应用数字超声探伤仪零点校准功能判断焊缝未焊透缺陷

兖矿集团兴隆庄煤矿 阮文峰 董 军

主要叙述利用数字化探伤仪零点校准时间显示功能，解决焊缝横波探伤未焊透缺陷的定性，在使用中利用其数字仪本身的精确度和智能优势可以巧妙解决探伤中常见的缺陷问题。

随着NDT技术在企业中的广泛应用，数字探伤仪在UT检测中以其体积小、功耗低、性能高、功能多、重量轻、易操作等特点越来越凸显其优势地位，尤其在超声探伤的定性分析方面优势更加明显。

一、数字化超声探伤仪对焊缝的横波探伤

焊接件焊缝的质量优劣直接影响着设备和部件的安全，比如：压力容器、特种设备、公路桥梁、煤矿井架、大型剧院的钢架顶梁等。焊缝常见的缺陷有：外部缺陷的咬边、焊瘤、烧错边、成形不良、表面气孔；内部缺陷的气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹等。焊缝的缺陷定性比较复杂，在这里就焊缝的未焊透缺陷通过数字化超声探伤仪的检测谈一些体会。

未焊透是焊接时接头根部未完全熔透的现象，对对接焊缝也指焊缝深度未达到设计要求使焊缝金属没有进入接头根部的现象，称未焊透。是由于焊接电流小、熔深浅、坡口和间隙尺寸不合理、钝边太大；磁偏吹影响、焊条偏芯度太大、层间及焊根清理不良等原因产生。

二、两种钢焊缝缺陷的数字探伤仪操作

在探测两焊缝之前，根据工艺流程，先制作DAC（面板曲线）引用标准GB/T11345-1989、JB4735-2005，假设使用CTS-2020探伤仪、2.5Z14×14K2斜探头，通过仪器面板调节键，对仪器参数进行初步设定：在“基本菜单”中输入探测范围、材料声速、脉冲移位；在“计测”菜单中，选择测试点选择；“收发”菜单中进行双探头、重复频率、检波方式的选择。然后，对探头进行参数测定（见图1）。

图1 仪器面板正视图

首先是“探头零点”和“前沿长度”的测定，笔者表述的零点校准即指探头零点的调整，简要叙述是这样的，用斜探头对CSK-1A试块上的R100mm圆弧面进行扫射，确定最高回波，固定探头，通过调节“选定闸门起位”使已选定闸门套住该回波；调节“探头零点”的值，使声程为100mm（这是本文叙述的要点之处）。在这里如果使用模拟探伤仪进行校准时，偏差会很大，声程是调整不到100mm的，数字超声探伤仪的精确度能达到±0.2%，所以，零位调整比较准确，能够精确调整到100mm（见图2）。

图2 零点调整画面

然后，用钢尺量出探头的前沿长度，输入到“计测”菜单和“前沿长度X”拦中，按照要求测定K值，然后算出R50mm和R100mm圆弧按深度标定在时基线上的格数，时基线按照深度标定完毕，用已校正过的斜探头扫射对比试块CSK-ⅢA上深度为10mm的φ1mm孔六个，找到最高回波，用已选定的闸门套住该回波（波幅需在20%到80%之间），按“打印键”，出现“DAC回波”为1，此时已记录第一个回波参考点，并自动绘出第一段曲线，重复上述操作依次记录20mm、30mm、40mm、50mm等由浅入深的孔的回波，在仪器面板上依次连接这些孔深回波的基准点，DAC（即面板曲线）曲线制作完成，此时按照JB4730-2005标准，依次设定判废线、定量线、评定线，按下仪器面板上的存储键将面板曲线保存以后就能对焊缝进行探伤了。

在探伤时入射声程探头零点会发生漂移，(即零点漂移)此时为了准确判断缺陷就要对探头零点进行校准。零点漂移是指探头入射点发生位移的现象。

三、分析判断

在检测图3、图4焊缝时，在[计测]菜单中输入的工件厚度要与被测焊件的板厚相同（本例为20mm钢板对接焊缝），设置被测件厚度后仪器会自动计算出缺陷的实际深度距离，用斜探头对焊缝区域进行扫查，当发现缺陷时，用已选定的闸门套住缺陷回波，仪器会自动计算并显示缺陷位置的相关数据，如果按深度标距探测时出现声程偏差可以判断为未焊透。

图3 插入式管座角焊缝检测示意图

图4 “V”坡口焊缝未焊透示意图

未焊透具有以下特征：(1)有一定的长度，一般产生于起弧和熄弧处；(2)焊接时电流较小；(3)未焊透的位置根据坡口型式，一般在焊缝的中部、焊缝两侧和焊缝根部。未焊透的回波特征：反射率高，波幅较高；因为有一定的长度和固定的位置探头水平移动时波形较稳定；从焊缝两侧探伤时，能得到大致相同的当量；未焊透的反射当量一般大于同声程的φ2mm横孔。判断未焊透时需要注意的是检测中考虑到入射声程和反射声程会产生探头零点漂移，（应对焊接件表面清洁清理，保证检测面表面粗糙度（一般为▽6.3）及符合探伤要求的探测面宽度，(一次波0.75P；二次波1.25P；P=2TK)，这既是利用数字探伤仪的零点漂移探测焊缝的未焊透缺陷要点之处。实际在探伤中基于这种方法还要结合探伤经验才能达到灵活的应用。

无损检测的过程是复杂的，一个合格的超声探伤人员需要具有很好的无损探伤（NDT）的物理基础，掌握无损探伤的原理和方法，才能在探伤时对缺陷做出较准确的评判。

[1]钱会元.船舶超声波探伤[M].中国船舶工业总公司船舶工艺研究所,1991.

[2]史亦韦.国防科技工业无损检测人员资格鉴定与认证培训教材[M].机械工业出版社,2010.