超声波探伤标尺面版在焊缝探伤中的应用

王芬

（中国中车长江公司武汉分部　湖北武汉　430010）

前言

焊缝探伤主要指的是无损检测，现阶段，焊缝探伤主要方法包含了超声波探伤、射线探伤、渗透探伤以及磁力探伤等多种类型，其中超声波探伤在焊缝探伤中占有重要地位，得到了社会各界的广泛应用。使用数字型超声波探伤仪，可以对工件内部存在的疏松、裂纹、夹杂、气孔等多种缺陷进行有效检测，可以便捷、无损、快速的完成缺陷定位、评估以及诊断工作。

1　超声波探伤特点及适用范围

1.1　超声波探伤特点

超声波主要指的是超声振动在介质中进行传播，其实质是在弹性介质中以波动形式来传播的机械振动，超声波频率在400kHz以上。超声波可以对厚度较大材料进行探伤和检测，其具有较快的检测速度，投入费用相对较低，可以定位、定量材料缺陷，对于危害性相对较大的面积缺陷来说，其具有较高的检测灵敏度。探伤波探伤主要指的是应用超声来透入金属材料深处，在从一界面进入另一界面时，利用界面边缘反射，可以对零件缺陷进行检测，在超声波束遇到金属内部的缺陷和零件底面出现反射波时，会有脉冲波形形成在荧光屏上，依照脉冲波形，可以对缺陷大小、位置进行判断。

在无损检测中，超声波探伤具有四种主要特点：①超声波具有相对较好的指向性，且指向性随着频率的提升而增强；②在介质中，超声波在传播过程中遇到界面会有反射情况出现；③超声波具有衰减、散射、阻抗等特性，在应用过程中，可以为其提供丰富信息数据，可以帮助超声波得到广泛应用；④超声波具有较大的传播能量，在各种材料的使用中均具有较强的穿透力。超声波探伤优点十分明显，但是在使用超声波探伤技术时，为保证其应用效果，需要操作人员具有丰富的操作经验[1]。

1.2　超声波探伤适用范围

在工业无损检测、工业构件探伤中，超声波检测得到了十分广泛的应用。超声波探伤适用于各种尺寸的轧制件、锻件、铸件以及焊缝之中，且不会受到材料的限制，无论是有色金属、钢铁或是非金属，利用超声波探伤均能起到良好的检验效果。在结构件、机械零件、船体、电站设备、锅炉以及压力容器中，都可以采用超声波探伤方法。在具体使用中，可以使用自动化方式对材料硬度、材料厚度、晶粒度等方面进行检测，可以完成探伤工作。数字型超声波探伤仪主要包含了A型探伤仪以及在其基础上发展而来的B型探伤仪、C型探伤仪等，利用此类仪器，可以得到多种方向反射面信号，可以得到内部反射面三维显示图。

2　超声波探伤标尺面版在焊缝探伤中的应用

2.1　背景概述

焊缝主要指的是使用焊接热源高温，熔化焊条连接接缝处金属而形成的缝隙，如图1所示。

结合图1，在焊缝中，主要包含了对接焊缝、角焊缝等多种类型，依照等级进行划分，对于二级焊缝，需要对每条焊缝长度20%完成抽检工作，保证其超声波探伤大于200mm；对于一级焊缝，需要利用超声波探伤方法对每条焊缝长度100%进行探伤检测。随着我国工业化进程的加快、城市化进程的持续推进，无论是在建筑业或工业中，焊缝技术的使用都得到了明显增加，而随着焊缝探伤工作量的逐渐增加，探伤人员数量不足问题已经在我国各大城市中有所突显，在我公司中，针对新进探伤人员经验不足、无法掌握距离-波幅曲线的情况，为其制定了超声波探伤标尺面版，以此来帮助新进探伤人员解决缺陷定位、判定存在的困难，让其快速投入工作之中，解决了人力资源问题，为工作的顺利进行提供了保证。

其主要依据是在探头一定条件下，K=tgT为定值，如果板厚是d，深度为b，水平距离为a，声程为S，那么我们可以对其关系进行描述，即：在一次波条件下，a=S·sinT，b=cosT；在二次波条件下，a=S·sinT，b=2d-S·cosT[2]。

