形接頭焊縫檢測方法的研究

形接頭焊縫檢測方法的研究

鋼結(jié)構(gòu)通常采用t型接頭，這對檢測非常重要。在傳統(tǒng)的方法中，焊接表面的干擾無序，影響信號的識別，容易導致逃避責任和錯誤判斷，并直接影響錯誤的檢測率。在分析T形接頭焊縫中缺陷分布規(guī)律,就檢測的可行性等一些實際問題進行了試驗和探討,結(jié)果表明,只要合理地選擇探頭和檢測面,正確識別和利用幾何反射波,能夠很好地解決全熔透T形接頭焊縫的檢測。1焊縫以表面粗糙度、表面形狀為前提T形接頭焊縫缺陷主要有:裂紋、未熔合、未焊透、夾渣、氣孔和夾雜。翼板側(cè)裂紋位于翼板的熔合線附近,呈層狀撕裂,如圖1所示。焊縫中裂紋位于焊縫中心約與腹板呈45°角,如圖2所示。焊趾裂紋位于焊縫近表面的腹板側(cè)的熔合線附近,見圖1。未熔合分別位于翼板的熔合線附近、腹板的坡口熔合線附近,如圖2所示。未焊透位于焊縫坡口的鈍邊附近,如圖3所示。夾渣、氣孔和夾雜在焊縫任何部位都有可能產(chǎn)生,如圖4所示。2檢測方法的選擇2.1未焊透、氣孔類缺陷檢測1)對于焊縫中的裂紋、未熔合,只要探頭的K值選擇適當,采用直射法或一、二次波反射波檢測即可得到比較滿意的檢測結(jié)果。2)對于未焊透類缺陷,采用直探頭在翼板的外側(cè)掃查,聲束垂直入射缺陷表面,可有利地檢測出未焊透缺陷。3)對于夾渣、氣孔類缺陷,由于夾雜其產(chǎn)生的隨機性,無論檢測面在腹板還是在翼板,只要聲束能掃查到整個焊縫的截面,可保證缺陷的檢出。4)對于焊縫中的橫向缺陷,采用斜探頭在翼板上沿焊縫的長度方向掃查,即可檢出。2.2腹板反射波和直波波掃查直探頭置于翼板的外側(cè)掃查,斜探頭置于腹板,當腹板厚度較大時,斜探頭在腹板上用直射波和一次反射波掃查,如圖5所示。腹板厚度較小時,斜探頭在腹板上用一次反射波和二波反射波掃查,如圖6所示。2.3探傷前接頭參數(shù)2)斜探頭。a.K值(K值反映斜探頭折射角):鋼結(jié)構(gòu)T形接頭的厚度范圍較大,常規(guī)腹板為6～20mm,翼板厚度為10～50mm,JB/T4730.3—2005《承壓設(shè)備無損檢測(第三部分超聲檢測)》對K值的選擇推薦值按表1選擇。根據(jù)缺陷分布規(guī)律及焊縫結(jié)構(gòu)分析,為了更有效地檢出焊縫中的缺陷,選定K值為2.5的探頭,同時增加K值為1.2的探頭。若K值選擇過大,焊縫漏檢區(qū)大;K值選擇過小,對腹板側(cè)的未熔合、熱影響區(qū)裂紋的檢出不利,對焊趾裂紋也易造成漏檢或誤判。b.頻率:焊縫的干擾信號給判別缺陷帶來很大困難,改善聲束的指向性是解決問題的關(guān)鍵。由θ=arcsin(Kλ/D)(K=1.22)得知,聲束都有一定的擴散角,從而引起干擾波多,要使θ減小,聲束指向性好,能量集中,可以增加晶片尺寸,但如果晶片尺寸增大,探頭前沿距離及近場區(qū)增大,對探傷不利。另一個方法是提高探頭頻率,使探頭的其他參數(shù)不變,可使θ減小。通過多次試驗,使用f=5MHz對比使用f=2.5MHz的探頭,波型顯示清晰,缺陷易辨,如圖7所示。