以实际探伤要求比GB 11345标准严格,完全能满足GB50205的要求。根据腹板厚度,一般选择K2或K2.5探头,在腹板单面作一次反射法探伤。如腹板厚为8mm的T形接头,由于钢板较薄,焊缝宽度较窄,实际探伤中底波与缺陷波间距小,难以分辨,采用上述对比试块分别作出8,10,12和14mm曲线,再校核仪器,探伤过程中就都能查出缺陷当量。为保证超声波束扫查到整个焊缝截面,还要选择另一K1斜探头,在翼板外侧作一次反射法探伤。这样可满足GB 11345标准B级检验等级规定的两种不同角度探伤要求。腹板厚度为6mm时虽不符合GB 11345标准范围要求,也可参照该方法探伤,也能保证钢结构T形接头焊缝质量。
图3 实用距离-波幅曲线
5T形接头焊缝超声波探伤特点
(1)在钢结构焊缝超声波检测中,由于腹板较薄,焊缝较窄,往往会导致误判,所以需要精确的确定声程距离且根据水平位置明确深度,或用油手轻轻拍打焊缝边缘看反射波是否跳动来全面判断。
(2)当用两种角度探头探伤时,为使超声波束与缺陷垂直,应选择K值较大的探头,一般常选用K2或K2.5探头,以便能检出焊缝中大多数缺陷。
(3)选用先进的超声波探伤仪(如友联360型或CTS-2000型),它们能存取不同的距离-波幅曲线,在使用过程中随时调用,方便探伤。
6结束语
(1)钢结构T形接头焊缝超声检测选择符合实际的探伤方法,能确保检验质量,改善工作效率。
(2)采用被检材料制作对比试块,省去各种耦合补偿。采用实测法制作的距离-波幅曲线探伤,缺陷定量准确。
超声波焊接范文5
【关键词】超声波检测；横向裂纹；扫查方式
钢结构在现代工业中占有重要地位，更是海洋石油行业重要的基础设施，在国民经济和社会发展中起到十分重要的作用。钢结构在建造焊接过程中受到各种因素的影响，难免产生各种缺陷，甚至是裂纹等危害性较大的缺陷，若在建造过程中不及时发现并将其移除，将可能发生重大突发事件，甚至危及生命安全。因此，无损检测在建造环节中尤为重要，目前常用的无损检测方法有：射线检测、超声波检测、磁粉检测、渗透检测等，而超声波检测由于其效率高、灵敏度高、无辐射无污染等优点，在海洋钢结构的建造中得到广泛的应用。
1 超声波检测基础
超声检测是指超声波与工件相互作用，就反射、透射和散射波进行研究，对工件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，并进而对其特定应用性进行评价的技术。
1.1 超声波检测原理
利用超声波对材料中的宏观缺陷进行探测，依据的是超声波在材料中传播时的一些特性，如：声波在通过材料时能量会有损失，在遇到两种介质的分界时，会发生反射等等，其工作原理是：
1）用某种方式向被检试件中引入或激励超声波；
2）超声波在试件中传播并与其中的物体相互作用，其传播的方向或特征会被改变；
3）改变后的超声波又通过检测设备被检测到，并可对其处理和分析；
4）根据接收的超声波的特征评估试件本身及其内部存在的缺陷特征。
通常用以发现缺陷并对缺陷进行评估的基本信息为：
1）来自材料内部各种不连续的反射信号的存在及其幅值；
2）入射信号与接收信号之间的传播时间；
3）声波通过材料以后能量的衰减。
图1 超声检测示意图
1.2 超声波检测的优点和局限性
1.2.1 优点
与其他无损检测方法相比，超声检测方法的主要优点有：
（1）适用于金属、非金属、复合材料等多种材料的无损评价。
（2）穿透能力强，可对较大厚度范围的试件内部缺陷进行检测，可进行整个试件体积的扫查。
（3）灵敏度高，可检测到材料内部很小的缺陷。
（4）可较准确的测出缺陷的深度位置，这在很多情况下世十分必要的。
（5）设备轻便，对人体和环境无害，可作现场检测。
1.2.2 局限性
（1）由于纵波脉冲反射法存在盲区，和缺陷取向对检测灵敏度的影响，对位于表面和近表面的某些缺陷常常难以检测。
