船用薄板焊缝的超声波检测论文
智能化超声波探测船体结构焊缝的方法探讨
智能化超声波探测船体结构焊缝的方法探讨1引言为了保证船体建造质量，对船体焊缝必须进行探伤[1]。
超声波探伤是船体结构焊缝检测常用的无损探伤方法。
但是超声波探伤也有缺点。
首先，由探伤人员填写的探伤记录，不象射线探伤那样能够留下较为客观原始的探伤凭证，这对于船厂的质量管理及质量保证体系来说，是明显的缺憾;特别是在船体结构出现破损事故时，超声波检测结果不能对事故原因分析起到应有的作用。
其次，超声波探伤的结果不直观，无法准确确定焊接缺陷的性质、数量、尺寸、形状、位置等，不能为焊接缺陷的确诊、修复提供明确的依据。
超声波探伤往往只能成为射线探伤的一种前导性或辅助性探伤手段，也就是说在工程实际应用中，一般先进行超声波探伤，超声波探伤认为有问题的部位，再进行射线探伤，这一点在船舶建造过程中显得尤为突出。
最后，超声波探伤对操作人员的技术、素质要求较高。
大量的焊缝、长时间的工作极有可能使探伤人员在探伤过程中造成误判、漏判[2]。
这与国外强调焊接生产及探伤的全自动化、低成本化、技能化、过程的集约化以及产品的高可靠性、高安全性是完全相悖的。
克服和解决超声波探伤的缺点，提高超声波探伤结果的可追溯性、可靠性、直观性以及提高工作效率、降低探伤成本和改善工作环境，成为超声波探伤技术发展的必然趋势[3]。
本文在利用计算机控制技术的基础上，提出智能化超声波探伤系统。
2系统原理图1 超声波探伤原理 图1是普通超声波探伤原理示意图，A、B、C是探伤时处于不同位置时的超声波发射探头，探头发射的超声波与金属的上表面1，下表面2，二次反射表面3相遇在检测仪器上形成表面反射脉冲、底面反射脉冲和二次反射脉冲。
如果在底面反射脉冲和二次反射脉冲之间，出现新的反射脉冲4，则说明在焊缝中有焊接缺陷4，如探头处于B位置。
否则说明焊缝中无焊接缺陷，如探头处。
海洋工程钢结构焊缝超声波检测
海洋工程钢结构焊缝超声波检测摘要:以入级dnv的海洋钻井船钢结构平板对接焊缝为例,介绍了海洋工程钢结构焊缝超声波检测方法的相关要求以及检测的主要流程和技术要点。
结果表明,超声波检测方法能够有效检测海洋工程钢结构焊缝中存在的缺陷。
关键词：海洋工程；钢结构焊缝；超声波检测0引言随着工业和科学技术的不断发展，能源短缺问题越来越严重。
海洋石油和天然气的开发必须越来越受到世界各国的重视。
目前，海洋油气工程装备产业已成为影响国家能源稳定和经济安全的战略性产业。
它还成为造船利润的新增长点和主要海洋国家的竞争市场。
海上工程包括海上钻井船、海上钻井平台等，如图1所示。
由于结构复杂，工作环境恶劣，这些项目对质量要求高，投资成本高。
在施工过程中，业主委托船级社进行全过程质量监控，并为产品颁发质量证书。
例如，上海造船厂造船有限公司最近建造的海上钻井船被归类为挪威船级社（DNV），以及上海外高桥造船有限公司建造的具有自主知识产权的深水半潜式钻井平台。
，有限公司已被归类为美国船级社（ABS）和中国船级社（CCS）。
以DNV海洋钻井船为例，介绍了海洋工程钢结构焊缝超声波检测的主要方法和技术要点。
该项目主要采用材质为a36、d36以及具有z向性能的钢板,主要部件板厚范围10～50mm。
焊接方法包括手工电弧焊、埋弧自动焊和co2气体保护焊。
焊接接封头形式包括等厚板对接、变截面板对接、角接、T型接头等。
1海洋平台焊接结构超声波检测的相关要求1.1测试人员的资格参与本项目超声波检测的人员必须按照en473、iso9712或其他等同的公认标准和认证体系,进行ut2ii级或ut2iii级的资格鉴定和认证。
证书应表明持证人员所获得的何种方法/接头形式的资格认定,并且持证人员还应具一定的焊接专业知识,能对缺陷产生的原因进行分析,以及对预防缺陷产生提出建设性意见等资质。
1.2海洋平台焊接结构超声波检测的质量要求DNV海洋工程标准os-c401根据设计应力的等级和类型以及接头的重要性，对钢结构焊缝的检测范围和不同检测方法的验收标准做出了明确规定。
薄壁焊缝的超声板波检测方法研究1
