焊缝余高造成伪缺陷波识别探析

余高引起的变型纵波在超声波检测球罐焊缝时，焊缝余高会引起一种变型波反射现象。

本文，笔者总结该种变型波的特点，提出了推广应用在任意厚度焊缝的检测中识别该种变形纵波的方法。

一、检测分析
一台壁厚为18mm容积为200m3的储氢气球罐，管理级别要求最高。

对焊缝全部实施了超声检测，条件是：CTS－26型超声波探伤仪，探头K值为2.65，按JB1152《锅炉和钢制压力容器对接焊缝超声波探伤》标准在试声CSK－IA和CSK－ⅢA上调试仪器，深度比例2∶1，使用洗洁精耦合剂，在球罐外表面实施检测。

在检测过程中发现球罐赤道带的3条立缝多处出现可疑信号，其特征是：波形单一尖锐，幅度很高，位于定量线以上10～18dB，信号出现在直射波和一次反射波声程之间，视在深度为31mm，换算成实际深度是距探测面以下5mm处的反射信号（图1所示的E 点），为分析该信号是否由焊缝内缺陷引起，作了如下分析判断。

1.用带糨糊的手指敲打焊缝余高表面，难以确认信号有跳动现象。

2.在探测面焊缝的两侧进行检测，有的部位有对称波形出现，有的不对称或一侧根本没有该波形；在内表面同一部位进行检测，没有发现该种波形。

3.测量探头的水平位置可判断直射波的反射点应在内侧余高上（图1中B点）。

4.改用K值为2.0的探头，未发现上述现象。

5.焊缝内、外表面经磁粉探伤均未发现缺陷；采用射线拍片有代表的3处，没有发现内部缺陷。

6.假定在D点有缺陷引起直射波的反射，则E点应为虚拟反射波源（图1中已计算出E点位置），为慎重起见，用直射探头检测了焊缝附近的母材区域，没有发现可疑信号。

综合以上分析，判断该信号可能是由球罐内表面焊缝余高引起的伪信号。

二、理论分析
如图1所示，入射横波由正面A点进入母材（图中用S、L分别表示横波和纵波），在反面焊缝余高表面B点处强烈反射，形成反射纵波。

设母材厚为T，焊缝内、外表面余高分别为δ1，δ2，超声波在钢中的纵、横波速分别为CL，CS，仪器按横波进行了深度比例调节，则在C点处的反射纵波沿原路返回A点被仪器接收后以横波表现出的视在深度H为：。

注意，在上式中作了如下的近似：由余高所引起的声程增加取为余高高度的一半，由于余高相对于母材厚度很小，这种近似计算误差相对荧光屏读数精度来讲是可以接受的。

对于前面所述的球罐，将T，δ1，δ2，CS，CL，分别为18.0mm，3.0mm，
2.0mm，3 230m/s，5 930m/s代入公式（1）中计算得出视在深度H=30.66mm。

可以看出该数值非常接近上面提到的可疑信号视在深度31mm，这说明在深度31mm处出现的信号即为C余高引起的伪缺陷信号。

但既然是余高表面反射，为什么用带糨糊的手指敲打没有观察到波的明显跳动现象呢？这可以解释为由于纵波倾斜射于C点本身敲打就不敏感，再者探头在现场难于稳定耦合以及仪器波形本身不是十分稳定的缘故。

考虑在这种焊缝上会产生变型纵波的原因，经过仔细观察，发现焊缝内、外表面均较光滑，此罐材质为SPV50Q，焊完后所有焊缝均经过打磨处理，而且内表面余高较外表面要陡窄一些，在B点处恰好形成了有足够反射能量的纵波，于C处又形成足够能量的返回纵波，再经B点反射成横波沿原路返回由探头接收，从而造成了余高变形纵波的假缺陷信号。

过于粗劣的余高表面由于对声波的散射以及难以形成巧合的几何反射条件，将不会造成上述变形纵波信号的出现。

因此，一般焊缝超声检测中很少发现这种现象，出现这种情况时须仔细谨慎分析以免误判或漏判。

三、结论
1.焊缝余高所引起的变型纵波伪缺陷信号的产生需要一定的几何条件。

条件是焊缝两面余高较为光滑，斜探头K值较大，一般为
2.5左右，探头水平位置在直射波附近。

2.公式（1）对判断余高变形波伪缺陷信号具有普遍应用价值，当在该视在深度位置出现波形信号时，如果探头位于直射波附近位置且波形单一尖锐波幅较高，信号位置不变，则一般可判断其属于余高引起的变型纵波伪缺陷信号。

3.有一种特殊情况需要注意差别，假定在D点有一平行于母材表面的面状缺陷存在，横波在该处有足够的反射能量，恰好在E点也有一缺陷反射横波形成反射，则在H深度位置也能形成真实缺陷信号。

同时满足这种巧合条件的自然缺陷在实际焊缝中是罕见的，但为避免误判或漏判缺陷，需要用上述方法仔细慎重判别。