焊接质量的超声波无损检测探析

焊接质量的超声波无损检测探析

孔明

西安三环科技开发总公司 陕西西安 710077

摘要：焊接质量直接关系到工程建设质量、安全，因而工程方面多会采取钢结构焊接，以此加强工程建设。所以，为保证工程建设的质量和安全，需要明确探伤方法、无损检测技术要求、应用过程需要注意的相关事项，合理使用经校准的仪器。联系具体状况进行裂纹检测、夹渣检测，进而切实提高焊接的质量。

关键词：焊接质量；超声波探伤；无损检测

1、超声波检测焊接质量的原理

超声波检测的原理是利用声波在焊接口的传播，通过回收声音的回波来判断焊接质量的一种检测方式。因为这种检测方式不会对工件造成破坏，且操作方式简单，所以很多焊接质量的检测都使用超声波检测方式进行，比如长距离输油管道的焊接质量检测、薄板铝合金的焊接质量检测、钢结构的焊接质量检测等。

超声波检测时声波在不同介质中传播的形式有所区别，我们知道声波在空气中衰减很快，这也是为什么我们说的话传不了很远。所以超声波检测需要使用油或者水作为介质，使声波通过介质传入被检工件，通过收集在介质中反射或者透射的声波，转换成在示波器中的波形显示，再通过波形的波长、反射时间等信息判断被检测材料是否存在焊接质量问题。

因为超声波探伤检测方式十分的方便、简单，而且检测后不会对被检材料产生任何影响，是一种方便快捷安全的检测方式，目前已经应用在各大领域。

2、超声波检测焊接质量的检测方法

2.1 穿透法

穿透法顾名思义就是通过声波的穿透来进行检测。通过声波发射设备对被检测物品发射脉冲波，脉冲波会持续作用在被检测物品上，然后在被检物品的另一边需要放置接收设备接收穿透过去的声波。穿透法是根据声波在不同介质中的传播特性不同来进行判断，原理相对简单，只需要将被检测物品放置在两个探头中间即可，两个探头一个发射一个接收，再通过示波器进行分析即可。

2.2 脉冲反射法

脉冲反射法相较于穿透法区别不大，穿透法是接收穿透被检测物品的脉冲波，脉冲反射法是接收作用于被检测物品的脉冲波的反射波。这种检测被检物品的方法还有个名称叫缺陷回波法。同样后续也需要通过仪器的分析才能进行判断。

2.3 共振法

共振法有些不一样，产生声波的位置在被检物品的内部，主要适应于管道等被检物品，因为声波波长是被检物品的固定整倍数时，发射出来的声波会产生共振，这时候通过仪器的检测能够确定被检物品是否存在焊接质量问题，同时能确定有质量问题的准确位置。

2.4 TOFD法

TOFD法相对来说更加的复杂。TOFD法需要在某个环境内布置多个探头，分别进行脉冲波的发射和接收。然后再将被检测的物品放置到这个环境中，所有的脉冲波在经过被检测物品时会产生穿透、反射、衍射等一系列的动作，通过对仪器对这些波形的分析，就能确定被检测物品的焊接质量以及出现焊接质量问题的位置。

TOFD法对于缺陷的检测更加全面和准确，相较前面几种方式更加可靠，对于焊接质量问题的走向并不敏感。所以该检测方法在比较重要的零部件检测中使用较多。

3、超声波检测的应用对策探讨

3.1 提高焊接质量方法

焊接中比较常见偏析问题、夹杂问题，焊接期间异种金属掺入/夹渣对焊接质量的影响非常大，而且会降低接头力学方面的性能、钢结构稳定性。与此同时，氮化物、氧化物及硫化物等，均会致使焊缝硬度增加，这时塑性及韧性下降，产生层状撕裂现象，而这也是钢结构质量受到威胁的基本原因，直接关系到工程的整体质量、安全问题。