作者简介何清,(66—),男,在职博士研究生文章编号:100520930(2005)20124206 中图分类号:TH82 文献标识码:A薄壁焊缝的超声板波检测方法研究何 清, 陈国光, 田晓丽(中北大学机械电子工程系,山西太原030051)摘要:针对高压薄壁焊接钢筒工件的内部质量检测问题,通过对五种常规无损检测方法的比较,确定了采用超声波板波法的优点.本介绍了板波的原理、特点、速度与入射角的关系、模式的能流分部并绘制了能流分部图.以高压薄壁焊接钢筒检测为例进行了现场试验,并以X 射线检测复测来确认板波检测的可靠性,对比试验结果证明,超声波板波法可有效的发现高压薄壁焊接钢筒焊缝内部缺陷,并可实现快速在线检测,具有广阔的应用前景.关键词:超声检测;板波;薄壁;钢筒高压薄壁焊接钢筒的形成过程为:薄板→卷圆→焊接→辊压→成型.由于钢筒焊接过程中可能会在焊接区形成各种缺陷,而钢筒使用过程中又承受较大压力,因此需要对其焊缝进行100%检测.对于焊缝,目前已有多种检测手段,比较常见的有:射线检测、涡流检测、磁粉检测、渗透检测、超声检测等技术.常见的五种方法中,磁粉、渗透、涡流、主要是检测表面或近表面缺陷,对于焊缝内部缺陷的检测采用较多是射线和超声检测,而射线检测成本高、效率低、不适合批量检测,超声检测是采用较多的另一种检测方法,但对于薄板焊缝的检测,还没有一种成熟的技术和方法可供借鉴,针对这种情况,在理论分析和实践的基础上,我们提出了采用超声板波法进行检测,从而达到了对钢筒焊缝的检测目的.图1 板波的产生Fig 11 Gene ra ti on of p late wave1 超声板波检测原理1.1 板波的产生机理众所周知,超声波以一定的入射角倾斜入射到薄板中,在板厚与波长相当的薄板中传播的波称为板波.要产生较强的板波,就要使探头楔块中的振动与薄板中的振动产生共振,当楔块中的纵波波长λL 与薄板中的板波波长λP 相对应时楔块中的振动就会与薄板中的振动产生共振,从而产生较强的板波,如图1所示.1.2 板波的特点板波的传播按照质点振动轨迹的不同,分为对称型(S 型)和非对称型(A )两种.如图2所示.增刊2005年10月 应用基础与工程科学学报JOURNA L OF BAS I C SC I ENCE AND E N GI N EER I NGSupp lemen tO ctober 2005:19.对称型(S 型)板波的特点是:薄板中心质点作纵向振动,上下表面质点作椭园运动,振动相位相反并对称于中心.图2 薄板中板波传播示意图F ig .2 Ske tch map of pla t e wave trans m issi on in thin p late非对称型(A 型)板波的特点是:薄板中心质点作横向振动,上下表面质点作椭园运动,并相位相同不对称[1].1.3 板波的反射板波在薄板中传播时,遇到板的端部或缺陷同样会产生反射,而且会产生波型转换.反射波经过探头转换成电脉冲,在探伤仪的示波屏上显示出来.反射的声能大小,决定于声阻抗变化之差,声阻抗的有效值又等于传声介质的密度值与超声波在介质中传播速度的乘积,而在缺陷的边缘声阻抗变化最大,因而缺陷反射回波就在这里形成.图3 钢板中相速度和频率×板厚的关系F ig .3 R elati on bet ween phase velocit y and frequency ×platesi ckness in steel plate1.4 板波的速度与入射角当介质一定时,板波的传播速度C 与频率(f)和板厚(d )以及入射角(α)有关[2].在一定的情况下可以有多种速度与波型存在,当频率与板厚(f ×d )值确定时,随声波入射角的不同,所得到的板波类型和模数也不同,而当声波入射角一定时,随频率与板厚(f ×d )值的改变,所得到的板波速度也随之改变.如图3—图5所示.图 钢板中群速度和频率×板厚的关系F R y f q y ×521何清等:薄壁焊缝的超声板波检测方法研究4图5 钢板中入射角和频率×板厚的关系F i g .5 Re lation bet ween entrance angle and frequency ×pla t e sickness in stee l p late当超声波束斜入射于介质时,其入射角与板波的相速度有如下关系:sin α=C L CP其中C L 为逶声斜楔中的纵波波速;C P 为薄板中的板波相速度.2 试验方案研究由钢板中入射角和频率×板厚的关系曲线图和以上公式可知:当板厚和频率确定后,可使用的探头角度较多(见表1).选用那种角度最佳,也就是选用那种角度做为入射角,即能将板材和焊缝中的缺陷检出而又不漏检.此入射角就为最佳入射角.因此,必须对所选的角度做能流分布测试.