大型结构件钢板在对接焊时,由于焊接工艺复杂,在焊缝内易产生裂纹、未焊透、夹渣及气孔等缺陷,尤其严重的是,由于焊接过程中焊件受到局部加热和冷却，使晶间组织不均，引起膨胀，导致焊缝和母材连接处产生强大热应力，当应力达到材料本身不能承受的程度时,钢板焊缝就会产生裂纹或延迟裂纹缺陷。为此，需要探伤人员具有斜角探伤的理论和实践经验及熟练的操作技艺,同时还要具备高度的责任心,在检测每个工件时，都必须先了解焊接工艺方法和易产生缺陷的部位,并对出现的反射波形具有综合分辨能力，只有这样才能保证被探工件内部质量。通过较长期的实践,我们摸索出检测焊缝横向裂纹缺陷的一些方法。

1　探伤原理及方法选择

1.1　探伤原理

超声波在焊缝内传播时,焊缝中所传播的声程在仪器荧光屏时间扫描轴线上显示出来，并给予限制,一般选择的声程应全部覆盖焊缝，这样如果焊缝内有缺陷，荧光屏上即产生缺陷反射回波(图1)。

　　1.2　仪器探头及方法选择

采用A型脉冲反射式超声波探伤仪,要求仪器性能指标应符合ZBJ 04001-1987专业标准规定和技术条件要求,探头采用单斜探头,方法选用直接接触法,探头晶片尺寸、频率、折射角、仪器探头组合灵敏度要求见表1。

探测频率高,则声束指向性好,便于发现和分辨微小缺陷,折射角的选择应使探头与焊缝距离尽可能小,而且声束方向应尽可能与缺陷最大反射面垂直,探头tgΒ值的测定应在2N以外进行。焊缝探伤一般采用横波多次反射法进行。

2　对接焊缝横向裂纹的检测方法

对接焊缝通常采用多次反射法探伤(图2)。超声波束垂直于焊缝的方向进入工件,探头在前后移动时须作锯齿形扫查,此方法只能探测出与波束垂直的缺陷,不适于焊缝中与波束平行的横向裂纹的检测。

　　一般来说,来自裂纹的回波较高且尖锐,为探出焊缝横向裂纹应选用角度尽可能大的探头,并使声束尽可能平行于焊缝,沿焊缝纵轴作单探头扫查;在焊缝余高磨平后,扫查可以在焊缝表面进行,采用双探头探测,将角度相同的发射和接收探头分别置于焊缝纵轴的两侧,使超声波声束相交于焊缝中心平面。具体的几种探测方法介绍如下。

2.1　斜平行扫查法

为了探测出带余高焊缝中的横向裂纹,探头应与焊缝轴线成一个小角度或以平行于焊缝轴线方向移动。

2.2　去掉焊缝余高后扫查方法

如果焊缝余高已磨平,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(图3)

　　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(图4),此时探头发射波束都经母材底面反射后达到焊缝上表面,可探测出表面横向裂纹。

3　缺陷的判别

以上介绍了用超声检测焊缝中横向裂纹的几种方法,值得一提的是在焊缝探伤中,假缺陷反射波信号同样也是干扰缺陷判别的一个问题,为解决此问题介绍以下两种鉴别方法。

焊缝探伤中常在荧光屏上出现非缺陷信号,这些信号往往是由焊缝余高或焊缝两侧凹陷和疤痕所形成的反射信号,如不正确判别往往可能误判,造成一些不必要的浪费。在解决这个问题时要特别精确地确定声程距离,根据水平位置来确定深度,以此来判断是否是缺陷反射波。

(2)若可以直接接触,用手沾上耦合剂轻轻拍打焊缝两侧,如果荧光屏上被认为是缺陷反射波的信号出现跳动,则说明这个信号是边角反射信号,而非缺陷信号。

斜平行检测

4　实际探伤中的应用

综上所述,在实际探伤中,对不同板厚的横向裂纹缺陷应采用不同的方法。

(1)当板厚<12mm时,用70°探头进行一次扫查,缺陷的检出率比较高。但应注意探头在作斜平行扫查时,声束与焊缝轴线的夹角不应>45°。

(2)当板厚>12mm时,只用70°探头扫查横向缺陷则显得不够,特别是靠近上表面的缺陷容易漏掉。可根据板厚和声程选择小角度探头,配合70°探头进行全方位扫查。

实际探伤得到的缺陷检出率如表4所示。

　　5　结束语

用上述各种方法,结合一定的实践经验,就可有效地对焊缝中横向裂纹进行探伤,并能准确测定缺陷的位置,从而满足现行生产制造的要求。

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