（2）试件形状的复杂性，如不规则形状，小曲率半径等，对超声波检测的课实施性有较大影响。
（3）材料的某些内部结构，如晶粒度，非均匀性等，会使灵敏度和信噪比变差。
2 横向裂纹检验
横向裂纹不仅给生产带来困难，而且可能带来灾难性的事故。裂纹焊接中最危险的缺陷之一，他严重削弱了工件的承载能力和腐蚀能力，即使不太严重的裂纹，由于使用过程中造成应力集中，成为各种断裂的断裂源。正因为裂纹有如此大的危害性，像JB/T 4730， GB 11345，AWS D1.1， API RP 2X等国内外各大标准中都有“裂纹不可接受”等类似描述。而超声波检测对缺陷性质判定没有射线检测直观，如果检测方法不当等原因造成横向裂纹的漏检或误判，其都有不良结果：若把其他缺陷判为横向裂纹造成不必要的返修，进而影响材料韧性等性能；把裂纹判为点状缺陷放过，则工程就存在较大的安全隐患。所以正确选择探测方法和对回波特性分析，对横向裂纹的超声波检测尤为重要。
2.1 探头角度的选择
纵波直探头：横向裂纹属面状缺陷，一般和探测面垂直，而0°直探头适用于发现与探测面平行的缺陷，所以直探头不能有效的探测出横向裂纹。
横波斜探头：对同一缺陷，70°和60°探头声程较大，声波能量由于被吸收和散射造成衰减严重，尤其只在检测母材厚度较大的焊缝时，回波高度较低，对发现缺陷波和波形分析不利，进而影响是否为横向裂纹的判定。而45°探头具有声束集中、声程短衰减小，声压往复透射率高的特点，所以选用45°探头具有良好的效果。图2是70°，60°和45°探头在相同的基准灵敏度的前提下，对同一横向裂纹的回波比较：
（a）70°探头回波 （b）60°探头回波
（c）45°探头回波
图2 70°，60°和45°探头对同一横向裂纹的回波
2.2 横向裂纹的扫查
图3 焊缝UT扫查方式平面图
常见的焊接缺陷（如夹渣、未熔合、未焊透等）大多与焊缝轴线平行或接行，或以点状形式存在，针对这种情况，综合使用图3中的方式A、方式B和方式C即可，但该三种扫查方式对横向裂纹等与焊缝轴线垂直（与声束方向平行）的横向缺陷无回波显示，即无法被检出。为能有效探出焊缝横向裂纹应尽可能使声束尽可能平行于焊缝。可用如下几种扫查方式探测横向裂纹：
2.2.1 骑缝扫查
如果焊缝较平滑或焊缝加强高已经打磨处理，探头“骑”在焊缝上探测是检查横向裂纹的极为有效的方法，可采用在焊缝上直接扫查的方式，如图3方式D所示。
2.2.2 斜平行扫查
若焊缝表面较为粗糙且不宜进行打磨处理，为探测出焊缝中的横向裂纹，可用探头与焊缝轴线成一个小角度或以平行于焊缝轴线方向移动扫查，如图3方式E所示。
2.2.3 用双探头横跨焊缝扫查法
将两个斜探头放在焊缝两侧，组成一发一收装置，此时若焊缝中有横向裂纹，发射的超声波经反射后会被接收探头接收从而检出缺陷，如图4所示。
图4 双探头横跨焊缝扫查法
该三种方法各有特点，斜平行扫查操作简单、效率高、焊缝无需处理、耦合较好，但由于声束方向与裂纹不能完全垂直而造成灵敏度不高；双探头横跨焊缝扫查法操作精度要求高困难大、效率不高；骑缝扫查对焊缝表面要求较高，对埋弧焊或其他焊接方法但焊缝表面进过处理的焊缝，表面相对较平滑，能够有效的耦合，该方法较为直接，且效率高，灵敏度高，所以在很多情况下“骑缝扫查”是首选。
2.3 扫查灵敏度
按照各项目业主所规定的标准调节。
3 横向裂纹的判别
根据形状，我们把缺陷分为点状缺陷、线状缺陷和面状缺陷（裂纹、未熔合）。显然，反射体形状不同，超声波反射特性必然存在一定的差异，反过来，通过分析反射波、缺陷位置、焊接工艺等信息，就可以推测缺陷的性质。
横向裂纹具有较强的方向性，当声束与裂纹垂直时，回波高度较大，波峰尖锐，探头转动时，声束与裂纹角度变化，声束能量被大量反射至其他位置而无法被探头接收，回波高度急剧下降，这一特性是判定横向裂纹的主要依据。