表1 从板波曲线族中查到频率、板厚、入射角、板波模数Table 1 frequency 、p late si ckness 、entrance angle 、module of pla te wav e found infam ily of curve s of p late wave模数f ×dαV P 1.8×3αV P 2.0×3αV P 2.5×3αV P S0A067°13295067°13295067°132950S130°535031°5500040°4200A145°390048°370052°3250S2A225°680025°620028°30°54005900能流分布试验方法:首先从被检板材上截取一段,规格为300×80和300×200两种,并在试板上加工不同深度的沟槽和不同深度平底孔(见表2).621应用基础与工程科学学报表2 试板人工缺陷Table 2 a rtificial defect of test pla t e规格/mm 300×80300×80300×80300×80300×80300×80300×80300×80规格槽深0.20.40.60.8 1.01.2 1.4 1.6规格/mm 300×200300×200300×200300×200300×200300×200300×200300×200孔深/mm 0.250.530.750.80.971.27 1.47 1.65孔径/mm118118118118118118118118 其次选择不同频率、不同角度的探头或可变角度探头,在试板两面上选择有孔和沟槽的面为正面,反之为反面.并在正反面上做各种不同深度缺陷情况下的回波试验.通过试验绘制不同角度的能流分布图.表3 试板人工缺陷Table2 result频率/入射角25MHz /40°20MHz /25°18MHz /25°线切糟深m m正面db反面db正面db反面db正面db反面db0122832383747380144440403548380164646413954420184649404052441474542405349112494841405252114474647456157116505151516561根据表3数据绘制,如图6—图8所示.横坐标为槽深和孔深(mm )、纵坐标为波幅高度(bd).图6 8M z 5°能流分部图F 6 y f 8M z 5°721何清等:薄壁焊缝的超声板波检测方法研究1.H 2ig .Ene rg l o w d istribu ti o n cha rt 1.H 2图7 2.0MHz 25°能流分部图F ig .7 Ene rgy fl o w distributi on cha rt 2.0MHz 25°图8 2.5MHz 40°能流分部图Fig .8 Ene rgy fl o w distributi on cha rt 2.5MHz 40°从分布图中可知:不同角度的探头能流分布不同,有些在板的两表面能量较强、中心能量较弱;有些在板的两表面较弱、中心能量较强,为了保证在检测过程中的不漏检,此角度的探头不可采用.因此在选择探头角度时,要选择板的两表面和中心能量都较强的探头角度,做为最佳入射角.通过能流分别试验,对产品直焊缝的超声板波检测采用的最佳入射角为f =2.5MHz 、а=40°,并采用纵、横两个方向检测.在试验过程采用对比试验的方法,首先用超声板波法对30根薄壁管的直焊缝进行100%检测,对有缺陷的地方做好标记,其次再用射线法对原30根薄壁管进行100%检测.对比结果两者完全一致.3 结论通过以上论述,采用超声波板波法来对薄板焊缝进行检测是完全可行和可靠的.目前已采用超声波板波法对1000多件产品的直焊缝进行100%在线检测.从检测结果看,从未发现漏检.因此超声波板波法检测薄壁管直焊缝是完全满足产品质量要求的,是可行有效的检测手段,并适用于在线批量生产检测.821应用基础与工程科学学报参考文献[1] 李家伟,陈积懋.无损检测手册[M ].北京:机械工业出版社,2002L i J i awei,Chin J i mao.No l oss checking m anual[M ].Beijing:M achine I ndustry Publis h i ng C omp any,2002[2] 王文忠,王小艾.无损检测标准应用手册[M ].昆明:云南科技出版社,2003Wang Wenzhong,Wang Xiaoai .No l o ss check i ng st andard a pp licat ed m anual [M ].Kunm i ng:Techonology Publishing C omp any of Yun Nan,2003Res earch on Ultra son i c Pl a te Testi n gof Th i n 2w a llW el ded SeamHE Q ing, CHE N G uoguang, TI A N Xiaoli(Depart m ent of Mechantroni c Engi neeri ng,North University of China,Taiyuan 030051,China )Abstra ctA i m at the p r oble m of inter na l quality te sting of high 