T型接頭焊縫的超聲波檢測(cè)

1、畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè)計(jì)論文設(shè)計(jì)（論文）題目： T型焊縫的超聲波檢測(cè) 下 達(dá) 日 期： 2011 年 12 月 5 日開(kāi) 始 日 期： 2011 年 12 月 5 日完 成 日 期： 2011 年 1 月 5 日指 導(dǎo) 教 師： 李紅莉 學(xué) 生 專 業(yè)： 檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用 班 級(jí)： 檢測(cè)0901 學(xué) 生 姓 名： 安克珍 教 研室主任： 張博 材 料 工 程 系 陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目： T型焊縫的超聲波檢測(cè) 進(jìn) 程 計(jì) 劃 表（安克珍）序號(hào)起止日期計(jì)劃完成內(nèi)容實(shí)際完成情況檢查簽名12011.12.512.7查資料、分組完成22011.12.812.9課外查資料為撰寫(xiě)論文

2、做準(zhǔn)備完成32011.12.1212.15模擬機(jī)儀器性能的測(cè)試完成42011.12.162011.12.18距離-波幅曲線的繪制完成52011.12.192011.12.20探傷工藝的選擇和確定完成62011.12.212011.12.23對(duì)工件進(jìn)行超聲波檢測(cè)完成72011.12.242011.12.28整理各類資料,將論文撰寫(xiě)完畢,進(jìn)行初稿修正完成82011.12.292012.1.5修改論文準(zhǔn)備答辯完成T型焊縫的超聲波檢測(cè)摘 要：介紹了T型角焊縫超聲波探傷的兩種方法:單直探頭法和單斜探頭法。對(duì)直探頭探測(cè)頻率和斜探頭K值選擇及模擬機(jī)的基本性能測(cè)試進(jìn)行了簡(jiǎn)單論述; 著重分析了探傷中出現(xiàn)的波形及

3、依據(jù)波形特征確定缺陷位置, 并對(duì)缺陷性質(zhì)作出判斷的分析方法,為實(shí)際檢測(cè)提供依據(jù)，并通過(guò)檢驗(yàn)實(shí)例來(lái)證明檢測(cè)效果。關(guān)鍵詞： 超聲波檢測(cè)，T型角焊縫，探頭，波形，缺陷 T TYPE ULTRASONIC TESTING OF WELDSABSTRACT：Introduced T ultrasonic flaw detection of two kinds of methods: single straight probe method and monoclinic probe method. On straight beam probe detection frequency and K value

4、 of angle probe selection and simulation machine basic performance test is simply discussed; analyzes the flaw in the waveform and based on the waveform characteristics determine the defect position, and on the nature of defect judgement analysis method, provide the basis for the actual testing, and

5、 through the test example to demonstrate the detection effect.KEY WORDS: Ultrasonic testing, T type fillet weld, probe, wave, 前言：T 型角焊縫是一種常見(jiàn)的焊接結(jié)構(gòu),在金屬結(jié)構(gòu)件中應(yīng)用非常廣泛。這種結(jié)構(gòu)一般要求有較大的載能力, 所以必須保證其焊接質(zhì)量,對(duì)焊縫要進(jìn)行探傷檢查。鑒于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn),不便于射線檢測(cè)和磁粉檢測(cè), 而滲透檢測(cè)又只能發(fā)現(xiàn)其表面缺陷, 所以在實(shí)際檢測(cè)中, 一般采用超聲波探傷法, 充分利用超聲波的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn), 可以既經(jīng)濟(jì)又迅速地檢測(cè)出焊縫中存在的缺陷1。1.

