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| 金屬焊縫缺陷的超聲檢測(cè)方法對(duì)比分析 |
| 發(fā)表時(shí)間：2025/7/28 15:56:20 訪問(wèn)次數(shù)：368 |
摘要：超聲波檢測(cè)技術(shù)基于超聲波在金屬材料中傳播的原理，通過(guò)發(fā)射超聲波脈沖并接收反射回來(lái)的信號(hào)來(lái)檢測(cè) 焊縫中的缺陷，這些反射信號(hào)可以提供有關(guān)焊縫內(nèi)部結(jié)構(gòu)和缺陷的信息，例如裂紋、氣孔、夾渣等。
關(guān)鍵詞：金屬焊縫；缺陷；超聲檢測(cè)；方法；分析
引言：金屬焊接是構(gòu)件連接中最常見(jiàn)的方法之一。為了確保焊縫質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的安全可靠，對(duì)焊縫進(jìn)行超聲檢測(cè)變 得至關(guān)重要。通過(guò)超聲檢測(cè)，可以盡早發(fā)現(xiàn)并修復(fù)焊接缺陷，避免潛在的結(jié)構(gòu)失效風(fēng)險(xiǎn)。
1.分析金屬焊縫缺陷
1.1根據(jù)缺陷特征分析缺陷性質(zhì)
缺陷的形狀包括線狀、圓形、橢圓形、不規(guī)則形等，而缺陷的大小通常涉及缺陷在被檢材料中的直徑、寬度、深 度或長(zhǎng)度等尺寸。缺陷的密集程度描述了焊縫中缺陷的數(shù)量和分布密度。在探測(cè)平面形缺陷時(shí)，多個(gè)方向或角度進(jìn)行 掃描和測(cè)量會(huì)導(dǎo)致缺陷回波高度出現(xiàn)顯著差異。當(dāng)超聲波垂直于缺陷表面?zhèn)鞑r(shí)，會(huì)遇到較少的阻擋并更容易穿透缺 陷，在這個(gè)方向上，缺陷回波的幅度通常較高；當(dāng)超聲波平行于缺陷表面?zhèn)鞑r(shí)，會(huì)遇到更多的阻擋和反射，并且只 有一部分超聲波能夠進(jìn)入缺陷內(nèi)部，在這個(gè)方向上缺陷回波的幅度通常較低。對(duì)于點(diǎn)狀缺陷，如氣孔、小夾渣等，超 聲波會(huì)穿過(guò)缺陷，在其周?chē)纬梢粋�(gè)強(qiáng)回波信號(hào)，無(wú)論超聲波傳播方向如何，點(diǎn)狀缺陷的回波信號(hào)在不同方向上并沒(méi) 有明顯變化。此外，當(dāng)超聲波傳播到密集型缺陷區(qū)域時(shí)，由于缺陷之間距離較近，超聲波會(huì)在各個(gè)缺陷之間發(fā)生多次 散射和反射，導(dǎo)致缺陷回波在不同方向上的幅度和形態(tài)類(lèi)似。
1.2根據(jù)缺陷波形分析缺陷性質(zhì)
聲阻抗是指聲波在兩種介質(zhì)之間傳播時(shí)遇到的阻力或阻礙程度。當(dāng)超聲波從一個(gè)介質(zhì)傳播到另一個(gè)介質(zhì)時(shí)，如果 兩個(gè)介質(zhì)的聲阻抗不同，超聲波就會(huì)產(chǎn)生反射和折射。在白點(diǎn)、氣孔等內(nèi)含氣體缺陷的情況下，由于氣體的密度和聲 速都比固體材料要小，因此聲阻抗也會(huì)相應(yīng)地減小。當(dāng)超聲波從固體材料傳播到缺陷中的氣體時(shí)，由于聲阻抗差異較 大，超聲波會(huì)產(chǎn)生明顯的反射，并形成明顯的回波信號(hào)。對(duì)于氣孔這樣的缺陷，其表面較為平滑，超聲波遇到氣孔界 面時(shí)會(huì)發(fā)生明顯的反射，由于聲能在平滑界面上的反射比較完全，形成了清晰的回波信號(hào)，因此反射回波具有較高的 幅度，并且波形會(huì)呈現(xiàn)陡直尖銳的特點(diǎn)。