2pressur e thin 2wall welded steel cylinder p i pe workpiece,the advantagesof the method of using ultrasonic plate wave are obtainedthr ough the c omparis on of five gener a l nondestructive testing m ethods by the paper .The theory 、characteristics 、the r e lati on bet ween ve l ocity and incidence angle 、the ener gy flo w distribution of mode ar e given in this paper .I n addition,ene r gy flow distributi on chart is also plotted .Taking an exa mple of the te sting of high 2pressur e thin 2wall welded steel cylinder pipe,field tests are m ade and the r e liability of plate wave testing is affir med by X 2r ay testing r epetition measure ment .Comparing the conclusi on of experi ment is to survey that the internal defects of welded sea m of high 2p r essur e thin 2wa ll we lded steel cylinde r p i pe can be f ound effic iently thr ough the m ethod of ultr a s onic p late wave which also can be used to r apid online te sting .Ther ef or e,thism ethod takes on br oad application p r ospect .Keyword s:ultrasonic testing;plate wave;thin 2wall;steel cylinder p i pe921何清等:薄壁焊缝的超声板波检测方法研究。
焊缝的超声波检测
焊缝的超声波检测摘要超声波检测是在现代科学基础上产生和发展的检测技术，它借助先进的技术和仪器，在不损坏、不改变被测对象理化状态的情况下，对被测对象的内部及表面结构、性质、状态进行高灵敏度和可靠性的检查和测试，借以评判它们的连续性、完整性、安全性以及其他性能指标。
作为一种有效地检测手段，超声波检测在我国已经广泛的应用与经济建设的各个领域，例如特种设备的检测盒在用检测，以及机械、冶金、石油天然气、化工、航空航天、船舶、铁道、电力、核工业、兵器、煤炭、有色金属、建筑等行业。
其中在焊接设备的焊缝检测以及保证焊接设备的产品质量和使用安全方面，超声波检测起到了很重要的作用。
在国内外，几乎各个工业部门都应用焊接技术制造各种重要结构，特别是锅炉、压力容器、压力管道和各种钢材的结构主要是采用焊接方法制造的。
有资料表明，通过焊接加工的钢材占世界钢材产量的50﹪以上。
超声波检测是焊接焊缝缺陷并为焊接焊缝质量评价提供重要的检测结果。
本篇论文主要介绍了超声波检测的原理、特点、焊缝的典型缺陷、超声波检测在焊接中的应用及焊缝的超声波检测的发展方向等内容。
其宗旨在既与当前焊缝的超声波检测技术的应用和发展接轨，又充分体现出焊接设备领域的超声波检测的特点、使用以促进行业检测技术的持续发展。
关键词：超声波检测，焊缝，原理，特点，应用The Format Criterion of Master’s Degree Paperof SYUTAbstractUltrasonic detection is based on modern science and the development of detecting technology, it with the help of advanced technology and equipment, without damage, do not change the state of the measured object lihua cases, the object to be measured state of internal and