对接焊缝超声波探伤中的伪缺陷回波分析

对接焊缝超声波探伤中的伪缺陷回波分析

李向阳

（山西华视金属检测技术有限公司山西太原030009）

摘要：在对接焊缝超声波检测时，由于焊缝结构的影响，导致仪器会检测到干扰回拨，干扰回拨就是一种伪缺陷波，伪缺陷波会对超声检测的缺陷识别造成误导，从而影响超声检测的准确性。本文通过分析由焊缝结构引起的伪缺陷回波的成因及识别方法，以便在超声波探伤时对回波有更准确的评判。

关键词：无损检测；超声波探伤；干扰回拨；伪缺陷回波

1.引言

超声波探伤的目的是检测焊缝缺陷，并对焊缝缺陷进行准确的定位、定性及定量。在对接焊缝超声波探伤过程中，当有缺陷存在时，超声波探伤仪观察区域会出现缺陷回波，但是在检测过程中没有缺陷时，也能观察到回波，这就是由焊缝结构等原因导致的伪缺陷波，通过分析回波的产生位置和特征，对回波进行识别和区分，确定哪些是真正的缺陷波，哪些是伪缺陷波，以提高超声检测的缺陷检出率和缺陷评价准确性。

2．伪缺陷回波的成因

在对接焊缝超声波检测过程中，经常会遇到由焊缝结构、仪器、探头以及耦合不良等因素引起的反射回波，这些观察到的反射回波不是焊缝内部缺陷引起的真实缺陷反射波。这种波形称为干扰回波或者伪缺陷波。在诸多伪缺陷波中，由焊缝结构所引起的伪缺陷波是超声波探伤中最常见的。本文总结了对接焊缝超声波探伤过程中常见的几种由焊缝结构引起的伪缺陷波的分析与判断方法，力图通过对这几种常见的伪缺陷波产生原因及波型特征的分析，加深操作者对其特征的认识与掌握，以便简捷地排除其干扰，准确地判定缺陷，并能对其它类型的干扰回波做出正确的分析与判断。

3.伪缺陷回波的种类

3.1焊缝表面沟槽反射波：在厚壁管多道焊的焊缝表面会形成一道道沟槽。当超声波检测扫查到沟槽时，会引起沟槽反射。沟槽反射的特点是，在沟槽的一侧检测时，回波稍高，另一侧回波低，或者没有回波，见图1。如果用蘸有油的手指在沟槽处轻拍，回波会上下跳动。根据回波信号显示的深度和水平位置，可以判断该回波信号的位置与沟槽实际位置相符，所以此回波信号是焊道之间的沟槽所引起的伪缺陷回波。

自动焊沟槽大小比较规则、深浅比较均匀，当出现沟槽反射波时沿焊缝水平方向移动探头，可以持续观察到回波；手工焊的沟槽大小不规则、深浅不太均匀，沟槽反射波的出现没有规律。因此，后者比前者更难识别和确认，当发现疑似波是要两侧检测，仔细对照，是否符合沟槽反射波的特征。

3.2咬边反射波：由于焊接参数选择不当，或操作方法不正确，沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷造成的回波。咬边反射的特点是在A、B两个位置都能检测到反射回波，反射波的位置通过仪器换算以后应与咬边所处位置相同，见图2。咬边一般有一定长度，将探头按焊缝平行方向移动时，此回波水平深度基本不变，但反射回波的波幅变化剧烈。

3.3焊缝上下错位引起的反射波：由于焊缝上下焊偏或者坡口不对称。焊缝上下错位反射波的特点是，在一侧探伤时，由于反射回波的位置确定在焊缝处，所以焊缝错位引起的反射波很像焊缝内的缺陷，当探头移到另一侧探伤时，在一次波前沿没有反射波或测得探头的水平距离是焊缝的母材上，见图3。

3.4主声束轴线的焊角回波：超声检测主声束焊角回波的产生原因主要是因为焊道轮廓法线方向与超声波主声束入射方向相同或相近，使得部分声能沿原路返回探头，在显示屏上出现回波，见图4。

图4所示，当焊接时焊缝余高过大，就会引起焊缝与母材之间的突变过渡，当使用某一规格K值的探头检测时，如果声波主声束入射方向与焊道轮廓法线相同或相近，则会产生焊角回波。凹面能使反射更加聚焦，所以焊缝余高越大，对应的反射声能越集中，反射回波越强。对焊道余高进行打磨，再检测时能发现反射回波强度在降低。只有远离探头一侧的焊角能产生焊角回波，并且根据回波在示波屏的位置，计算出反射体的水平距离和深度位置，应与焊角实际位置相符。一般情况下，一次波发现的焊角回波应等于或小于母材厚度，二次波发现的焊角回波深度应等于或大于二倍母材厚度。

3.5扩散声束的变角回波：扩散声束变角回波产生的原因是探头下扩散角内的某一声束的方向与焊缝表面的轮廓法线夹角较小，见图5。因而此声束的反射回波为探头接收到的最高波，按照仪器面板得到的回波数据计算时，是按照主声束声程计算，则计算结果为反射回波在焊缝内部，按照常规判断会定性为未融合或者母材缺陷。当拍打焊缝表面时波幅变化不明显，对焊缝表面进行打磨时，波幅会逐渐降低直至最后消失，表明此反射回波是伪缺陷波。

对于探头主声束下扩散角反射，无论哪种规格斜探头，都可能存在，但究竟是否出现及其强弱主要决定于有效反射面的大小、方向、形状和光洁度等。工件厚度越大、探头角度越大，则下扩散角反射越明显。

4..结论

1.对在观察范围内出现的所有波形都要进行全面分析与判断。

2.对于各种反射波形要全面准确的分析它的特征，对于每种伪缺陷波形都有它的特征，判断一种伪缺陷波形，它应该符合与之对应的所有特征，不能仅凭一、两个特征确定伪缺陷波，也不能出现与之矛盾的特征。在分析的时候伪缺陷波可能具有缺陷波的某些特征，但是一定会有和缺陷波矛盾的特征，要注意仔细识别，把特征逐一对照。

3.合理选择和使用仪器、探头、耦合剂等，探伤前了解焊缝结构，焊缝两侧检测、使用不同角度探头，拍打焊缝相应部位等都是鉴别伪缺陷的有效方法。

参考文献：

[1].吴玉杰；对接焊缝超声波探伤中焊角干扰回波的判断[J]；电力建设；2007年06期

[2].雒里柯；对接焊缝超声波探伤中干扰回波的识别[J]；无损探伤；1997年04期