c.晶片尺寸:以一次反射聲束掃查焊縫的鈍邊根部為原則,如圖8所示。式中:A1為有效波源面積;A為實際波源面積;S為全跨距聲程;b為方晶片的邊長,當b≈8mm時,可得晶片的面積為8mm×8mm;λ為波長;α為縱波入射角;β為橫波折射角。3)探頭前沿距離L。前沿距離的大小直接影響缺陷的檢出,L值大,焊縫的漏檢區(qū)大;L值小,聲波在探頭楔塊內(nèi)將產(chǎn)生波,顯示在熒光屏上,L值由Lmin決定,;要求L>Lmin,但要盡量小,如圖9所示。3信號識別3.1焊縫表面干擾波的檢測直探頭掃查時,觀察區(qū)為焊縫的熱影區(qū),探頭在焊縫中間掃查時,反射波位于翼板側(cè)的焊縫表面時,缺陷信號在焊縫表面干擾波之前;遠離翼板時,缺陷波與干擾波混雜一起,難以分辨,此時可利用斜探頭檢測確認。探頭在焊縫中間掃查時,在相應翼板厚度附近出現(xiàn)的反射波為未焊透類缺陷,缺陷面積較大時,會出現(xiàn)缺陷的多次反射波。3.2未焊透類缺陷的掃查方法1)直射波、二次反射波掃查(腹板為探側(cè)面)。反射信號出現(xiàn)在1～2次聲程之內(nèi)或3～4次聲程之內(nèi),水平位置在焊縫或熱影響區(qū)中,為缺陷信號。反射信號出現(xiàn)在1.5～2次聲程之內(nèi)或3.5～4次聲程之內(nèi),其水平位置進入翼板,則為翼板內(nèi)側(cè)的未熔合,熱影響區(qū)裂紋或焊趾裂紋,如圖10所示。2)一次反射波掃查(腹板為探側(cè)面)。反射信號出現(xiàn)在2～3次聲程之內(nèi),其水平位置在焊縫或熱影響區(qū)中,為缺陷信號。反射信號出現(xiàn)在2.5～3次聲程之內(nèi),其水平位置進入翼板,則為翼板內(nèi)側(cè)的未熔合,熱影響區(qū)裂紋或焊趾裂紋,如圖11所示。3)翼板內(nèi)側(cè)的未熔合、熱影響區(qū)裂紋及焊趾裂紋的檢測,用直探頭檢測時(檢測面在翼板側(cè)),底波和缺陷波同時出現(xiàn),波型混雜,難以分辨,易漏檢,如圖12所示。增加K=1.2斜探頭掃查,缺陷波型清晰、易辨,如圖13和表2所示。4)斜探頭翼板為探測面的掃查。對靠近焊縫表面翼板側(cè)的未熔合及焊趾裂紋缺陷的檢出率較高,用直探頭探測出的未焊透類缺陷,可增加斜探頭的掃查;如果斜探頭掃查時波型較低,此類缺陷為純粹的未焊透,如果斜探頭掃查時反射波幅也較高,有可能為未焊透與夾渣同時存在。4回收并所有由圖16可見,當聲束到達a點時,一部分直接返回探頭,另一部分經(jīng)a點反射至b點(翼板厚度大于腹板厚度)然后返回探頭,這兩個信號往往同時出現(xiàn)、同時消失,且隨探頭的移動而游動,但游動范圍較小。5探傷檢測條件采用2.5MHzue78810～ue78814的直探頭與5MHz、K=1.2、8mm×8mm(短前沿)和5MHz、K=2.5、8mm×8mm(短前沿)斜探頭聯(lián)合探測鋼結(jié)構(gòu)T形焊縫,可保證對焊縫整個截面的掃查,同時可避開焊縫表面的干擾雜波、波形清晰易辨,利用幾何反射波能明顯判