6、T型接頭焊縫中缺陷的分布規(guī)律圖2-1 T型焊縫缺陷及分布T型接頭焊縫由翼板和腹板焊接而成，破口開(kāi)在腹板上。T型接頭焊縫中的缺陷主要有裂紋，未融合，未焊透，夾雜和氣孔。焊縫中裂紋位于裂紋中心，約與腹板呈45度；翼板側(cè)裂紋位于翼板的熔合線附近，呈層狀撕裂；焊接裂紋位于焊縫近表面的腹板及翼板側(cè)的熔合線附近；翼板側(cè)未融合缺陷位于翼板的熔合線附近；腹板側(cè)未熔合缺陷位于腹板的坡口的鈍邊附近；夾雜，氣孔在焊縫任何部位都有可能產(chǎn)生2。2.檢測(cè)方法的選擇 對(duì)于焊縫中的裂紋、焊趾裂紋以及靠近焊縫表面的腹板、翼板側(cè)的未融合，只要探頭的K值選擇恰當(dāng)并采用直射波，一二次發(fā)射波檢測(cè)既可以得到比較滿意的檢測(cè)效果。（1） 對(duì)

7、于腹板與翼板間未焊透或翼板側(cè)焊縫下層狀撕裂等缺陷，采用直探頭在翼板的外側(cè)較為有利，聲束可垂直入射缺陷表面。（2） 對(duì)于夾雜氣孔，由于其方向不十分敏感，無(wú)論檢測(cè)面在腹板還是翼板，只要聲束能掃查到整個(gè)焊縫的截面，采用常規(guī)方法既可保證缺陷的檢測(cè)率。（3） 對(duì)于焊縫中的橫向缺陷，采用單斜探頭在翼板上沿焊縫的長(zhǎng)度方向掃查，即可有效的檢出。同時(shí)也可結(jié)合斜探頭在翼板外側(cè)或內(nèi)側(cè)進(jìn)行探測(cè)，探頭置于翼板外側(cè)時(shí)利用一次波探測(cè)，探頭與內(nèi)測(cè)時(shí)利用二次波探測(cè)。比較而言，外側(cè)一次波探測(cè)靈敏度較高，定位方便。不但可以檢測(cè)出橫向缺陷，而且可以檢測(cè)出縱向缺陷。不足之處在于外側(cè)看不到焊縫探測(cè)前要先測(cè)定并標(biāo)出焊縫的位置。 腹板厚度較

8、大探測(cè)的接近長(zhǎng)度（前沿）較小時(shí)，在翼板的外側(cè)用直探頭掃查；在腹板上用直射波和一次反射波掃查（見(jiàn)圖3-1） 腹板厚度較小時(shí)，在腹板外側(cè)用直探頭掃查(見(jiàn)圖3-2)3 圖3-2 腹板厚度較小時(shí)的掃查方式圖3-1 腹板厚度較大時(shí)的掃查方式 2.檢測(cè)條件的確定（1） 直探頭頻率直探頭探測(cè)要盡量避開(kāi)近場(chǎng) ( N ) ,所以選用探頭的直徑和頻率應(yīng)注意下列關(guān)系 ；N=D²/4 式中=c/f 所以N=D²f/4c 為保證探傷靈敏度 ,應(yīng)使近場(chǎng)長(zhǎng)度小于翼板厚度 ,即滿足 D²f/4c<b 式中 N -近場(chǎng)長(zhǎng)度 ,mm ;c -鋼中縱波聲速 ,m/ s ; -波長(zhǎng) ,m ;f -

9、探測(cè)頻率 , Hz ;D -探頭晶片直徑 ,mm ;b -翼板厚度 ,mm。 綜上所述，我們選2.5MHz晶片尺寸 原則上應(yīng)使探頭的近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度小于翼板厚度，因?yàn)橐戆搴穸扔邢尢筋^的晶片尺寸不宜過(guò)大。(2)斜探頭 K值 T型焊接接頭的腹板厚度均為22mm,焊縫坡口角度約為45度。為有效的檢測(cè)其焊縫中的缺陷我們選擇K=2的斜探頭。若K值偏大，焊縫的漏檢區(qū)大，K值偏小，雖然漏檢區(qū)降低，但不利于腹板側(cè)的未熔合、熱影響區(qū)及翼板側(cè)的熱影響區(qū)裂紋的檢出，對(duì)于焊趾裂紋也造成漏檢或誤判。 斜探頭頻率焊縫表面的干擾信號(hào)給探傷帶來(lái)較大的困難，改善超聲聲場(chǎng)的指向性是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。解決的辦法增加晶片尺寸和提高探頭頻率。