检测过程中横向裂纹的判别可以按以下步骤：
1）在扫查灵敏度下将探头放在的焊缝缝上扫查（参考2.2节扫查方式）；
2）发现横向显示后，找到最高波，确定是否为缺陷回波；
3）定缺陷回波后，定出缺陷的具置，并在焊缝上做出标记；
4）探头围绕缺陷位置做环绕扫查（如图5所示）；
图5 环绕扫查示意图 图6 动态波形图1
环绕扫查时回波高度基本相同，变化幅值不大，其动态波形如图6所示，则可以判定其为点状缺陷；若环绕扫查时其动态波形如图7或图8所示，结合静态波形，可判断为横向裂纹，在条件允许的情况下可用同样的方法到焊缝背面扫查确认。
图7 动态波形图2 图8 动态波形图3
5）若条件允许可打磨到裂纹深度，借助磁粉检验（MT）进一步验证。
图9 横向裂纹MT验证
4 结论
超声波探伤是检出焊缝横向裂纹的有效手段，尤其是厚壁焊缝，射线检测灵敏度下降，难以发现其中的横向裂纹。用超声波检测方法，选择正确的参数、合适的扫查方式，掌握横向裂纹的静态和动态波形特点，能够有效的判别横向裂纹，这已举措已经在海洋石油工程的各个项目中得到应用，并多次准确成功检测出横向裂纹，保证了多项工程质量。
【参考文献】
[1]API RP 2X-2004 海上结构制造超声检测和磁粉检测推荐作法及无损检测人员技术资格鉴定指南[S].
[2]郑晖，林树青.超声检测[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2008.
超声波焊接范文6
[关键词]奥氏体不锈钢；焊缝；超声波探伤
中图分类号：TF764+.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）44-0014-01
奥氏体不锈钢的生产与应用在不锈钢行业中占据较大的比重，其在不锈钢生产中将近占到70%的市场。随着奥氏体不锈钢的应用发展，其在焊缝方面需达到高质量的状态，充分利用超声波探伤的方法，优化奥氏体不锈钢的焊缝连接。目前，超声波探伤在焊缝中的应用，得到很大的推进，不仅提高奥氏体不锈钢的焊接质量，而且保障其在不锈钢市场中的地位。
一、超声波在奥氏体焊接组织中的表现
奥氏体不锈钢中的奥氏体组织，以顺序性的晶粒存在，其在焊接中对超声波的探伤有明显的反应。由于奥氏体焊接组织呈现均匀的分布，所以超声波探伤时不会发生太大的散射，具有稳定的检测结果，实际超声波在奥氏体焊接组织中，利用了各向异性的特性，在超声波中得出较大波长[1]。超声波探测在奥氏体焊接组织中，同样利用了散射原理，通过波的散射研究超声波的各个特性，如果奥氏体焊接组织内的晶粒散射后的波长接近超声波的10/1时，表明此类结构已经发生明显的散射。奥氏体焊接组织本身具有很强的散射能力，再加上焊接处的影响，有可能干扰奥氏体不锈钢的整体性，如果采用超声波探伤，则会引起较大的波形散射，最终超声波探伤发出的信号会被埋没，进而影响到探伤的结果。
由此可见：超声波在奥氏体焊接组织中存在一定的应用难度，有可能出现多种探伤结果，其中也包含虚假缺陷，大部分奥氏体焊接组织采取超声波探伤时，都有很大的可能出现漏检区域，当漏检的奥氏体不锈钢应用到实际中时，就会存在极大的风险隐患，所以超声波探伤的方法需要结合奥氏体不锈钢焊缝的实际情况，按照实际设计出超声波探伤的试验，探测出奥氏体焊接组织最真实的信息。
二、超声波探伤在奥氏体焊接中的应用
奥氏体不锈钢在初期阶段的设计，焊缝部分的超声波存在较大的差别，直接影响到超声波扫描的速度。后期发展中，奥氏体不锈钢磨合焊缝，一方面避免产生焊缝影响，另一方面提高超声波探伤的扫描速度。针对奥氏体不锈钢焊缝应用超声波探伤的方法做如下分析：
1、超声波探伤的衰减试验
