超声波检测技术解读及其在焊缝检测中的应用

郑斯宇 张倩兰

中国航发航空科技股份有限公司 四川成都 610503

随着现代工业的不断发展，无损检测技术逐渐成为工业焊缝检测的研究与应用重点，能够为工业发展带来可观的经济效益。就目前来看，超声波检测技术无疑是最常见也最常用到的无损探伤检测技术，关于其在焊缝检测中应用的研究也是当代工业的重点内容。

1 超声波检测技术概述

超声波检测技术是指利用超声波来实现无损检测的先进技术，其往往是基于穿透法、脉冲反射法、串列法等而形成的，不过当前仅有脉冲反射法极为成熟，是现代工业中主要应用的超声波检测方法。当前常用数字式超声波探伤仪来进行探伤检测，其原理在于通过发射超声波并获取反射波的方式，获取被测物体内部信息，并通过处理加工转化为图像，以供检测人员参考和判断。随着现代计算机技术的逐渐成熟，超声波检测技术正逐渐向自动化、智能化方向发展，其功能在日趋完善的同时，检测结果的准确性也在不断提高[1]。

2 在焊缝检测中应用超声波检测技术的基础规范

超声波检测技术在焊缝检测中的应用，有着最基础的标准与规范，在实际应用时必须严格遵守这些规范。首先，该技术在焊缝检测中应用时可以划分为三个等级。其中，A级是单面单侧检验模式，只起到简单的探测作用，其基本应用要求被检验对象厚度不超过50mm。B级检测是单面双侧检验，可以直接对被检测对象的整个焊缝界面加以检测，并且在被检测对象厚度超过100mm时，需要采用双面双侧检验模式。C级检测需要从双角度进行反面双侧检验，从而可以通过两个方向与角度全面探测被测对象详细信息。当被测对象厚度超过100mm时，需要应用双面双侧检验方式，而且需要磨平焊缝余高，使用直探头检测检查焊缝两侧，并在被测对象厚度超过100mm且窄间隙焊缝厚度超过40mm时，需要增加串列式扫查方式。

除了检测本身存在等级外，超声波检测技术在焊缝检测中的应用结果也有着不同的评定等级，可以被分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个等级。其中，Ⅰ级代表焊缝质量最高，缺陷最少，Ⅳ级则焊缝质量最低，缺陷最多[2]。

而在对焊缝内部缺陷进行无损检测时，需要根据实际检测需求，确定相应检测范围。其中，一级焊缝检测比例为100%，即对整个焊缝进行完全检测；二级焊缝检测比例为20%，并在裂缝长度超过200mm时按照该比例计算相应的检测长度，不过当裂缝长度小于200mm时同样需要对整个焊缝进行检测；三级焊缝不要求进行无损检测。而对焊缝检测结果进行记录时，同样需要根据焊缝长度进行划分。当焊缝长度超过1000mm时，需要将焊缝处数以每300mm一处的方式计数；而当焊缝长度小于1000mm时，则需要记为每条焊缝1处。并且在对焊缝检测结果进行抽查以判定是否合格时，一般要求焊缝数的不合格率低于2%，才能判定为合格；而当不合格率超过5%时，则需要进行加倍抽检，并且需要在原本不合格部位两侧的焊缝延长线各增加一处，并将合格判定率变更为3%。此时当不合格率低于3%时，则代表该批验收合格，反之则为不合格。如果验收不合格，还需要对剩下的焊缝进行全数检查。

3 超声波检测技术在焊缝检测中的应用

本文以某中承式提篮系杆拱桥为例，对超声波检测技术在焊缝检测中的应用进行简单研究与探讨。该桥的主拱、钢箱梁等重要构件都需要通过焊接工艺进行拼装，故而必须进行焊缝检测。

3.1 检测前准备

在应用超声波检测技术进行焊缝检测时，首先需要做好相应准备工作。根据工程实际情况，选择MUT-350型数字式超声波探伤仪作为检测设备，并根据工程实际情况确定检测范围与检测面。随后，还需要对检测面进行清理，以免焊接表面存在各种杂质而对检测结果的可靠性造成影响。而且为了确保检测结果真实可靠，防止反射缺陷导致检测结果失真，还需要根据工程需求，选择透声性与流动性皆较佳的耦合剂辅助检测。随后，只需要对检测仪器进行调整与校验，即可完成焊缝检测的前期准备工作[3]。

3.2 检测应用规划

在本工程中应用超声波检测技术时，主要是对主拱对接环缝进行检测。由于本工程的主拱管上共有950个对接环缝，检测量巨大，因而必须要根据桥的实际结构，制定科学、合理的检测计划，并严格按照计划进行检测。

3.3 检测操作要点

在使用数字式超声波探伤仪对进行检测时，首先应当根据声束扫查范围，主要缺陷与声束中心线位置关系，探伤灵敏度等确定探头K值。由于焊缝晶粒较小，通常可以使用高频模式进行检测。不过基于板厚大小，还需要适当调整探伤仪工作频率，其中当板厚较大时，需要适当调小频率，反之则增大频率。随后，需要对斜探头入射点及斜探头K值进行测试，从而确定最为合适的斜探头K位置。而且在扫描过程中，一定要灵活调节扫描速度，从而避免扫描速度不合理所导致的检测结果失真问题。

3.4 检测数据采集与分析

在使用数字式超声波探伤仪完成焊缝检测工作之后，必须及时做好记录，而且要在每一部分焊件的检测结束后都及时进行记录，不得等到所有检测工作结束后一起记录，否则很容易导致数据出现偏差，失真严重。对检测收集的信息进行分析与处理，即可得到相应的缺陷波形曲线，并能以此为基础发现缺陷产生原因，为减少焊缝缺陷做出贡献。通过对缺陷波形曲线的分析，可以判定缺陷回波超过判废线，或者超过评定线的焊缝为不合格焊缝，需要及时进行返修。

4 结语

超声波检测技术作为一种无损探伤技术，在焊缝检测中有着大量应用，能够有效检测焊缝缺陷是否合格。在实际应用该技术进行焊缝检测时，需要清楚其基础规范，并做好检测前准备，规划检测应用方案，谨慎处理操作要点，采集与分析检测数据，确保检测结果足够可靠，真实反映焊缝合格情况。