本站原创摘 要超声波探伤对于确保焊接质量有积极效果.本次介绍了焊接质量检测与超声波探伤原理,结合实例分析了超声波探伤在焊接质量检测中的应用,希望能为焊接质量检测提供参考.
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2MHZ～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.