surface structure, properties, high sensitivity and reliability of the inspection and test, so as to judge their continuity, integrity, security, and other performance indicators. As a kind of effective detection methods, ultrasonic testing has been widely used in our country and the various fields of economic construction, such as special equipment test kits with testing, as well as machinery, metallurgy, petroleum, chemical, aerospace, shipbuilding, railways, electric power, nuclear industry, weapon, coal, nonferrous metals, construction and other industries. The weld inspection in the welding equipment, and ensure the quality of welding equipment and the use of security, played an important role in ultrasonic testing.Application at home and abroad, and almost every industrial sector welding technology manufacturing all kinds of important structures, especially in boiler, pressure vessel, pressure pipe and all kinds of steel structure is mainly made in the welding method. The data show that, by welding processing of steel accounts for more than 50 ﹪of world steel output. Ultrasonic detection is welding seam defect and provide total want to welding seam quality evaluation results.This paper mainly introduced the principle and characteristics of ultrasonic testing, typical defects of weld ultrasonic testing in the application of welding and the development direction of weld ultrasonic testing, etc. The aim in both with the current of weld ultrasonic testing technology application and development of community, and fully reflects the characteristics of welding equipment in the field of ultrasonic testing, use, in order to promote the sustainable development of detecting technology of the industry.Keywords: ultrasonic testing, weld, principle, characteristics and application第1章绪论1.1 超声波检测的发展现状随着电子技术的迅速发展，使超声波无损探伤技术和仪器得到了相应的发展与应用。
薄板超声波探伤
薄板焊缝超声波探伤南通市建筑工程质量检测中心薄板焊缝超声波探伤南通市建筑工程质量检测中心226006[摘要]：为适应轻型钢结构发展的检测需要，本文针对现行国家标准的盲区，讨论了薄板焊缝超声波探伤的可行性，初步研究了相应的探伤方法。
