超声波检测在实际生产中的应用

杨 年，宋瑞祥

（新余钢铁有限公司，江西 新余 338000）

在实际探伤过程中，超声波能在均匀介质中传播，遇缺陷形成反射。此时，缺陷可以被看作新的波源，其发出的波被探头接收，波峰曲线可以直观显现在屏幕上。缺陷越小，缺陷回波越不会扰乱探头声场[1]。材质和焊接方法不同，会使焊缝表面不光滑，加之大多危险性缺陷都垂直于工件表面，因此，实际生产过程中超声波检测一般采用斜探头在焊缝两侧与钢板直接接触时所产生的折射横波来扫描探测。

超声波检测技术对缺陷的评定主要有3个方面的因素，即定位、定性、定量。由于缺陷对超声波的反射特征受工件结构、坡口形式、母材和焊材、焊接方法等方面的影响，在显示屏上呈现了动态和静态的波形图，使评定结果的准确性变得较低，加上无损检测人员技术水平的差异，容易出现误判，这为设备的使用和维护埋下较大的安全隐患。由此可见，在实际工作中，对缺陷性质的准确判断对安全的保证具有十分重要的意义。

1 焊缝缺陷存在的几种形式

焊接质量对设备制作的质量、运行、维护及安全性和可靠性有着直接影响。了解焊缝缺陷的种类和产生原因有助于提高结果的准确率。焊缝缺陷中最典型的缺陷形式有气孔、未融合、夹渣、未焊透、裂纹等，具体产生原因如下。

1.1 气孔

焊接过程中焊接熔池温度过高而吸收了过量的气体，在熔池凝固之前未能及时从熔池中跑出而残留在焊缝内形成气孔。

1.2 未融合

未融合是指焊接过程中焊接金属与母材金属之间未能完全融化结合在一起，形成了坡口面或层间未融合，这个可能出现在焊缝的根部、坡口和层间。

1.3 夹渣

由于焊接前工件表面清理不干净，或焊后有残留，在焊缝金属内会有非金属夹渣物存在，主要是焊条药皮的残留物，分为点状和条状。

1.4 未焊透

被焊工件加热不足或加热偏于一边所造成的。这种缺陷会影响焊缝质量，削弱焊缝的强度，严重的时候还会导致裂纹的产生。

1.5 裂纹

裂缝是指在焊接应力及其他致脆因素的共同作用下，焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙。裂纹是最常见的一种严重缺陷，按发生条件和时机分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹和层状撕裂4类。这些缺陷的存在影响了设备、工件的质量和实用性，不同缺陷的危害程度不同，因此对缺陷的定性显得非常重要，选择正确的超声波检测参数对快速、准确判断出缺陷的类型具有实际意义。

2 超声波检测参数的选择

在检测缺陷时，要在焊缝的前后、左右移动探头，这样才能保证超声波扫描到整个待检区。通常要对待检区的表面进行修整，清除表面的焊接飞溅、铁锈、凹坑、油漆等，以免影响声波耦合和缺陷判定。

2.1 耦合剂的选用

在选择耦合剂时，应注意耦合剂需具备以下几个性能：①良好的声透性和合适的声阻抗值；②耦合剂中不含固体粒子或气泡，能增强润滑作用，方便探头移动；③保存和使用方便，无毒、无腐蚀性，不会对被测工件造成二次损伤；④检测后容易清洗。需要注意的是，使用通用的探头和耦合剂时，被检工件表面温度最高不得超过480℃。

2.2 探头的选择

为了保证检测是纯横波检测，对于钢制材料而言，探头入射角应该满足“在第一临界角和第二临界角之间”的要求。近几年在实践过程中发现，改用K值探头可使缺陷的定位变得更加方便，比如K＝1、K＝2.5等。同时，选择探头时要注意以下3点：①主声束能覆盖整个焊缝截面；②声束中心线尽量与危害性大的缺陷垂直；③保证探伤的灵敏度。

满足以上条件后，还需根据现场实际，观察工件的厚度来选择对应的K值——厚壁厚，选用K值小的探头，缩短声程，减小衰减，提高灵敏度；反之，选择K值大的探头，避免近场区的干扰，提高定位精度。

2.2.1 超声波频率的选择

超声波频率越大，其波长越小，可检测出的缺陷尺寸也越小（一般为λ/2）。但实际工作中，焊缝中的危险性缺陷大都与超声波入射方向成一定角度，频率高，但探头不易接收回波信号。为了保证检测的灵敏度，超声波频率要适当[2]。

2.2.2 其他参数的选择

检测过程中不单单靠探头K值、频率、耦合剂，还需根据工件的大小确定超声试块的类型，考虑探头移动的方向、宽度、方式，被检工件表面粗糙度状况，检测灵敏度等级等的影响。在实际工作中，检测人员应结合现场环境和设备工作情况，对参数进行合理的调控和选择。

3 结束语

超声波作为当前最重要的无损检测技术之一，是多种安全检测的首选方式。但要做到对缺陷的性质判定准确、可靠，不仅要靠对设备结构的熟悉、参数的合理选择，还需要无损检测人员在实践工作中不断积累经验和提高技术水平，总结焊缝缺陷的波形及其特性，这样才能更有效地保证设备制造合格、运行安全、维护到位，同时还能为改善工艺技术、提高劳动效率提供科学有效的技术支持。

［1］全国锅炉压力容器标准化技术委员会.NB/T 47013—2015承压设备无损检测［S］.北京：新华出版社，2015.

［2］韩红芹.超声无损检测技术在金属材料焊接中的应用研究［D］.吉林：吉林大学，2011.

［3］杨斌，刘国波.超声波检测技术在平板对接焊缝探伤中的应用［J］.科技与创新，2017（20）：27-31.

［4］王云昌，江波.焊缝超声波检测定性分析的探讨［J］.江西电力，2004（5）：6-7.

［5］黄磊，王长安，牛虎乾.焊缝超声波探伤中缺陷性质的评估［J］.焊管，2005，28（3）：49-50.