10、但晶片尺寸的增加會(huì)帶來(lái)探頭接近長(zhǎng)度（前沿）和進(jìn)場(chǎng)長(zhǎng)度的增加，顯然度檢測(cè)不利，而提高探頭的頻率將使探頭在其他參數(shù)不變的前提下就可使半擴(kuò)散角減小，聲場(chǎng)指向性變好。通過(guò)不同頻率探頭檢測(cè)波形清晰，缺陷易辨。 斜探頭的晶片尺寸 以一次反射聲束掃查到焊縫的鈍邊根部為原則，我們采用14×14mm. 探頭的前沿長(zhǎng)度前沿長(zhǎng)度大小直接影響缺陷的檢出，前沿長(zhǎng)度值大，焊縫漏檢區(qū)大；前沿值小，聲波在探頭楔塊內(nèi)將產(chǎn)生固定波，顯示在熒光屏上，經(jīng)過(guò)我組測(cè)量其前沿長(zhǎng)度為12-13mm,符合要求。 （3）耦合劑 耦合劑我組選擇良好的透聲性和流動(dòng)性較好的機(jī)油。 （4）探傷面 檢測(cè)前必須對(duì)探傷面進(jìn)行清理，除去掃查區(qū)內(nèi)的焊接

11、飛濺、鐵屑、油污等，對(duì)比試塊靈敏度損耗一般為34dB. （5）檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 我組采用JB/47302005 （6）我組選用CSK-A CSK-A和對(duì)比試塊5、儀器性能的測(cè)試（1） 水平線性的測(cè)試  調(diào)有關(guān)旋鈕使時(shí)基線清晰明亮，并與水平刻度線重合。  將探頭通過(guò)耦合劑置于CSKIA試塊上，如圖5-1A處。   調(diào)微調(diào)、水平或脈沖移位等旋鈕，使熒光屏上出現(xiàn)五次底波B1B5，且使B1、B5前沿分別對(duì)準(zhǔn)水平刻度值2.0和10.0，如圖5-2。圖5-1 水平、垂直線性的測(cè)試 圖5-2 水平線型測(cè)試波形觀察記錄B2、B3、B4與水平刻度值4.0、6.0、8.0的偏差值。計(jì)算水平線

12、性誤差：= =1.25% <2% 式中 中最大者；b熒光屏水平滿刻度值。所以儀器合格。（2）垂直線性的測(cè)試   抑制至“0”，衰減器保留30dB衰減余量。   探頭通過(guò)耦合劑置于CSKIA或IIW試塊上，如圖5-1B處，并用壓塊恒定壓力。   調(diào)(增益使底波達(dá)熒光屏滿幅度100%，但不飽和，作為0dB。   固定增益，調(diào)衰減器，每次衰減2dB，并記下相應(yīng)回波高度Hi填入表5-3中，直至消失。表5-3衰減量idB02468101214161820理論波高%10074.96

13、3.150.139.831.625.120.015.812.510.0測(cè)定波高%10072634942342422181512偏差%0-2.9-0.1-1.12.22.4-1.12.02.22.52.0 (1.3) 計(jì)算垂直線性誤差：d=d-d=-2.92.4=5.3%<8%所以儀器垂直線性合格（3） 動(dòng)態(tài)范圍的測(cè)試   抑制至“O”，衰減器保留30dB。   探頭置于圖5-1A處，調(diào)增益使底波B。達(dá)滿幅度100%。   固定增益，記錄這時(shí)衰減余量N1，調(diào)衰減器使底波B1降至1mm，記錄這時(shí)的衰減余

