不等厚對(duì)接焊縫的分類及檢測(cè)

不等厚對(duì)接焊縫的分類及檢測(cè)

由于不同厚度的焊接焊接是一種過(guò)渡焊接連接，焊接側(cè)的厚度比另一側(cè)的厚度大。因此焊縫的一側(cè)是平板,另一側(cè)要切削出一個(gè)大斜面。在AP1000的CV和模塊的產(chǎn)品中,不等厚焊縫大體分3種(圖1)。第一種為單V坡口加墊板不等厚對(duì)接焊縫;第二種為雙V坡口不等厚對(duì)接焊縫;第三種為雙V坡口焊縫兩側(cè)厚度差較大的不等厚對(duì)接焊縫。前兩種焊縫基本上采用CO2氣體保護(hù)焊,而第三種一般采用手工電弧焊。所以在焊接的過(guò)程中,焊縫容易出現(xiàn)裂紋、坡口未融合、未焊透、氣孔和夾渣等缺陷。超聲波遇到缺陷后,將在缺陷面產(chǎn)生反射,儀器接收反射信號(hào)從而顯示出來(lái)。如果聲波垂直入射到面狀缺陷時(shí),聲波將產(chǎn)生全反射,反射的回波能量很高,超聲波的靈敏度很大。如果聲波遇到體積型缺陷,由于缺陷表面不規(guī)則,聲波將向各個(gè)方向反射,儀器能接受的反射回波信號(hào)很小,檢測(cè)靈敏度不高。超聲波檢測(cè)重點(diǎn)是裂紋、未融合等面狀缺陷。1c面的超聲波檢測(cè)檢測(cè)c面為焊縫的,其缺陷這類焊縫主要出現(xiàn)在模塊制造過(guò)程中。母材的厚度主要在13mm~38mm。本文選擇13mm對(duì)接38mm進(jìn)行討論(圖2)。這類焊縫A面作為其中的檢測(cè)面之一,由于焊縫背面加墊板,所以B面不可用做檢測(cè)面。焊縫的切削斜面(C面)的寬度可達(dá)100mm,所以C面可以用作檢測(cè)面。由于A面是平板,應(yīng)重點(diǎn)在A面進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)時(shí)采用直射法和一次反射法。由于焊縫背部存在墊板,有一部分聲波會(huì)隨著焊縫底部進(jìn)入墊板(圖2),有一定區(qū)域檢測(cè)不到。如圖3所示,當(dāng)探頭在1位置時(shí),入射的聲波正好打到焊縫的右側(cè)端角的位置,檢測(cè)時(shí)將探頭向左移動(dòng),移動(dòng)到位置2,在移動(dòng)過(guò)程中,入射波全部穿過(guò)焊縫底部進(jìn)入墊板內(nèi)部,只有到達(dá)位置2時(shí)有一次反射波出現(xiàn),才能進(jìn)行有效的檢測(cè)。在檢測(cè)過(guò)程中,出現(xiàn)了檢測(cè)盲區(qū)(圖3中的陰影部分),所以只在焊縫A面進(jìn)行檢測(cè),不能進(jìn)行整體檢測(cè)。因此C面的超聲波檢測(cè)是探討的重點(diǎn)。由于超聲波儀器上所顯示的位置參數(shù)都是根據(jù)平板焊縫來(lái)顯示的,當(dāng)探頭在斜面C上檢測(cè)時(shí),由于沒(méi)有考慮到斜面的傾斜角,所顯示的位置參數(shù)(水平、深度)是錯(cuò)誤的,只有聲程值是準(zhǔn)確的。因此可以采用儀器的聲程值計(jì)算,得出準(zhǔn)確的缺陷位置。從圖4可以得出:∠γ=β-αβ—探頭角度;γ—探頭聲波與垂直線的角度。圖中A為聲波的入射點(diǎn),AD為垂直線。(1)如果在焊縫區(qū)域出現(xiàn)一缺陷1(C點(diǎn)位置),則缺陷1(C點(diǎn))到AD線的距離為CD=AC×sin(β-α),AC為實(shí)際聲程。EF=AE×cosα。AE為入射點(diǎn)到焊縫邊緣的斜面距離。由圖知CD>EF。得出:聲程×sin(β-α)>入射點(diǎn)到焊縫邊緣的斜面距離×cosα?xí)r,缺陷在焊縫區(qū)域。(2)同理,當(dāng)缺陷2在母材區(qū)域時(shí),C′D′=AC′×sin(β-α),AC為實(shí)際聲程。