在奥氏体不锈钢焊缝和母材上分别进行超声波探伤衰减试验，可以选用不同规格的探头[2]。得出的试验结果为：（1）超声波在不同厚度的奥氏体不锈钢焊缝处表现出的衰减比率为64：30，其中64次的超声波属于衰减情况，而30次没有变化，由此证明超声波经过奥氏体不锈钢焊缝时，不一定具有正相关的衰减情况；（2）测定94次超声波探伤，其中93组基本符合超声波探测的使用标准，另外一组虽然具备衰减的表现，但是不能够成为影响超声波探伤测试的条件。
2、超声波探伤方法的应用
奥氏体不锈钢焊缝应用超声波探伤的方法比较复杂，先确定奥氏体不锈钢焊缝测试的试块材料，根据材料位置调整超声波探伤，实现1：1定位，再校正超声波探伤的位置。超声波探伤应用时需要重点调节测量的速度，因为有关数据资料显示，奥氏体不锈钢焊缝与母体探伤时，超声波的速度受到影响，为规避试验中的误差，需要适度调节速度，待速度稳定后进入下一个试验阶段。着重分析超声波探伤方法的应用，如：（1）先将超声波通过母材，获取标准的波动曲线，然后再进行一次超声波探测，主要是获取奥氏体不锈钢焊缝处的波形，比对两张波形图，分析超声波的衰减量，超声波探测的灵敏度受到不锈钢厚度的影响，需以评定线为标准，验证奥氏体不锈钢的焊缝；（2）通过不锈钢试块和得出的波形，实行焊缝探伤，选取割槽、横孔两种表现做为探伤的对比，超声波探伤的结果表明，试块与割槽两者的厚度差距在0.5-1.3毫米之间，具有可比性，超声波在试块、割槽与横孔处均表现出了不同的波形，能够在超声波的作用下确定探伤的位置。
3、超声波探伤方法的分析
试验结果中表示，超声波探伤方法受到奥氏体不锈钢焊缝处质量分级的影响，分析基于质量分级超声波探伤的方法[3]。针对奥氏体不锈钢采取横波测试，探头的频率选择为5MHz，运用水平1：1的探伤基线，得出焊接接头质量分级的结果，如下表1。
三、基于超声波探伤的奥氏体焊接实例
选取3mm≤δ≤10mm的奥氏体不锈钢样本，进行超声波探伤的实际应用，检测出所有的焊接缺陷。
1、实物检测
奥氏体不锈钢样本的超声波探伤分三组进行，分析实物检测的结果。如：（1）样本规格为Ф240×5，波高在Ⅲ区域，指示长度为20mm，表明样本焊接处的根部未融合，缺陷长度大约是18mm；（2）样本规格为Ф420×4，波高在Ⅲ区，分为环缝指示长度26mm和纵缝指示长度18mm，属于丁字口部分焊缝没有透实；（3）样本规格为Ф600×4，波高在Ⅲ区，指示长度为全长，焊缝根部均为焊透。
2、结果分析
奥氏体不锈钢焊缝的样本，第三个样本属于筒节纵缝，当超声波探伤时，在两侧会出现明显的波形反射，分别分布在焊缝的中线上方2mm处和下方3mm处，可以判断为缺陷波；第一和第二个样本的超声波探伤与起初焊缝的评定结果一致，没有出现不同点[4]。因此，根据奥氏体不锈钢焊缝应用超声波的方法，可以得出以下几点结论，如：（1）站在安全使用的角度分析，奥氏体不锈钢焊缝探测，最好选用横波探伤的方法，此类探伤方法能够准确的检测出不锈钢焊接中存在的裂纹，以免影响奥氏体不锈钢的安全应用；（2）超声波探伤中有可能出现遗漏点，演化成更大的焊接缺陷，此类遗漏集中于圆形缺陷上，虽然其不易被超声波探伤发现，但是其在应用中不会构成太大的安全威胁；（3）超声波探伤在奥氏体不锈钢焊缝应用中的实用性较强，适当调节超声波探测的方式即可提高试验水平。
结束语
超声波探伤在奥氏体不锈钢焊缝中起到重要的作用，明确探测中奥氏体不锈钢潜在的质量缺陷。奥氏体不锈钢焊缝在超声波探伤方法的应用下，体现出更加高效的质量保障，有利于提升此类不锈钢的应用水平。超声波探伤方法应用后，不锈钢内的奥氏体组织具备完整、连接的优势，能够稳定奥氏体不锈钢在市场中的应用。
参考文献
[1] 江斌.奥氏体不锈钢焊缝超声波探伤方法[J].东方电机，2012，（03）：78-80.
[2] 郑中兴.奥氏体不锈钢焊缝的超声探伤方法[J].无损探伤，2011，（04）：18-20.
