角焊缝超声波检测的一点体会

马新兵

(洛阳欣隆工程检测有限公司，河南洛阳 471012)

角焊缝超声波检测的一点体会

马新兵

(洛阳欣隆工程检测有限公司，河南洛阳 471012)

根据自己对角焊缝超声波检测的经验，总结出了三种比较适合的探伤方法。指出三种方法相结合，基本上能够保证缺陷不漏检。

角焊缝;直探头;斜探头;翼板;腹板;表面SH波

锅炉和压力容器的安全性直接关系到人们的生命和财产的安全。《锅炉和压力容器安全监察规格》规定，其主要受压焊缝中不允许出现角焊缝，随着科学技术的发展和新材料的应用，国内及国外进口的锅炉和压力容器由于使用了平状封头而出现了承受压力的角焊缝。这就对角焊缝的检测提出了新的要求。由于锅炉和压力容器角焊缝位置和形状的特殊性，使用X射线探伤有很多限制，最好采用超声波探伤。因为超声波探伤对危害性很大的裂缝、未焊透等缺陷的检出具有较高的灵敏度，而射线探伤容易对某些裂纹、未焊透造成漏检。

1 锅炉和压力容器中角焊缝的特点

由于锅炉和压力容器的特殊性，对角焊缝探伤时，只能是在翼板和腹板的外侧进行探伤。而且角焊缝的探伤技术要求高。锅炉和压力容器角焊缝的焊接一般为自动埋弧焊、手动电弧焊。出现缺陷一般为气孔、未焊缝、未融合、夹渣、裂纹等，表面缺陷和近表面缺陷可以通过外观检查来控制，再加上其他探测方法，比如表面SH波探伤。焊缝中的气孔、夹渣是立体型缺陷，危害性较小。而裂纹、未融合是平面型缺陷，危害性大。在焊缝探伤中，由于加强高的影响及焊缝中裂纹、未焊透、未融合等危害性大的缺陷往往与探测面垂直或成一定的角度，因此一般采用横波探伤。锅炉和压力容器承受压力的角焊缝是最近几年才出现的，对于角焊缝的探伤还不是很熟悉。角焊缝由于位置的特殊性，一般的探测方法容易造成缺陷的漏检，因此选择一种较好的探伤方法，是保证探伤质量的关键。

2 角焊缝探伤方法的确定

根据角焊缝的特点，目前较适宜的探伤方法应选用横波、纵波相结合的方法对其进行探伤。实际探伤时，究竟是选用①+②的探法，①+③的探法，还是①+②+③综合探法，应根据板厚、探测的方便性和有效性决定(见图1)。

图1 探伤方法图

2.1 方法①用直探头在翼板外侧焊缝垂直部位进行探伤

用直探头易检出近探头侧坡口面未熔合和根部未焊透。在用直探头在翼板侧焊缝垂直部位进行探伤时，限制直探头晶片宽度选择的最大因素就是腹板的厚度。一般是晶片的宽度应小于腹板的厚度。在实际探伤中，探伤面积范围大件时，为了提高探伤频率宜选用大晶片探头，探伤厚度大的工件时，近场区短为了有效地发现近距离的缺陷定位精度，可以考虑换用小直径直探头对14 mm以下板进行探伤，或者选用双晶直探头。用直探头探伤一般可探测到腹板和翼板间的未焊透和翼板侧层状撕裂等缺陷。但是腹板侧焊缝的缺陷，由于角焊缝的斜面等原因，超声波杂波出现较多，很难判断缺陷。直探头的频率、型式影响到可探伤的深度范围。在对薄板角焊缝探伤时，因杂波的缘故宜选用5 MHz的探头。以Φ14 mm，2.5 MHz/5 MHz探头的声特性参数比较可见表1，5 MHz探头λ短，θ0小，分辨率高。

表1 参数比较

结果表明，用Φ14 mm，2.5 MHz/5 MHz直探头对15 mm板上的未熔合缺陷进行探伤，使用5 MHz直探头，杂波较少，分辨率较高。

2.2 方法②在翼板外侧用斜探头进行探伤与方法③在腹板外侧用斜探头进行探伤

在翼板和腹板外侧探伤时，首先对K2，K2.5，K3的斜探头做了声束宽度、声束分辨力、产生表面波和变形波程度的试验，发现对于中厚板探伤时宜选用K2.5或K3的斜探头。但是对于薄板焊缝探伤，最好选用K2的探头。对于斜探头的频率，可从8×12K2斜探头参数的比较中看出，近场区宽度小的是2.5 MHz的探头，但是由于薄板焊缝探伤时声束指向性，而且减少了表面波的干扰，这样缺陷当量变化一定程度上受到了限制，因此宜选用5 MHz的斜探头(见表2)。

表2 探头选择

斜探头晶片的宽度在薄板探伤中，要尽可能地选用小晶片，小晶片的近场区宽度小。在翼板外侧选用斜探头前沿，要尽可能的短，由于角焊缝的焊角的存在，一般只能作直射法探伤。翼板外侧探伤的关键就是计算好焊缝位置到探头的长度范围，以区别是焊缝缺陷还是翼板内缺陷。尤其是在薄板焊缝探伤中。在翼板、腹板外侧的探伤最好选用两种探头探伤，一般选用K2和K1两种探头，以防止缺陷的漏查。选用K1探头，主要是考虑到与探测板成45°角的缺陷，在对薄板探伤时，一般在翼板K1的探头无法探到缺陷，这只能是采用一种探头探伤。在腹板外侧探伤时，通常采用K1探头作直射法和一次发射法探测焊缝及腹板侧热影响区的裂纹。这是从缺陷特征来考虑的，一般与焊接表面垂直。

3 超声波探伤技术条件的确定

超声波技术条件的确定，对探伤的完全性也是至关重要的。

3.1 探头的选择

根据锅炉和压力容器的板厚u，直探头尽量选用小直径探头，或选用双晶直探头，这样可减少近场区的长度。斜探头选用K2和K1两种探头，由于使用一种探头扫描盲区较大，一般是探头K值越大，扫描盲区越大，而且容易产生表面波，在荧光屏上产生杂波，无法进行辨识，同时也是为了满足B级检验等级规定的两种不同角度探伤的要求。

3.2 耦合剂

一般选用机油。

3.3 时基线比例的调整

时基线的调整均为深度比例1∶1。

3.4 灵敏度调整

选用RB-T试块或CSK-ⅢA试块，一般耦合补偿为4Db。

3.5 探测扫描

探伤时，斜探头在焊缝翼板外侧，腹板外侧作垂直于角焊缝的锯齿形扫查，每次移动间距不大于晶片直径，同时在移动过程中作10～15°转动。为了探测焊缝中的横向缺陷，探头还应沿焊缝中心线作正反方向的扫查。以便于进行定性分析。

4 结论

①在锅炉和压力容器单斜角焊缝探伤过程中，由于位置结构的特殊性，在翼板外侧和腹板外侧两个探伤面上，选用两种角度探头探伤，防止缺陷漏检。在薄板角焊缝探伤过程中，最好选用小晶片，5 MHz的K2探头，且K1的探头最好一起选用。薄板角焊缝探伤中直探头探伤最好选用小晶片5 MHz的探头;②标准选用建议参考《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级》和《锅炉大口径管座角焊缝超声波探伤》;③尽量选用数字超声波探伤仪，它具有数字存储和运算的功能，实现探伤过程中自动判断、自动读出和显示缺陷位置和当量值、存储并打印输出探伤报告等优点。且仪器轻便，可减轻劳动强度，方便探伤。

TQ050.7

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1003-3467(2010)12-0052-02

2010-04-28