焊缝超声波无损检测中典型缺陷性质的波形识别

施鹏

（甘肃土木工程科学研究院有限公司 甘肃省兰州市 730020）

1 前言

超声波检测技术在焊缝缺陷检测中得到广泛的运用，缺陷定位与定量已相当成熟，但在实际检测中，以脉冲反射波来识别缺陷性质比较复杂和困难。根据对焊缝中典型缺陷的显示特征进行波形识别，可以对常见缺陷进行定性。

2 检测原理

超声波探头发射脉冲波到焊缝内，遇到两侧声阻抗有差异的界面时部分声波被反射，两侧声阻抗有差异的界面一般为焊缝中的某种缺陷，分析反射回波的声波幅度和位置等信息对缺陷定位和定量，识别缺陷反射回波的特点对波形分析后进行缺陷定性[1]。

3 典型缺陷及形成原因

（1）气孔：气孔是焊接过程中溶入焊缝金属的气体，在冷却凝固之前来不及溢出而在焊缝金属内形成的空洞。

（2）夹渣：焊缝金属中残留有外来固体物质所形成的缺陷。

（3）未焊透：母材金属之间没有熔化，焊缝金属没有进入接头的根部所造成的。

（4）未熔合：焊缝金属与母材之间，或焊缝金属之间未完全熔化结合在一起的缺陷。

（5）裂纹：热裂纹主要是由于焊接工艺不当和热胀冷缩引起的；冷裂纹主要是有组织应力、残余应力和焊接残留的氢的作用等原因单独或共同诱发。

4 反射回波特点及波形分析

（1）气孔为内部为气体的球形缺陷，因球形反射体导致反射回波发散，波幅不会很高。单个气孔回波为独立单峰，探头移动即消失，密集气孔回波呈簇状，多角度扫查波幅变化不大[2]。

图1 静态波形

（2）夹渣为焊缝中存在其他金属或非金属杂物，因反射面不规则，有尖端粗糙处，超声波会发生多次反射，反射回波波形较宽且不清晰，波峰粗壮，主峰两侧有毛峰，波形呈锯齿状，多角度扫查波峰多变。

（3）未焊透一般存在于焊缝中部和底部，因缺陷垂直于焊缝且有一定长度，反射回波波幅较高，平行移动探头波形稳定，在焊缝两侧分别进行扫查得到回波波幅基本相同且波形形状差异不大，探头旋转扫查波峰陡降。

（4）未熔合与未焊透不同，一般不存在于焊缝中间，反射回波波幅较高，平行移动探头波形稳定，在焊缝两侧分别进行扫查得到回波波幅明显高度不同且波形形状差异大，有时另一侧没有反射回波。

（5）超声波检测对裂纹敏感性好，是检测裂纹的重要手段，裂纹缺陷有波幅高、波形宽、多峰，波峰尖锐的特点，探头旋转扫查出现多峰错动，交替出现最高峰的现象。

（6）缺陷静态波形是在实际检测中扫查到缺陷波时的最终形态，能直观呈现缺陷波的形状和波幅高度，也是通过反射回波波形识别缺陷性质的基础[3]。

（7）缺陷动态波形是探头移动时，缺陷反射回波将产生相应变化，不同性质的缺陷，反射回波波形变化也不同。扫查中发现缺陷波后探头平行或旋转扫查时缺陷波形状和波幅高度的动态变化既反映了缺陷静态波形的特点又补充了探头移动与反射回波的变化过程，为判断缺陷性质提供了更多依据。

图2 波形的动态变化

5 结束语

超声波检测焊缝能直观的确定缺陷的位置和当量大小，但是把抽象的波形鉴别为某种确定缺陷是一个复杂的工程，牢记并掌握焊缝典型缺陷波形对鉴别缺陷性质十分重要，是缺陷定性的基础，在经历长期的实践经验积累后才能对缺陷反射回波识别和缺陷定性更加准确。