[关键词]：超声波探伤，近场区长度，薄板焊缝，探头，试块现行的GB11345-89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》标准中规定适用范围为“母材厚度不小于8mm的铁素体类钢全焊透熔化焊缝的脉冲反射法手工超声波焊缝检验”。
但是随着轻型钢结构地兴起和发展，在现今的钢结构工程中经常会遇到构件母材板厚小于8mm的情况。
在很多地区，建筑工程质量检测机构又未开展X射线探伤的检测项目，对这类薄板（厚度小于8mm的板材，主要是4mm~7mm）焊缝无法进行行之有效地检测。
而即使采用X射线对薄板焊缝进行探伤也存在对人和环境危害大，对裂纹、未熔合等危害性缺陷漏检率高等缺点。
因此研究薄板焊缝超声波探伤的可行性和探伤方法就显得很重要了。
1薄板焊缝超声波探伤的可行性1.1 薄板焊缝不宜进行超声波探伤的理论依据根据声学理论基础，在不考虑介质衰减的情况下，液体介质中超声波波源附近会有由于波的干涉而出现的一系列声压极大极小值的区域，称为超声场的近场区，又叫菲涅耳区。
在近场区进行超声波探伤对定量是不利的，处于声压极小值处的较大缺陷回波可能较低，而处于声压极大值处的较小缺陷回波可能较高，这样就容易引起误判，甚至漏检。
由于薄板焊缝的母材板厚较薄，基本都处于超声场的近场区，因此为避免误判、漏检，薄板焊缝不宜进行超声波探伤。
1.2 实际声场与理想声场的比较理想声场中讨论的是液体介质，波源做活塞振动，辐射连续波等理想条件下的情况。
实际探伤时往往是固体介质，波源非均匀激发，辐射脉冲波的声场，简称实际声场。
在近场区内，实际声场与理想声场存在明显区别。
理想声场轴线上声压存在一系列极大极小值，且极大值为2P 0，极小值为零。
薄板对接焊缝超声波探伤方法的试验
薄板对接焊缝超声波探伤方法的对照洛阳市锅炉压力容器李清立关虹（洛阳锅炉压力容器检验所河南洛阳471000）一、前言在用压力容器中，一、二类在用压力容器检验中遇到了大量的板厚小于8mm以下的薄板对接焊缝的探伤。
按照关于《在用压力容器检验规程》的规定，对于焊接埋藏缺陷的检查，可以采用射线探伤或超声波探声抽查。
但这些容器很大一部分无人孔不能进入容器内部，按其现场条件和容器安装条件，无法采用双壁单投影射线探伤，只能采用超声波探伤，如果采取超声波探伤，又无适用的探伤标准，目前用于钢焊缝探伤的GB/T4730—2005《锅炉和钢制压力容器对接焊缝超声波探伤》和GB11345—89《钢焊缝手工超都必须波探伤方法和控伤结果分级》标准又只适用于8mm以上的钢焊缝探伤。
对于8毫米以下的薄板对接焊缝控伤，是否可以参照以上二个标准？本题就这个问题进行一系列实验，试验结果如下：二、试验内容与结果1、对比试块人工缺陷的选择参照GB/T4730—2005、标准以及ZBE98001—88《常压钢质油罐焊缝超声波探伤》标准，我们制作了板厚为6mm 的薄板试块，人工缺陷为 2×长横孔，0.5×0.5×20和0.6×300长横槽三种，通过，我们选用了板厚6mm 的 2长横孔的薄板试块。
见图（1）。
用CTS —22型超声波探伤仪。
5P9×9K2探头，制作的距离一波幅曲线。
如图（2）和表（1）。
2×20b=15 4020 20 40 60 P图（2）2、距离——波幅曲线灵敏度的确定为了使检验8mm以下薄板焊缝时，不离开国家现有标准。
我们参照GB/T4730—2005标准和GB11345—89标准的精神，确定距离——波幅曲线灵敏度，见表（2）表（2）3、缺陷的定位8mm以下的薄板焊缝超声波探伤，在焊板一侧进行探伤时，为了能扫查整个焊缝截面，一般要采用多次反射法，如图（3）所示，根据几何三角形原理，多次反射法缺陷位置的确定可由下式计算。
薄板焊缝超声检测
薄板焊缝超声检测【摘要】为适应轻型钢结构发展的检测需要，本文针对现行国家标准的盲区，讨论了薄板焊缝超声检测的可行性，并对检测效果进行了对比试验分析。
【关键词】超声波检测；无损检测；薄板焊缝；探头；试块无损检测行业标准JB/T4730.3-2005《承压设备无损检测第3部分：超声检测》标准中规定承压设备超声检测适用范围为“母材厚度8mm～400mm全熔化焊对接接头的超声检测。
母材厚度为6～8mm的全熔化焊对接接头的超声检测应按照附录G（规范性附录）的规定进行”。
但是随着轻型钢结构地兴起和发展，在现今的钢结构工程中经常会遇到构件母材板厚小于6mm的情况。
对厚度小于6mm的板材焊缝无法进行行之有效地检测。
而即使采用X射线对薄板焊缝进行检测也存在对人和环境危害大，对裂纹、未熔合等危害性缺陷漏检率高等缺点。
因此研究薄板焊缝超声检测的可行性和检测方法就显得非常重要。