2.2　具体操作

2.2.1面版绘制

在本文中，主要以30mm厚钢板的探测为例进行分析，现可作出假设，即在探头前沿，其b为10mm，K为2，那么依照1：1.5的比例可以对扫描速度进行调整。在选择工作方式时，可以选择单探头来对工作状态进行收发处理，对探头进行有效连接；在探伤灵敏度得到满足条件下，需要尽可能放置强度旋钮于较低位置；需要对聚焦旋钮进行有效调节，保证荧光屏波形的清晰度；需要对辉度旋钮进行有效调节，保证亮度适中性；需要依照探伤对象工件具体厚度，对深度旋钮进行有效调节，保证深度范围选择适当性；需要对增益旋钮所在位置进行合理设置，需要对衰减器进行有效调节；在CSK-ⅢA试块上对探头进行移动，找到20mm深孔最高反射波，对水平旋钮进行有效调节，保证在荧光屏上30刻度位置可以出现20mm深孔脉冲前沿，移动探头需要对40mm深孔最大反射波进行找出，观察荧光屏上60刻度与其脉冲前沿位置偏差，如果在右边偏差n，那么需要使用细调旋钮向左移过2n，之后利用水平旋钮，可以将其移动回刻度处，如果在左侧偏差n，那么需要利用深度细调旋钮，向右移过60刻度n，之后利用水平旋钮移回60刻度；需要使用20mm深孔最大反射波，对30刻度是否相符进行核对；需要调节水平线性；需要对探头进行移动，将其对准10mm深孔，找到最高波调动到幅度50%，对水平距离与dB值进行记录；需要对增益与衰减器旋钮进行固定，对20mm深孔、30mm深孔进行分别探测，对最高波予以找寻，对水平距离与波幅予以记录；将探头和30mm深孔进行对准，找到最高波调节衰减器，保证最高波可以达到满幅度50%，对dB值进行记录；对增益与衰减器按钮进行固定，对40mm深孔、50mm深孔以及60mm深孔进行分别探测，对最高波进行找寻，对水平距离与波幅进行记录；依照H1/H2为10△H/20，可以对φ1×6-9dB、φ1×6-3dB以及φ1×6+5dB数值进行确认。其具体数值如表1所示。

结合表1相关数据，可以对标尺面版进行有效绘制，如图1所示。

结合图2，利用此标尺面版，可以帮助新进探伤工作人员完成焊缝探伤工作。

2.2.2面版应用

图2　标尺面版

在标尺面版的实际应用中，需要明确数字型超声波探伤仪垂直线性、水平线性的良好性，需要保证其具有较大的动态范围。同时，需要明确标尺面版在使用过程中，应用探头与探伤仪需要经过实测具有良好的匹配度，不能使用其他探头仪器。利用CSK-ⅢA试块可以对面版曲线进行校准，在此情况下，使得波高可以和校准点相对准。在对灵敏度进行探伤检测时，需要做到适当放开、扫查粗探，需要明确灵敏度位于基准位置，然后对探头进行调整，观察最大波所在区域。在判定缺陷时，需要明确在判废线和Ⅲ区缺陷判废内存在反射波幅，在Ⅰ区需要进行有效记录，在Ⅱ区需要依照相关标准对等级进行评定，此评定线是准测长。在判定缺陷位置时，依照反射波所在位置，可以将缩短水平距离在横轴中进行直读，在探头，使用钢尺可以对水平距离进行直接测量，依照反射波和斜线交点，可以将缺陷深度在纵轴上进行读出。依照标尺面版，可以对缺陷大小与缺陷位置进行有效判断，此种方法具有方便性、直观性，在本公司中，老探伤工作人员共同对标尺面版进行有效制作，之后指导新进探伤员进行使用可以快速上手，进而完成焊缝探伤工作，经过实测，发现此种方法具有良好的应用效果[3]。

3　结论

综上所述，通过绘制超声波探伤标尺面版，可以帮助新进焊缝探伤工作人员完成焊缝探伤工作，在保证超声波焊缝探伤准确性的同时，可以让公司人力资源培训投入成本得到有效降低，可以有效解决当前普遍存在的探伤工作人员经验不足问题，进而促进公司得到进一步发展。