焊縫超聲檢測(cè)在船舶中應(yīng)用

1、焊縫超聲檢測(cè)在船舶中應(yīng)用【摘要】本文介紹了焊接超聲技術(shù)的特點(diǎn)及其在 船舶中的應(yīng)用現(xiàn)狀，同時(shí)對(duì)超聲波技術(shù)的新進(jìn)展：超聲相控 陣和tofd技術(shù)也進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。希望本文能對(duì)我國(guó)焊縫 超聲檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用及其在船舶工業(yè)中的選用有所參考作 用?！娟P(guān)鍵詞】超聲檢測(cè)；船舶；超聲相控陣；tofd隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及中國(guó)造船業(yè)在世界船業(yè)界 的崛起，造船工藝也在不斷地進(jìn)步。船體構(gòu)件的連接，幾乎 全部采用了焊接，焊接接頭的質(zhì)量好壞，將直接影響到產(chǎn)品 結(jié)構(gòu)的安全性。無損檢測(cè)技術(shù)在船舶工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣 泛，技術(shù)要求也越來越高，成為產(chǎn)品質(zhì)量管理的重要手段。 焊接質(zhì)量的高低直接影響了船舶修造的質(zhì)量與安全，作為現(xiàn) 場(chǎng)

2、檢驗(yàn)人員來說，對(duì)船舶焊接的檢驗(yàn)必須高度重視。通過無 損檢測(cè)技術(shù)，把焊接缺陷限制在一定的范圍內(nèi)，以確保船舶 航行安全和水上人命財(cái)產(chǎn)安全。本文主要介紹在船舶焊縫無 損檢測(cè)中的超聲檢測(cè)的應(yīng)用及其新發(fā)展。1. 焊縫主要缺陷形式及檢驗(yàn)方法焊接缺陷的種類較多，按其在焊縫中的位置不同，可分 為外部缺陷和內(nèi)部缺陷。常見的焊接內(nèi)部缺陷有：氣孔、夾 渣、焊接裂紋、未熔合與未焊透等。根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)要求和 有關(guān)規(guī)范的規(guī)定，焊接質(zhì)量檢驗(yàn)可采用無損檢測(cè)和破壞檢驗(yàn) 兩類。在船舶建造和檢驗(yàn)中無損檢測(cè)已經(jīng)成為船廠船東和驗(yàn) 船師保證船舶質(zhì)和設(shè)備安全運(yùn)行的重要手段。ccs鋼制海 船入級(jí)規(guī)范（2006）及材料與焊接規(guī)范（2006）對(duì)

3、無損 檢驗(yàn)有大量涉及1。船舶無損檢測(cè)的特點(diǎn)是：檢測(cè)對(duì)象復(fù) 雜（各部分焊接結(jié)構(gòu)的載荷特性、應(yīng)力狀態(tài)、焊縫形式及等 級(jí)多樣），檢測(cè)量大（一條萬噸級(jí)船焊縫測(cè)量就在1萬m以 上）及檢測(cè)條件差（90%以上檢測(cè)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行）2。無損檢驗(yàn)方法常見的有外觀檢查、密性試驗(yàn)和無損探傷 等。無損探傷有射線檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢 測(cè)、渦流檢測(cè)等方法。每種檢測(cè)方法都有其各自的應(yīng)用領(lǐng)域, 超聲波檢測(cè)最主要針對(duì)焊縫內(nèi)部缺陷的檢測(cè)。2. 焊縫超聲檢測(cè)技術(shù)聲波頻率在16hz20khz為人的聽覺范圍；頻率小于 16hz的聲波稱為次聲波;頻率超過20khz的聲波稱為超聲波。 超聲波具有頻率高、波長(zhǎng)短、傳播能量大、穿透力強(qiáng)

4、、指向 性好的特點(diǎn)。超聲波在均勻介質(zhì)中沿直線傳播，遇到界面時(shí) 發(fā)生反射和折射，并且可以在任何彈性介質(zhì)（固體、液體 和氣體）中傳播。超聲波探傷是利用超聲波在物體中的傳播、反射和衰減 等物理特性來發(fā)現(xiàn)缺陷的一種探傷方法。按其工作原理可分 為脈沖反射法、穿透法和共振法超聲波探傷等。船舶焊接檢 驗(yàn)常用脈沖反射法超聲波探傷儀2。脈沖反射波法是利用脈沖發(fā)生器發(fā)出的電脈沖激勵(lì)探 頭晶體產(chǎn)生超聲脈沖波。超聲波以一定的速度向零件內(nèi)部傳 播，遇到缺陷的波發(fā)生反射，得到缺陷波，其余的波則繼續(xù) 傳播至零件底面后發(fā)生反射，得到底波。探頭接收發(fā)射波、 缺陷波和底波，放大后顯示在熒光屏上。由發(fā)射波、缺陷波 和底波在時(shí)間基線

