钢结构焊缝超声波探伤时一种非缺陷回波的分析

麻洪轩

摘 要：在对接接头和L型接头焊缝超声波探伤过程中，由于焊缝对口间隙过大，设计要求底部加衬板焊接，常规超声波探伤时，往往把板材公称厚度设定为探伤厚度，这时衬板底部的回波会折射到焊缝中间，很容易被误判为缺陷。通过现场焊缝处理，多次验证实验，判断回波反射条件，明确了这种非缺陷回波产生的原因和特点。

关键词：焊缝;超声波探伤;衬板;缺陷回波

一、问题的发现

在北京轨道交通新机场线一期工程磁各庄车辆段钢结构检测过程中，钢管框架柱是由材质为Q345B、厚度为25-50mm的低碳合金钢组焊而成，它具有综合性能好、低温性能好、冷冲压性能、焊接性能和可切削性能好等。施工单位焊接均采用单边V型坡口、底部加衬板焊接。

在厚板焊缝超声波探伤（B级）时，常发现距离根部5-8mm深度范围内的熔合线附近有不同长度连续的超标反射回波，偶尔焊缝全长都有此种回波。以32mm对接焊缝为例，其结构形式如图1所示，采用HS610e数字超声波探伤仪，其回波指示位置见表1。

按照常规的探伤方法，在探伤之前把仪器参数检测厚度设定为板材厚度，那么一次波扫查到衬板底部时，设备自动换算深度就为板材厚度减掉衬板厚度，在仪器显示屏中会有一个反射波，它的水平距离、深度距离均反映这个反射波就处在焊缝中，当探头前后移动过程中，在一定范围内，这个反射波还一直存在;在更换探头，采用不同角度探头检测之后，此反射波还依然存在，对于这种反射波，很容易判断评定为坡口未熔合或母材中的缺陷。当在焊缝表面气刨返修后，反射波仍然存在。

二、非缺陷回波的分析

在焊缝检测中，由于工件结构特殊、表面状况、焊接状况、仪器、探头和耦合性能等原因引起的反射回波，它不是焊縫内部真实缺陷引起的，这种波称为非缺陷回波。本文提到的非缺陷回波是由焊缝结构引起的，在房建钢结构施工中，多采用单边V型坡口、底部加衬板焊接，在焊接过程中，底部衬板也会一起熔合，这时，焊缝厚度就为板材厚度加上衬板厚度，而我们在超声波探伤过程中，厚度往往参考的是板材厚度，这就为我们判断反射波是否为缺陷波造成了一定的干扰。当把底部衬板切割打磨掉之后，这种非缺陷回波随之消失。

三、非缺陷回波的种类

焊缝检测中常会出现一些独特的非缺陷回波，常见的有：沟槽回波、焊角回波等。

（一） 沟槽回波

在厚壁管多道焊的焊缝表面会形成一道道沟槽。当超声波检测扫查到沟槽时，会引起沟槽反射。沟槽反射的特点是，在沟槽的一侧检测时，回波稍高，另一侧回波低，或者没有回波，见图2。如果用蘸有油的手指在沟槽处轻拍，回波会上下跳动。根据回波信号显示的深度和水平位置，可以判断该回波信号的位置与沟槽实际位置相符，所以此回波信号是焊道之间的沟槽所引起的非缺陷回波。

自动焊沟槽大小比较规则、深浅比较均匀，当出现沟槽反射波时沿焊缝水平方向移动探头，可以持续观察到回波;手工焊的沟槽大小不规则、深浅不太均匀，沟槽反射波的出现没有规律。因此，后者比前者更难识别和确认，当发现疑似波是要两侧检测，仔细对照，是否符合沟槽反射波的特征。

（二）焊角回波

焊缝一般都有一定的余高，余高与母材的交界处称为焊角，由焊角产生的回波称为焊角回波。在阶梯试块上做一个实验：如图3所示，从A、B两个相反的方向检测同一个台阶，探头在A位置时会有回波，在B位置时没有回波。实际焊缝产生的焊角回波如图4所示。

由上述实验可知，焊角回波的特点是：探头在工件上A位置处会有焊角回波产生，在B位置处则无焊角回波产生;焊角回波高度与余高高度有关，余高高时焊角回波高度高，余高低时焊角回波高度低，余高低到一定程度时，无焊角回波。当探头沿焊缝平行移动时，焊角回波的位置不会变动，当探头垂直焊缝作前后移动时，焊角回波的位置会相应的移动一段距离;如果根据最高焊角回波的位置计算出它的水平距离和垂直距离，计算出的焊角位置与工件上的实际焊角位置相同;如果用手指蘸上油轻轻敲击工件的焊角处，焊角回波会上下跳动。根据焊角回波的这些特点就可识别焊角回波。

结束语

（一）在焊缝检测时，要仔细观察工件结构、表面状况、焊接状况，精确对回波定位，认真分析回波特点，寻找反射条件，就可以识别非缺陷回波，避免误判。

（二） 建议把仪器参数检测厚度设置为“0”，有利于分析底部衬板回波和根部焊瘤回波。

参考文献：

[1]郑晖 林树青;全国特种设备无损检测人员资格考核统编教材 超声检测第2版

[2]李向阳;对接焊缝超声波探伤中的伪缺陷回波分析;电力设备;2019年第5期