EF=AE×cosα。由圖可知C′D′<EF。可以得出:聲程×sin(β-α)<入射點(diǎn)到焊縫邊緣的斜面距離×cosα?xí)r,缺陷在母材區(qū)域。由于以上兩種情況,計(jì)算和測(cè)量缺陷位置的方法差別很大,所以要加以區(qū)分。第一種情況下,如果缺陷在焊縫區(qū)域,在確定缺陷位置進(jìn)行返修時(shí),最佳的方法是以焊縫一側(cè)為基準(zhǔn)測(cè)量水平距離,以焊縫表面為基準(zhǔn)來(lái)測(cè)量深度距離,從而更方便后續(xù)的挖出返修工作。為了方便返修的缺陷定位,如圖5所示,B點(diǎn)為一缺陷。則要定位B點(diǎn)缺陷時(shí),最好要測(cè)量水平距離GE和深度GB。由圖5可知,水平距離是以焊道邊緣為基準(zhǔn)線來(lái)測(cè)量的。所以水平距離GE=AB(聲程)×sin(β-α)-AE×cosα即:水平距離=聲程×sin(β-α)-入射點(diǎn)到焊縫邊緣斜面的長(zhǎng)度×cosα同理:深度GB=AD-AE=AB×cos(β-α)-AE×sinα即:深度=聲程×cos(β-α)-入射點(diǎn)到焊縫邊緣斜面的長(zhǎng)度×sinα在第二種情況下,由于缺陷在母材斜面的下方,所以測(cè)量缺陷位置時(shí),主要以斜面作為基準(zhǔn)面來(lái)測(cè)量(圖6),D點(diǎn)為一缺陷點(diǎn),定位時(shí)以斜面的距離CA來(lái)測(cè)量水平距離,以斜面垂直距離測(cè)量深度。因?yàn)镃D∥AB,所以∠1=∠γ因?yàn)椤夕?β-α,所以∠1=β-α由圖可知∠2=90°-βACD構(gòu)成三角形,根據(jù)三角形正弦定理,可得:深度距離:CD=AD×sin(90°-α)/sin(90°+α)通過(guò)以上計(jì)算可以得出準(zhǔn)確的缺陷位置。2坡口面接頭缺陷檢測(cè)這類焊縫一般出現(xiàn)在模塊產(chǎn)品中,焊縫母材厚的一側(cè)為38mm,薄的一側(cè)為25mm或12mm。相對(duì)第一種類型,坡口形式做了更改,在超聲波檢測(cè)中尤其需要注意的是焊縫中心部位的缺陷。由于是雙面焊,可能在打底清根過(guò)程中出現(xiàn)缺陷,由于焊縫厚度不大,所以要檢測(cè)焊縫正中間的部位,盡量選擇大角度的探頭,以提高檢測(cè)幾率。除了選擇大角度探頭檢測(cè)焊縫正中間的根部,還應(yīng)根據(jù)坡口的角度來(lái)選擇探頭。應(yīng)盡量選擇探頭角度垂直于焊縫坡口面的探頭。如圖7由于這類焊縫有3個(gè)面可以進(jìn)行檢測(cè),所以應(yīng)盡量避免在斜面進(jìn)行。由于上面坡口側(cè)不可達(dá),所以應(yīng)把下側(cè)的焊縫表面磨平,探頭在1位置時(shí)才能利用一次反射波來(lái)針對(duì)上半面進(jìn)行超聲波檢測(cè);并且在2、3位置上的探頭移動(dòng)的區(qū)域也擴(kuò)大了,掃查范圍也相應(yīng)地增加了,完全可以覆蓋整個(gè)焊縫及其熱影響區(qū),可以達(dá)到檢測(cè)要求。3超聲波檢測(cè)工件的選擇這類焊縫主要在CV插入板焊縫中常見(jiàn)。特點(diǎn)是焊縫兩側(cè)的厚度差相差很大,一側(cè)97mm,另一側(cè)44.5mm。在厚度大的一側(cè)削出兩個(gè)不同角度的斜面,斜面1的距離基本上只有40mm(圖8)。對(duì)于超聲波檢測(cè)來(lái)說(shuō),當(dāng)作掃查面是比較短的。首先要在A面和B面進(jìn)行檢測(cè),但由于厚度為44.5mm,應(yīng)選擇45°的探頭。該工件的檢測(cè)有兩個(gè)問(wèn)題,一是選擇45°的探頭,因?yàn)榻嵌刃?聲程短,近場(chǎng)區(qū)影響較大;二是由于材料本身厚