针对此方面问题，应通过超声波检测技术处理，对焊接质量加以检测，这个过程按照焊接技术要求检测，然后循序渐进实行超声波探伤监测，如：钢结构查验规范结合钢结构工程施工质量验收标准执行。遵循焊接质量一级鉴定等级II级标准进行100%超声波探伤检测；如果为质量鉴定结果为二级、等级III级则建议实行20%超声波探伤检测；通过剖析技术需要进行探伤作业。相关需要注意事项：全熔透焊缝探伤期间，探伤份额、焊缝长度，均需按100%探伤检测处理，将探伤焊缝长度设置为200mm/200mm以上，部分焊缝探伤存在问题，需要在第一时间延伸对焊缝两端探伤的长度。经100%探伤情况观察发现，超声波探伤时机非常关键，如：低合金钢材应于焊接24h检测，碳素构造钢材需要在焊缝冷却、保持室温温度后探伤，并应该对工件接口状况加以检测。此外，需要注意的是母材厚度因素、坡口型式因素，以便降低对探伤构成的影响。

3.2 裂纹检测方法

裂纹检测，作为焊接质量超声波检测中的重点工作，对于裂纹回波高度提出了明确要求，不但需确保裂纹回波的高度、波幅宽度，而且需要注意多峰状况、探头平移反射波容易产生持续改变。如果探头转动裂纹波峰为上下错动的状态，裂纹为危险缺表现，对焊接接头强度影响较大，比较容易发生热应力集中状况，为导致结构断裂的主要原因。主要包括：热裂纹和冷裂纹，前者和焊接熔池冷却速度过快有关，所以会发生偏析状况无法确保焊缝受热保持均匀，引发拉应力所致热裂纹。因而，需降低钢材杂质含量、偏析程度，调整焊缝收缩自由度。冷裂纹的发生和焊接材料淬透性大有关，完成焊接冷却后受到拉力作用影响发生裂开问题。故而，在焊接前需作以预热处理，焊接后冷却降低焊接应力。此外，焊接操作应保持规范、按照顺序进行焊接，保证焊件应力达到相关标准，进而确保焊接的整体质量。

3.3 夹渣检测方法

夹渣检测对超声波检测的影响较大，条状夹渣回波信号、点状气孔比较差异较小，条状夹渣回波信号一般为锯齿状所以波幅较低。同时，条状夹渣波形常见树枝状、主峰边有其他小峰、探头平移波幅会发生一定变化，这就需要相关工作人员在检测的过程，以多角度出发分析问题、明确不同方向探测过程反射波幅差异较大，该类缺乏所致原因和多方面因素存在联系，如：焊接电流过小因素、焊接电流速度过快因素、熔渣无法及时清理干净浮起、焊缝边缘因素等。针对此，需要工作人员采取适合的焊接电流、坡口角度，合理设置焊接速度。当前，A型脉冲反射超声波探伤仪比较常用，该种仪器可经探头——工件以周期的方式发射间断、频谱恒定不变超声波。

在此之后，结合超声波传播速度，客观评判缺陷部位、缺陷大小，将探伤夹渣为主使用超声波探伤设备对回波信号检测，信号多呈锯齿状、波幅较小为树枝状，平移探头阶段对不同方向反射波幅检测。需要注意的是，夹渣问题的发生与多方面因素关联紧密，所以应明确具体的探伤结果、问题、原因等，然后采取适合的方法处理，在焊接前做好坡口清理工作、合理选择焊接流量、调整坡口角度和速度等，进而确保焊接工作的整体质量。

4、超声波检测技术的应用中需要注意事项

超声波检测技术应用时，需注意相关注意事项、明确应用要点：

（1）超声波探伤在全熔透焊缝中运用，探伤比例需遵循焊缝长度百分数计算，将长度控制在180mm左右。

（2）超声波检测技术应用期间如果发生局部焊缝探伤现象，要求工作人员应将这两端延伸位置增加探伤长度的方式处理，若仍没有获得较好效果，建议工作人员对焊缝作以10%探伤检查。

（3）该项技术应用需明确探伤的最佳时机，如：碳素结构钢保持焊缝冷却12h，在低合金结构钢焊接24h后加以超声波探伤无损检测，旨在有效提高超声波探伤无损检测的整体效果。

结语

当前，超声波检测技术被广泛应用于工程设备检测中，为有效运用该项检测技术，要求工作人员正确看待使用超声波检测的重要性，在了解相关技术要求、注意事项、仪器校准等基础上，考虑到工程的实际需要选择适合的方法检测，进而充分发挥出超声波检测的作用，为提高焊接质量、促进企业良好发展奠定良好基础。

参考文献

[1]江涌.焊接质量的超声波探伤无损检测探析[J].中国高新技术企业,2015(11):76-77.