1 薄板焊缝超声检测的可行性薄板焊缝不宜进行超声检测的理论依据根据声学理论基础，在近场区进行超声波检测对定量是不利的，处于声压极小值处的较大缺陷回波可能较低，而处于声压极大值处的较小缺陷回波可能较高，这样就容易引起误判，甚至漏检。
由于薄板焊缝的母材板厚较薄，基本都处于超声场的近场区，因此为避免误判、漏检，薄板焊缝不宜进行超声检测。
2 薄板焊缝超声检测方法根据声压原理，实际固体介质中声压分布趋向平缓，而且对某一固定探头的相对固定的某一声程处其声压具有稳定性。
因此，在保持一定精度的前提下，根据实际工程操作条件，选用特定的探头，对比试块，充分考虑材质、衰减、耦合等一系列外界影响因素修正后的波幅数据和实际波幅数据之间的误差是可以控制在工程允许范围内的。
2.1 探头的选用检测时，应尽可能使直射波的声程不在近场区内，使声程范围在一倍近场区长度到三倍近场区长度之间，这样有利于检测时避免误判、漏检缺陷。
2.1.1 检测频率的选择为提高探头指向性和分辨率，以满足检出尺寸较小缺陷的要求，需采用较高的检测频率；但频率提高同时也会增大声波近场区长度。
焊接超声波无损检测结课论文
焊接超声波探伤摘要：本毕业设计的课题是板材焊缝超声波探伤测试。
主要任务是在掌握过程设备制造流程和焊接缺陷及其产生原因的基础上，研究超声波探伤技术在钢制压力容器对接焊接接头探伤检测中的应用，并给出焊缝返修的具体方案。
本文详述了国内外超声检测技术的发展和现状，并在简述过程设备制造、焊接及无损探伤的基础上详细介绍了超声波探伤技术及其在焊缝无损探伤中的应用及评定等级和注意事项。
针对给定的板材焊缝，通过实验检测该焊缝的缺陷，本文详细介绍了试块选用，设备调试，现场探伤中的常见问题及解决方法。
同时给出了现场探伤、缺陷定位和长度测量的具体方法，并通过GB11345-89标准对试验中检测到的缺陷进行了等级评定并得出了检测工艺卡。
关键词：焊缝；超声波探伤；缺陷评定过程设备是各个工业部门不可缺少的重要生产设备，用于供热、供电和储存各种工业原料及产品，完成工业生产过程必需的各种物理过程和化学反应。
因此它成为石油、化工、电站、核能和军工等工业部门的重要生产装备。
其制造工艺以焊接为主，质量要求比较高。
焊缝质量直接决定着压力容器的使用安全和使用寿命，因此在制造和使用过程中的焊缝检测显得尤为重要。
因此，迫切需要寻找一种高效、经济、简便可行的无损检测技术及缺陷评定方法。
无损检测技术主要包括射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤、声发射等方法其中超声波探伤和射线探伤是检测压力容器焊缝内部缺陷的主要手段。
超声波探伤以其探伤距离大、探伤装置体积小、重量轻、便于携带、检测速度快、检测费用低等优势，在过程设备制造和在役检测工作中得到越来越多的应用。
由于历史的原因，在用过程设备的检验、检测及缺陷评定仍存在很大的问题。
具体表现在：①在役过程设备(其中包括国外进口设备)由于设计、制造与安装等所采用的标准不统一，其检验、检测要求难以统一，制造质量难以保证，给设备的维护和在用管理带来很大难度。
②过去对过程设备的验收管理不严，导致了现今在役设备焊缝中存着大量超标缺陷。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
船用薄板焊缝的超声波检测
摘要：船用薄板焊缝超声波检测时，由于受焊道轮廓影响，波形往往难以辨别。
通过对三种探头的对比，证明采用短前沿，高频探头来解决这一问题是可行性的。
关键词：超声波检测；焊缝；探头
在8～10ｍｍ薄板焊缝探伤中，在按常规使用2.5Ｐ13×13Ｋ2.5探头时，由于其前沿长，频率低，往往必须通过一次反射波才能观察到缺陷信号，而这一反射波又往往与焊缝反面、轮廓波重叠在一起，难以分辨。
采用了5Ｐ6×6Ｋ2.5探头［1］，其晶片尺寸小，频率高，前沿短，指向性好，分辨力高，往往在一次直射波内就能发现缺陷，可给实际工作带来方便。
1 探头前沿与一次波有效探伤深度h的关系
对于8～10平板对接焊缝，采用手工焊或自动焊比较多，其焊缝宽度一般为10～15ｍｍ，也就是说，如果要在一次直射波中就能发现缺陷，首先必须保证一次直射波能扫查足够多的焊缝截面，即必须保证探头前沿足够短，如图1。
图中ａ为上焊缝宽度的一半；0ι为探头前沿。
图1 焊缝截面的探头Ｋ值范围的确定
由图1可以得出一次直射波在中心线上的最小深度ｈ＝（a ＋0ι）／Ｋ，当ａ，β一定时，则0ι越小，ｈ越小，一次反射波扫查到的截面越大。
实际使用过程中，2.5Ｐ13×13Ｋ2.5探头前沿一般为15ｍｍ，5Ｐ6×6Ｋ2.5探头前沿一般为5ｍｍ左右，即当a ＝7.5ｍｍ时，p h 5.2＝9ｍｍ，p h 5＝5ｍｍ。
由此可以看出，5Ｐ6×6Ｋ