相比之下，當(dāng)超聲波遇到夾渣界面時(shí)，一部分聲能會(huì)透射或被吸收，并進(jìn)入 夾渣層，這些聲能在夾渣層內(nèi)部發(fā)生多次反射，形成了多個(gè)回波信號(hào)，因此，當(dāng)超聲波遇到夾渣缺陷時(shí)，夾渣會(huì)對(duì)超 聲波的傳播路徑產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致反射信號(hào)發(fā)生多次反射和衍射，這些多次反射和衍射會(huì)導(dǎo)致回波信號(hào)的波形變得復(fù)
雜，并且在時(shí)間軸上呈現(xiàn)出鋸齒狀的特征。超聲波在傳播過(guò)程中只與單個(gè)缺陷相互作用，因此每個(gè)缺陷都會(huì)產(chǎn)生一個(gè) 明確的回波信號(hào)，并且它們之間通常不會(huì)有明顯的干擾；對(duì)于密集缺陷，由于多個(gè)缺陷同時(shí)存在，它們的回波信號(hào)可 能會(huì)交叉重疊，這種情況下，回波信號(hào)變得雜亂，難以清晰地區(qū)分每個(gè)缺陷所產(chǎn)生的回波。
2.分析金屬焊縫缺陷的超聲檢測(cè)方法優(yōu)化措施
2.1選擇合理的探頭型號(hào)
較高頻率的超聲波可以更好地檢測(cè)到較淺的缺陷，但穿透能力相對(duì)較弱。而較低頻率的超聲波可以達(dá)到較大的穿 透深度，但分辨率可能較低。通常在2MHz-5MHz范圍內(nèi)選擇較低的檢測(cè)頻率，探頭折射角度應(yīng)根據(jù)材料厚度、焊縫 坡口樣式進(jìn)行選擇。
2.2選用合適的耦合劑
耦合劑通過(guò)填充空氣間隙，能夠有效地將超聲波能量傳遞到被檢測(cè)物體上，并減少能量在傳播過(guò)程中的損失，提 高聲強(qiáng)透射率。在進(jìn)行耦合劑選擇時(shí)，需綜合考慮被測(cè)物體的特性、檢測(cè)要求和實(shí)際應(yīng)用條件，常用的耦合劑有機(jī)
油、化學(xué)漿糊等。
2.3距離波幅（dB）曲線的繪制
采用CSK-3A試塊進(jìn)行距離波幅曲線的繪制，首先移動(dòng)探頭找到孔深為10mm的最高回波，并將A閘門(mén)套住此
波，按“+”鍵，使標(biāo)定點(diǎn)增加為“1”；然后移動(dòng)探頭找到孔深為20mm的最高回波，按A閘門(mén)套住此波，按“+” 鍵，使標(biāo)定點(diǎn)增加為“2”；根據(jù)探傷需要，可以繼續(xù)進(jìn)行不同孔深標(biāo)定點(diǎn)的標(biāo)定，使標(biāo)定點(diǎn)的數(shù)量增加以滿足不同 檢測(cè)的需要；最后輸入標(biāo)準(zhǔn)和補(bǔ)償在DAC2菜單上，將判廢線偏移量設(shè)置為+5dB，定量線偏移量設(shè)置為-3dB，評(píng)定 線偏移量設(shè)置為-9dB。
2.4焊縫內(nèi)部缺陷的掃查
在焊接部位的外觀質(zhì)量符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)和要求且焊縫完全固化和穩(wěn)定后，才能進(jìn)行焊縫的掃查工作，掃查可分為 初步掃查、精細(xì)掃查和復(fù)核掃查。一是初步掃查。為了滿足靈敏度要求，確保探頭與焊縫表面緊密接觸，并保持合適 的角度，應(yīng)將斜探頭置于焊縫的一側(cè)，垂直于焊縫長(zhǎng)度方向，沿著焊縫方向進(jìn)行先向上、再向下的重復(fù)掃查動(dòng)作。