摘 要:在超声波焊缝探伤时,焊缝余高会产生检测盲区,造成焊缝缺陷的漏检。文章通过分析焊缝余高对检测的不利因素的影响,提出了选择合适探头的解决方案,避免漏检,保证焊缝质量。
缝表面状况直接影响超声波探伤结果,因此探伤前应清除焊接工件表面飞溅物、氧化皮和铁锈等,但有的焊缝的咬边、焊缝余高、焊缝表面沟槽和错口等很难消除,甚至根本无法消除,这样就影响了焊缝质量。为了减少对焊缝质量的影响,一般只能在焊接时或组对时加以控制。但对焊缝余高没有有效的控制方法,而焊缝余高又对超声波检测带来很大的影响。因此,本文分析讨论了焊缝余高对超声波探伤的影响,以控制焊缝质量。
1 焊缝余高过高、过宽时出现的盲区
1.1 焊缝余高过高时出现顶部盲区
1.1.1直射波法
用斜探头直射波进行焊缝单面探伤时,顶部盲区(如图1中的阴影区)随着探头前沿长度的增加和探头K值的减小而增加。克服顶部盲区的方法是采用小前沿、大K值的探头。
1.1.2 一次反射波法
用斜探头一次反射波进行焊缝单面探伤时,如图2所示,顶部盲区随着探头K值的增大而增加。克服顶部盲区的方法是减小探头角度。
总之,不论采用直射波探伤,还是一次反射波探伤,都可以通过改变探头前沿长度和探头K值或进行双面双侧探伤来减小顶部盲区。
1.2 焊缝余高过宽时出现焊缝中部盲区
用斜探头对中厚板焊缝进行双面双侧超声波探伤时,如图3所示,焊缝余高过宽会出现中部盲区。中部盲区的面积随着探头前沿长度的增加和探头K值的减小而增加。克服中部盲区的方法是增大探头角度和减小探头前沿长度。
2 焊缝余高的存在影响缺陷的准确定位
在用一次反射波法探伤时,发现缺陷波后应根据示波屏上缺陷波的位置来确定缺陷在实际焊缝中的位置。缺陷定位方法分声程定位法、水平定位法和深度定位法。下面以声程定位法来说明。 余高对一次反射波探伤缺陷定位的影响(如图4所示)。当仪器按水平定位法1∶1调节扫描速度时,用一次反射波探伤发现缺陷后,计算公式如下。
Lf=nTf可直接在扫描线上读出
深度:一次波 df=nTf/K
二次波 df=2T-nTf/K。
式中:Lf—缺陷至探头的水平距离;
xf—缺陷的声程;
df—缺陷至探测面的深度;
T—工件厚度。
当考虑余高对一次反射波探伤缺陷定位的影响时,计算公式为:
Lf=xf·sinβdf=2T+2c-xf·cosβ
式中:c—焊缝余高。
推导过程如下:
T+c=xf1·cosβ(1)T-df+c=xf2·cosβ(2)
式中:xf1,xf2—一次波和反射波声程。由式(1)和式(2)可知2T+2c-df=(xf1+xf2)cosβ2T+2c-df=xf·cosβdf=2T+2c-xf·cosβ
3 焊缝余高易产生边缘反射引起误判
反射来自焊缝的根部和顶部,如图5所示,在整个焊缝长度方向上都会出现。判断的方法是:可把蘸有耦合剂的手指放在可疑区并敲击,这时入射到焊缝顶部或根部与母材结合处的声束会被手指所阻挡,示波屏上的反射波随着手指的移动而上下波动。
4 结论
以上讨论使我们认识到焊缝余高的存在对超声波探伤有影响,有助于我们选择合适的探头,掌握区分非缺陷波的方法,提高缺陷定位的准确性和缺陷的检出率。