14、量N2。   計(jì)算動(dòng)態(tài)范圍：=N2一N1=38 dB -4dB=34 dBdB=34dB26dB所以儀器的系統(tǒng)合格.（4） 盲區(qū)的測(cè)試    盲區(qū)的精確測(cè)定是在盲區(qū)試塊上進(jìn)行的，由于盲區(qū)試塊加工困難因此通常利用CSKIA或IIW試塊來(lái)估計(jì)盲區(qū)的范圍。   抑制至“O”，其他旋鈕位置適當(dāng)。將直探頭置于圖5-4所示的I、 圖5-4 盲區(qū)和分辨力的測(cè)試   調(diào)增益、水平等旋鈕，觀察始波后有無(wú)獨(dú)立的回波。 盲區(qū)范圍估計(jì)：探頭置位I處有獨(dú)立回波，盲區(qū)小于5mm。探頭置于I處無(wú)獨(dú)立回波，于I處有獨(dú)

15、立回波，盲區(qū)在510mm之間。 探頭置于I處無(wú)獨(dú)立回波，盲區(qū)大于10mm。 一般規(guī)定盲區(qū)不大于7mm.我組測(cè)試儀器盲區(qū)小于5mm（5）分辨力的測(cè)定(直探頭)圖5-5 測(cè)分辨力波形  抑制至“0”，其他旋鈕位置適當(dāng)。探頭置于圖5-4所示的CSKIA或IIW塊塊上m處，前后左右移動(dòng)探頭，使熒光屏上出現(xiàn)聲程為85、9l、100的三個(gè)反射波A、B、C。當(dāng)A、B、C不能分開(kāi)時(shí)，如圖5-5(a)，則分辨力F1為：              

16、0;           當(dāng)A、B、C能分開(kāi)時(shí)，如圖5-5(b)則分辨力F2為：          我組測(cè)試儀器的分辨力為6mm圖5-6靈敏度余量試塊(6)靈敏度余量的測(cè)試抑制至“O”，增益最大，發(fā)射強(qiáng)度至強(qiáng)。連接探頭，調(diào)節(jié)衰減器使儀器噪聲電平為滿幅度的10，記錄這時(shí)衰減器的讀數(shù)N1探頭置于圖5-6所示的靈敏度余量試塊上(2001平底孔試塊)，調(diào)衰減器使l平底孔回波達(dá)滿幅度的80。這時(shí)衰減器讀數(shù)讀

17、數(shù)為N2。計(jì)算：靈敏度余量N=N2 N1=98dB-30dB=68dB>30dB所以靈敏度余量符合要求。6、DAC曲線的繪制測(cè)聲速：選擇K2橫波斜探頭，試塊一次輸入50mm,二次聲稱輸入100mm，確定后將探頭在CSK-1A試塊上移動(dòng)，使R50的最高回波出現(xiàn)，自動(dòng)增益80%按確定，同理找到R100的最高回波，自動(dòng)增益80%，則聲速校正好。在側(cè)試塊前端到探頭前端的距離為12mm,即為試塊的前沿長(zhǎng)度。 K值的測(cè)量在儀器角度測(cè)量中輸入孔深分別為30mm和50mm,分別找到其最高反射回波按確定，側(cè)的K值為2.10 繪制DAC曲線 判廢線（RL）定量線（SL）評(píng)定線（EL）圖6-2 距離-波幅曲線

18、圖距離(mm)波幅(dB)-弱信號(hào)評(píng)定區(qū)-長(zhǎng)度評(píng)定區(qū)-判定區(qū)在上面所述的基礎(chǔ)上按DAC鍵到其界面繪制曲線，首先找到CSK-A試塊埋深為1×6的10mm孔并使為最高反射回波確定，以此類推找到20mm、30mm、40mm、50mm、60mm的孔的最高回波，將標(biāo)準(zhǔn)輸入JB/4730，板厚輸入15-46mm并保存，則曲線繪制完成。繪制圖如下； 7、對(duì)T型角焊縫進(jìn)行探傷（1）直探頭探傷對(duì)厚板b=22mm的T型角焊縫，選用f=2.5MHz,D=20mm的直探頭進(jìn)行探傷，時(shí)間掃查按深度1：1調(diào)節(jié)。探頭在翼板外側(cè)進(jìn)行鋸齒型掃查，探頭經(jīng)過(guò)的典型位置見(jiàn)圖7-14圖7-1 探頭位置 探頭在圖7-1的、位置