掃 查時(shí)應(yīng)保持相對(duì)穩(wěn)定的速度，不宜過(guò)快，為了確保掃查覆蓋整個(gè)檢測(cè)區(qū)域，掃查寬度應(yīng)不小于1.25P且每次來(lái)回掃查 應(yīng)重疊10%的探頭寬度。掃查過(guò)程中，熒光屏?xí)@示出聲波傳播的回波信號(hào)，如果在熒光屏顯示中發(fā)現(xiàn)有回波信號(hào)高 于評(píng)定線，則表明該位置可能存在缺陷或異常情況，應(yīng)及時(shí)對(duì)該位置進(jìn)行標(biāo)記，確保在接下來(lái)的精細(xì)掃查過(guò)程中能夠 準(zhǔn)確地找到該位置。二是精細(xì)掃查。在進(jìn)行焊縫精細(xì)掃查時(shí)，應(yīng)針對(duì)在初步掃查中所做的標(biāo)記進(jìn)行精細(xì)探測(cè)，將探頭 移動(dòng)至焊縫位置的前后和左右方向，觀察熒光屏上顯示的信號(hào)，如果信號(hào)與焊縫的位置、形狀和尺寸相符，則可能為 真實(shí)缺陷；如果信號(hào)位置與焊縫不一致，或者信號(hào)形狀不符合預(yù)期，則可能為偽顯示，在將所有偽顯示排除后，尋找 具有最高幅度的回波信號(hào)，并記錄該回波的幅度和詳細(xì)位置，通過(guò)使用端點(diǎn)峰值法，從缺陷反射信號(hào)的雙側(cè)斷點(diǎn)到信 號(hào)峰值的位置，求出距離差值并乘以標(biāo)準(zhǔn)脈沖寬度，可得到缺陷指示長(zhǎng)度，然后再進(jìn)行下一處標(biāo)記位置的精細(xì)掃查。 三是復(fù)核掃查。復(fù)核掃查是在初步掃查和精細(xì)掃查之后，針對(duì)異常或疑難反射回波進(jìn)行的一項(xiàng)掃查。復(fù)核掃查可以采 用多種方式進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證和確定缺陷。不同的檢測(cè)人員可能有不同的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)背景，他們的觀察和判斷可能會(huì)有 所不同。因此，如果針對(duì)焊縫的復(fù)核掃查結(jié)果存在疑義或不確定性，可以考慮由另一位熟練的檢測(cè)人員進(jìn)行第二次獨(dú) 立檢測(cè)。其次可以通過(guò)調(diào)整探頭的角度，改變焊縫中的探測(cè)視角或?qū)⒑缚p的掃查面從一個(gè)方向改變到另一個(gè)方向，從 而獲取不同的回波信號(hào)。另外，如果使用的是斜探頭進(jìn)行掃描，而異常回波信號(hào)仍然存在不確定性，可以嘗試使用直 探頭進(jìn)行掃描，直探頭可以提供更直接的聲束入射，有時(shí)能夠更清晰地檢測(cè)到異常信號(hào)。
總結(jié)：總而言之，超聲波檢測(cè)技術(shù)具有高靈敏度和高分辨率的特點(diǎn)，可以為焊縫檢測(cè)提供精確的檢測(cè)結(jié)果，并且 操作相對(duì)簡(jiǎn)便。在金屬焊縫檢測(cè)中，焊接是常見(jiàn)且重要的連接方式，通過(guò)超聲波對(duì)焊縫的檢測(cè)，工程技術(shù)人員可以深 入了解超聲波檢測(cè)在金屬焊縫無(wú)損檢測(cè)中的重要性和廣泛應(yīng)用價(jià)值，確保焊接連接的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的安全性。 |
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