5、上的位置求出零件內(nèi)缺陷的部位。依缺陷 波的幅度判斷缺陷的大小，具體方法有當(dāng)及量法、定量法等。 對(duì)于缺陷的性質(zhì)則主要依缺陷波的形狀和變化，結(jié)合零件的 冶金、焊接或毛坯鑄、鍛工藝特點(diǎn)，以及參照缺陷圖譜和探 傷人員的經(jīng)驗(yàn)來判斷。超聲波探傷的特點(diǎn)：超聲波探傷迅速，靈敏度高，可探 測(cè)53000mm厚的金屬或非金屬材料的構(gòu)件，設(shè)備簡(jiǎn)單，操 作靈活、方便，探測(cè)范圍廣，對(duì)人體無害。但對(duì)零件表面粗 糙度有一定要求，一般要求粗糙度等級(jí)高于ra6. 3um,表面 清潔、光滑，與探頭接觸良好。由于零件表面一段距離內(nèi)的 缺陷波與初始波難于以分辨，難以探測(cè)缺陷，所以這段距離 稱為盲區(qū)。盲區(qū)的大小因超聲波探傷儀不同而異，一

6、般為5 7mmo超聲波探傷中對(duì)缺陷種類和性質(zhì)的識(shí)別較為困難，需 借助一定的方法和技術(shù)3。3. 焊縫超聲檢測(cè)技術(shù)的新進(jìn)展超聲相控陣技術(shù)是通過控制各個(gè)獨(dú)立陣元的延時(shí)，可生 成不同指向性的超聲波波束，產(chǎn)生不同形式的聲束效果，可 以模擬各種斜聚焦探頭的工作，并且可以電子掃描和動(dòng)態(tài)聚 焦，無需或少移動(dòng)探頭，檢測(cè)速度快，探頭放在一個(gè)位置就 可以生成被檢測(cè)物體的完整圖像，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)掃查，且可檢 測(cè)復(fù)雜形狀的物體，克服了常規(guī)a型超聲脈沖法的一些局限 。與常規(guī)超聲波檢測(cè)設(shè)備比較，超聲相控陣檢測(cè)設(shè)備具有 如下一些特點(diǎn)：(1) 檢測(cè)速度快。(2) 使用靈活。(3) 檢測(cè)可靠。(4) 功能強(qiáng)大。(5) 操作簡(jiǎn)便。to

7、fd技術(shù)是超聲波檢測(cè)的一種新技術(shù)，其中文名稱是超 聲波衍射時(shí)差法，tofd是英文“time of flight diffraction"的縮寫。tofd技術(shù)具有快速高效、高精度、 高可靠性的特點(diǎn)，并且能形成統(tǒng)一的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，有利于保障 產(chǎn)品發(fā)展和質(zhì)量安全，因此被廣泛地應(yīng)用于鍋爐、壓力容器、 管道等的焊縫檢測(cè)中，近年來世界各先進(jìn)國(guó)家都紛紛出臺(tái)了 tofd的國(guó)家檢測(cè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)核電、壓力容器等領(lǐng)域都 對(duì)此開展了積極研究，2009年底，參照歐盟的標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)也 頒布了相應(yīng)的tofd技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)5。tofd技術(shù)的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在：(1) 一次掃查幾乎能夠覆蓋整個(gè)焊縫區(qū)域(除上下表面盲區(qū))，可以實(shí)

8、現(xiàn)非常髙的檢測(cè)速度；(2)可靠性要好， 對(duì)于焊縫中部缺陷檢出率很高；(3)能夠發(fā)現(xiàn)各種類型的缺 陷，對(duì)缺陷的走向不敏感；(4)可以識(shí)別向表面延伸的缺陷;(5)采用d-掃描成像，缺陷判讀更加直觀；(6)對(duì)缺陷垂 直方向的定量和定位非常準(zhǔn)確，精度誤差小于lnini; (7)和 脈沖反射法相結(jié)合時(shí)檢測(cè)效果更好，覆蓋率100%o目前，我國(guó)已將超聲相控陣和tofd技術(shù)研發(fā)成果成功用在了在役船舶、在役海洋平臺(tái)等大型鋼結(jié)構(gòu)和復(fù)合材料的 檢測(cè)中，成功解決了常規(guī)無損檢測(cè)方法無法解決的技術(shù)難 題，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。4結(jié)論目前在無損檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)展最快適用較廣的技術(shù)是超聲 波自動(dòng)檢測(cè)，該技術(shù)可應(yīng)用在船舶制造中焊接工藝的各個(gè)階 段，并且對(duì)人員無輻射危害，成本低、靈敏度高、時(shí)實(shí)顯示、 使用方便。隨著超聲技術(shù)的進(jìn)步，目前超聲相控陣和tofd 技術(shù)也在船舶焊縫無損檢測(cè)中得到了應(yīng)用。參考文獻(xiàn)1季肖楓，顧娜船舶焊接超聲檢測(cè)應(yīng)用科技，2009(10)： 213-214.2 景艷無損檢測(cè)在船舶焊接中的應(yīng)用現(xiàn)代制造技術(shù) 與裝備，2012, 210 (5)： 32-34.3 張燕宏，李志遠(yuǎn)焊接結(jié)構(gòu)件焊縫缺陷的