超聲波檢測(cè)技術(shù)解讀及其在焊縫檢測(cè)中的應(yīng)用

鄭斯宇 張倩蘭

中國(guó)航發(fā)航空科技股份有限公司 四川成都 610503

隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)逐漸成為工業(yè)焊縫檢測(cè)的研究與應(yīng)用重點(diǎn)，能夠?yàn)楣I(yè)發(fā)展帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。就目前來(lái)看，超聲波檢測(cè)技術(shù)無(wú)疑是最常見(jiàn)也最常用到的無(wú)損探傷檢測(cè)技術(shù)，關(guān)于其在焊縫檢測(cè)中應(yīng)用的研究也是當(dāng)代工業(yè)的重點(diǎn)內(nèi)容。

1 超聲波檢測(cè)技術(shù)概述

超聲波檢測(cè)技術(shù)是指利用超聲波來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)損檢測(cè)的先進(jìn)技術(shù)，其往往是基于穿透法、脈沖反射法、串列法等而形成的，不過(guò)當(dāng)前僅有脈沖反射法極為成熟，是現(xiàn)代工業(yè)中主要應(yīng)用的超聲波檢測(cè)方法。當(dāng)前常用數(shù)字式超聲波探傷儀來(lái)進(jìn)行探傷檢測(cè)，其原理在于通過(guò)發(fā)射超聲波并獲取反射波的方式，獲取被測(cè)物體內(nèi)部信息，并通過(guò)處理加工轉(zhuǎn)化為圖像，以供檢測(cè)人員參考和判斷。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的逐漸成熟，超聲波檢測(cè)技術(shù)正逐漸向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展，其功能在日趨完善的同時(shí)，檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性也在不斷提高[1]。

2 在焊縫檢測(cè)中應(yīng)用超聲波檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)規(guī)范

超聲波檢測(cè)技術(shù)在焊縫檢測(cè)中的應(yīng)用，有著最基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須嚴(yán)格遵守這些規(guī)范。首先，該技術(shù)在焊縫檢測(cè)中應(yīng)用時(shí)可以劃分為三個(gè)等級(jí)。其中，A級(jí)是單面單側(cè)檢驗(yàn)?zāi)Ｊ?，只起到?jiǎn)單的探測(cè)作用，其基本應(yīng)用要求被檢驗(yàn)對(duì)象厚度不超過(guò)50mm。B級(jí)檢測(cè)是單面雙側(cè)檢驗(yàn)，可以直接對(duì)被檢測(cè)對(duì)象的整個(gè)焊縫界面加以檢測(cè)，并且在被檢測(cè)對(duì)象厚度超過(guò)100mm時(shí)，需要采用雙面雙側(cè)檢驗(yàn)?zāi)Ｊ?。C級(jí)檢測(cè)需要從雙角度進(jìn)行反面雙側(cè)檢驗(yàn)，從而可以通過(guò)兩個(gè)方向與角度全面探測(cè)被測(cè)對(duì)象詳細(xì)信息。當(dāng)被測(cè)對(duì)象厚度超過(guò)100mm時(shí)，需要應(yīng)用雙面雙側(cè)檢驗(yàn)方式，而且需要磨平焊縫余高，使用直探頭檢測(cè)檢查焊縫兩側(cè)，并在被測(cè)對(duì)象厚度超過(guò)100mm且窄間隙焊縫厚度超過(guò)40mm時(shí)，需要增加串列式掃查方式。

除了檢測(cè)本身存在等級(jí)外，超聲波檢測(cè)技術(shù)在焊縫檢測(cè)中的應(yīng)用結(jié)果也有著不同的評(píng)定等級(jí)，可以被分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個(gè)等級(jí)。其中，Ⅰ級(jí)代表焊縫質(zhì)量最高，缺陷最少，Ⅳ級(jí)則焊縫質(zhì)量最低，缺陷最多[2]。

而在對(duì)焊縫內(nèi)部缺陷進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際檢測(cè)需求，確定相應(yīng)檢測(cè)范圍。其中，一級(jí)焊縫檢測(cè)比例為100%，即對(duì)整個(gè)焊縫進(jìn)行完全檢測(cè)；二級(jí)焊縫檢測(cè)比例為20%，并在裂縫長(zhǎng)度超過(guò)200mm時(shí)按照該比例計(jì)算相應(yīng)的檢測(cè)長(zhǎng)度，不過(guò)當(dāng)裂縫長(zhǎng)度小于200mm時(shí)同樣需要對(duì)整個(gè)焊縫進(jìn)行檢測(cè)；三級(jí)焊縫不要求進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。而對(duì)焊縫檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行記錄時(shí)，同樣需要根據(jù)焊縫長(zhǎng)度進(jìn)行劃分。當(dāng)焊縫長(zhǎng)度超過(guò)1000mm時(shí)，需要將焊縫處數(shù)以每300mm一處的方式計(jì)數(shù)；而當(dāng)焊縫長(zhǎng)度小于1000mm時(shí)，則需要記為每條焊縫1處。并且在對(duì)焊縫檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行抽查以判定是否合格時(shí)，一般要求焊縫數(shù)的不合格率低于2%，才能判定為合格；而當(dāng)不合格率超過(guò)5%時(shí)，則需要進(jìn)行加倍抽檢，并且需要在原本不合格部位兩側(cè)的焊縫延長(zhǎng)線各增加一處，并將合格判定率變更為3%。此時(shí)當(dāng)不合格率低于3%時(shí)，則代表該批驗(yàn)收合格，反之則為不合格。如果驗(yàn)收不合格，還需要對(duì)剩下的焊縫進(jìn)行全數(shù)檢查。