2.5探头一次直射波可扫查到的截面远远大于2.5Ｐ13×13Ｋ2.5探头，因此更适用于双面双侧的薄板焊缝探伤。
2 三种横波探头近场长度和半扩散角的比较
下面对2.5Ｐ9×9Ｋ2.5，5Ｐ6×6Ｋ2.5，2.5Ｐ13×13Ｋ2.5三种超声波探头的近场长度和半扩散角进行计算比较：
2.1 近场长度
对2.5Ｐ9×9Ｋ2.5探头，其近场长度Ｎ为：
mm cos cos s ab N 126.05
.223.314.3992=⨯⨯⨯=∙=αβπλ 对5Ｐ6×6Ｋ2.5探头，其近场长度Ｎ为：
mm cos cos s ab N 65.106.05
.223.314.3662=⨯⨯⨯=∙=αβπλ 对2.5Ｐ13×13Ｋ2.5探头，其近场长度Ｎ为：
mm cos cos s ab N 256.05
.223.314.313132=⨯⨯⨯=∙=αβπλ 可以看出，5Ｐ6×6Ｋ2.5探头近场长度在这三种探头中最短，最
有利于检测。
2.2 半扩散角
横波声场声束对称性与纵波声场有所不同，如图2。
图2 声场图
为了计算方便，假设晶片为圆形，对5Ｐ6×6Ｋ2.5探头，其：
546.05
73.211
===f c L L λ 646.0523.322===f c s λ 过轴线与入射平面垂直的平面内：
54.76
646.070700=⨯==S s D L λθ 入射平面内半扩散角为上θ，下θ，由Ｋ＝ｔｇβ＝2.5可得β＝68.2°。
由2
1sin sin s L c c =βα得： 0.926546.022.11928.022.1-1sin a 66.512.68sin 23.373.2arcsin 21
=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯-⨯==︒=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯=︒S L D λβα
︒
=︒-︒=-=︒
=︒-︒=-=︒
=+=+=︒=-=-==︒⨯⨯⨯⨯==1.111.572.688.212.689090)08.092.0arcsin()arcsin(1.57)08.092.0arcsin()arcsin(08.066.51cos 73
.2623.3546.022.1cos 22.11下2上2112
1ββθββθββαλb a b a C D C b L S S L 同理可以计算出2.5Ｐ9×9Ｋ2.5探头（假设为圆形晶片）的0θ＝10°，上θ＝21.8°，下θ＝13.3°；2.5Ｐ13×13Ｋ2.5（假设为圆形晶片）探头的0θ＝10°，上θ＝18.2°，下θ＝10.2°。
由如下计算式：
54.76
646.070700=⨯==S s D L λθ 可以得出表1结果。
表1 不同探头的半扩散角
由于随着频率增加，衰减增加，晶片面积减小，发射强度减小，因此，5Ｐ6×6Ｋ2.5探头应用于检测8～10ｍｍ厚的钢板比较合适。
图3和4是2.5Ｐ9×9Ｋ2.5探头和5Ｐ6×6Ｋ2.5探头的ＤＡＣ曲线。
可见，5Ｐ6×6Ｋ2.5探头的ＤＡＣ曲线斜率较大，其声能下降很快，因此厚度较大时不适用。
图3 2.5Ｐ9×9Ｋ2.5探头的DAC曲线
图4 5Ｐ6×6Ｋ2.5探头的DAC曲线
3试验比对
试验比对试块见图5，图中ｌ为探头前端离孔水平距离；ｂ为直射波中能显示孔反射波时的焊缝宽度。
图5 试验示意图
3.1 ＲＢ－1试块
以ＲＢ－1试块上深度为5ｍｍ的φ3ｍｍ孔作测试，测试结果见表2。
由表2可以看出，对于一般薄对接焊缝来说，因为其焊缝宽度均在15ｍｍ左右，因此5Ｐ6×6Ｋ2.5能清晰显示位于5ｍｍ深的缺陷；而2.5Ｐ9×9Ｋ2.5探头较为困难，2.5Ｐ13×13Ｋ2.5探头则因为前沿较大而不太可能在直射波中发现缺陷。
表2 不同探头所测ｌ及ｂ值
3.2 焊缝试板
在板厚为8ｍｍ的对接焊缝上制作深度为 3ｍｍ的横孔，由图6可以看出，5Ｐ6×6Ｋ2.5探头能在直射波中发现缺陷，而2.5Ｐ13×13Ｋ2.5探头在直射波检测时无法发现缺陷。
（ａ）5Ｐ6×6Ｋ2.5探头（ｂ）2.5Ｐ13×13Ｋ2.5探头
图6 两种探头直射波探伤显示
4 结语
5Ｐ6×6Ｋ2.5探头由于其晶片尺寸小、频率高，因此前沿短、指向性好、分辨力高，适用于采用双面双侧方法检测8～10ｍｍ的薄板焊缝，但不适用于中厚板的超声波检测。
参考文献：
［1］吴刚，罗晓明，胡文杰等.小口径薄壁管压力管道对接焊缝超声波检测［Ｊ］.无损检测，2004，26（6）：284－288. ［2］全国压力容器无损检测人员考核委员会组织编写.超声检测［Ｍ］.北京：中国锅炉压力容器安全杂志社，1995.
［3］ＧＢ11345—1989 钢焊缝手工超声波探伤方法及探伤结果的分级［Ｓ］。