19、時(shí)，聲束未接觸焊縫，示波器上出現(xiàn)翼板得多次底波，幅值遞降，見(jiàn)圖7-2（a） 當(dāng)探頭在圖1所示的、位置時(shí)，有兩種情況；一種是無(wú)缺陷，示波器一般不會(huì)出現(xiàn)反射波見(jiàn)圖7-2（b）.一種是存在缺陷則出現(xiàn)反射波，缺陷可能是氣孔、夾雜、咬邊等，見(jiàn)圖7-2（c） 當(dāng)探頭在圖7-1所示位置時(shí)，有四種情況； a.若沒(méi)有缺陷存在，則聲束進(jìn)入腹板，此時(shí)無(wú)反射波，見(jiàn)圖7-2（d） b.若在示波器上與翼板厚度相等處有一回波，說(shuō)明焊縫內(nèi)存在缺陷，沿著焊縫方向左右移動(dòng)探頭波形位置不變，幅值變化不明顯，垂直于焊縫。c.如果示波器上與BD1距離為L(zhǎng)2處出現(xiàn)一個(gè)波幅較高的反射波且可隨著探頭移動(dòng)一段距離，L2< b,由水平距離

20、可知此缺陷在翼板側(cè)焊縫下層，由于缺陷面積較大，所以BD1幅值明顯下降，BD2消失或很低。由以上特征可以判斷此缺陷為層狀撕裂見(jiàn)圖7-2（d）。d.如果缺陷與BD1距離為L(zhǎng)3，L3且在焊縫中，缺陷多為氣孔、夾渣、裂紋、未熔合、表面咬邊等?？梢苿?dòng)探頭觀察其波形特征來(lái)判斷缺陷性質(zhì)，見(jiàn)圖7-2（e）。圖7-2在腹板上進(jìn)行掃查時(shí)的波形顯示 （2）K=2斜探頭探傷K=2斜探頭探傷位置和儀器波形見(jiàn)圖7-3。圖7-3探傷位置和波形顯示在探傷過(guò)程中，F(xiàn)隨探頭的位置很大，有時(shí) BD1降至很低 ,由此可見(jiàn) ,此缺陷在鋼板中 ,且面積較大 ,缺陷可能為鋼板夾層或?qū)訝钏毫?。但用直探頭對(duì)焊縫兩側(cè)板材進(jìn)行探傷 ,未發(fā)現(xiàn)缺陷

21、,所以將其判為層狀撕裂。發(fā)現(xiàn)一缺陷，讀出其h=16mm，又知k=2，所以計(jì)算s=kh=2.0×16=32mm即缺陷至 D1面垂直距離為 32 mm。由半波高度法測(cè)出缺陷長(zhǎng)度 L = 31 mm ,缺陷寬度為 W = 22mm。構(gòu)件返修時(shí) ,發(fā)現(xiàn)缺陷位置、截面形狀與超聲波探傷相符。產(chǎn)生層狀撕裂的原因是 :焊接時(shí)產(chǎn)生的垂直于鋼材軋制方向的應(yīng)力致使焊接熱影響區(qū)附近產(chǎn)生“臺(tái)階”形的層狀開(kāi)裂 ,并穿晶發(fā)展。方向移動(dòng)探頭，波幅下降較明顯，但也不是稍縱即逝，這說(shuō)明此缺陷是有一定的長(zhǎng)度和寬度的，所以將其判為未焊透，見(jiàn)圖7-2（e）。（3）若示波器上出現(xiàn)等距離多次反射波與在位置時(shí)的波形相似，說(shuō)明在深度b處存在一個(gè)較大的平面，