3 超聲波檢測(cè)技術(shù)在焊縫檢測(cè)中的應(yīng)用

本文以某中承式提籃系桿拱橋?yàn)槔?，?duì)超聲波檢測(cè)技術(shù)在焊縫檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單研究與探討。該橋的主拱、鋼箱梁等重要構(gòu)件都需要通過(guò)焊接工藝進(jìn)行拼裝，故而必須進(jìn)行焊縫檢測(cè)。

3.1 檢測(cè)前準(zhǔn)備

在應(yīng)用超聲波檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行焊縫檢測(cè)時(shí)，首先需要做好相應(yīng)準(zhǔn)備工作。根據(jù)工程實(shí)際情況，選擇MUT-350型數(shù)字式超聲波探傷儀作為檢測(cè)設(shè)備，并根據(jù)工程實(shí)際情況確定檢測(cè)范圍與檢測(cè)面。隨后，還需要對(duì)檢測(cè)面進(jìn)行清理，以免焊接表面存在各種雜質(zhì)而對(duì)檢測(cè)結(jié)果的可靠性造成影響。而且為了確保檢測(cè)結(jié)果真實(shí)可靠，防止反射缺陷導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果失真，還需要根據(jù)工程需求，選擇透聲性與流動(dòng)性皆較佳的耦合劑輔助檢測(cè)。隨后，只需要對(duì)檢測(cè)儀器進(jìn)行調(diào)整與校驗(yàn)，即可完成焊縫檢測(cè)的前期準(zhǔn)備工作[3]。

3.2 檢測(cè)應(yīng)用規(guī)劃

在本工程中應(yīng)用超聲波檢測(cè)技術(shù)時(shí)，主要是對(duì)主拱對(duì)接環(huán)縫進(jìn)行檢測(cè)。由于本工程的主拱管上共有950個(gè)對(duì)接環(huán)縫，檢測(cè)量巨大，因而必須要根據(jù)橋的實(shí)際結(jié)構(gòu)，制定科學(xué)、合理的檢測(cè)計(jì)劃，并嚴(yán)格按照計(jì)劃進(jìn)行檢測(cè)。

3.3 檢測(cè)操作要點(diǎn)

在使用數(shù)字式超聲波探傷儀對(duì)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)根據(jù)聲束掃查范圍，主要缺陷與聲束中心線位置關(guān)系，探傷靈敏度等確定探頭K值。由于焊縫晶粒較小，通?？梢允褂酶哳l模式進(jìn)行檢測(cè)。不過(guò)基于板厚大小，還需要適當(dāng)調(diào)整探傷儀工作頻率，其中當(dāng)板厚較大時(shí)，需要適當(dāng)調(diào)小頻率，反之則增大頻率。隨后，需要對(duì)斜探頭入射點(diǎn)及斜探頭K值進(jìn)行測(cè)試，從而確定最為合適的斜探頭K位置。而且在掃描過(guò)程中，一定要靈活調(diào)節(jié)掃描速度，從而避免掃描速度不合理所導(dǎo)致的檢測(cè)結(jié)果失真問(wèn)題。

3.4 檢測(cè)數(shù)據(jù)采集與分析

在使用數(shù)字式超聲波探傷儀完成焊縫檢測(cè)工作之后，必須及時(shí)做好記錄，而且要在每一部分焊件的檢測(cè)結(jié)束后都及時(shí)進(jìn)行記錄，不得等到所有檢測(cè)工作結(jié)束后一起記錄，否則很容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，失真嚴(yán)重。對(duì)檢測(cè)收集的信息進(jìn)行分析與處理，即可得到相應(yīng)的缺陷波形曲線，并能以此為基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)缺陷產(chǎn)生原因，為減少焊縫缺陷做出貢獻(xiàn)。通過(guò)對(duì)缺陷波形曲線的分析，可以判定缺陷回波超過(guò)判廢線，或者超過(guò)評(píng)定線的焊縫為不合格焊縫，需要及時(shí)進(jìn)行返修。

4 結(jié)語(yǔ)

超聲波檢測(cè)技術(shù)作為一種無(wú)損探傷技術(shù)，在焊縫檢測(cè)中有著大量應(yīng)用，能夠有效檢測(cè)焊縫缺陷是否合格。在實(shí)際應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行焊縫檢測(cè)時(shí)，需要清楚其基礎(chǔ)規(guī)范，并做好檢測(cè)前準(zhǔn)備，規(guī)劃?rùn)z測(cè)應(yīng)用方案，謹(jǐn)慎處理操作要點(diǎn)，采集與分析檢測(cè)數(shù)據(jù)，確保檢測(cè)結(jié)果足夠可靠，真實(shí)反映焊縫合格情況。