超声探伤缺陷识别和修复

超声探伤缺陷识别和修复

王东盛,张勇,潘伟伟

中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东 青岛 266000

摘要：超声波探伤技术是当前应用最为广泛的无损探伤方式之一，其应用具有灵敏度高、穿透性超强、探测速度快、使用便携方便且对人体无损害等一系列优点。超声波探伤在建筑方面的应用中，对于钢材料的穿透能力具有十分大的优势，主要应用与探测厚度较大的钢板和焊缝。准确识别焊接缺陷对焊接后续修复有重要意义。

关键词：超声探伤；波形分析

引言

对于钢板平面上的缺陷，尽管有些缺陷深度大，但是只要超声波能直射到缺陷界面就能得到十分清晰的缺陷波。因此，超声波探伤技术制造领域焊缝探伤和未焊透裂纹等危险性较高的缺陷检测中具有十分重要的应用意义。

1 探伤缺陷的识别

1.1平面状缺陷的探测识别

对于平面状的缺陷类型，在不同方向上的探测，其缺陷回波的高度也具有明显的不同，在缺陷垂直方向进行探测时，其缺陷回波较高；而在平行面上进行缺陷探测时，其缺陷回波较低，有些情况甚至没有缺陷回波。所以针对裂纹类的缺陷类型来说，在超声波探伤识别中通常会出现较大的回波高度，且波幅宽，波峰较多。将探头进行平移，会出现反射波连续的现象，且波幅也随之变动；将探头转动会发现波峰有上下错动的现象出现，这些都可以作为检测平面状缺陷识别的依据。

1.2点状缺陷的探测识别

点状缺陷的探测识别在方向上，缺陷回波不会出现显著的变化，其波形稳定，不同方向探测的反射波高度也大致相同，但是在实际的检测中一旦移动探头，回波就可能消失。根据不同材质内含物阻抗的不同，超声波探伤检测的表现形式也有所不同。气孔内通常含有气体，其声阻抗较小，反射率较高，波形呈陡直尖锐状；而金属夹渣或者非金属夹渣类型的缺陷类型的声阻抗较大，反射波也会更低一些，夹渣面较粗糙的情况，其波形较宽，呈锯齿形状；气孔较为密集的反射波的波高会随着气孔的大小不一而表现出不同的高度，当探头进行定点转动检测时，波高就会呈现出此起彼落的现象。

1.3咬边缺陷的探测识别

咬边缺陷的超声波探测识别主要表现在反射波上，通常情况下这种缺陷类型的反射波会出现在一次与二次波的前面。在探测过程中当探头在焊缝两侧进行探伤时，都能发现这种现象，当探头移动到能够出现最高反射波信号时，固定探头，可以适当降低仪器的检测灵敏度。用手指沾一些油对焊缝边缘咬边出进行轻轻敲打，对反射信号进行观察，当反射信号有明显的跳动情况时，则说明是咬边反射信号，证明该缺陷类型为咬边缺陷。

1.4裂纹缺陷类型的探测识别

通常情况下，裂纹的回波高度都比较大，波幅较宽，其具有多峰现象。将超声波探头进行平移，观察反射波以连续形式出现，波幅会有一定的变动；将探头进行转动检测时，波峰出现上下错动的现象。此外，裂纹缺陷也比较容易出现的焊缝热影响区，且裂纹多数情况下垂直于焊缝，进行探测时，应该在平行于焊缝的方向上进行检测，这样比较容易使超声波直射到裂纹，便于发现裂缝缺陷。

1.5未焊透缺陷的探测识别

未焊透缺陷类型主要是由于焊缝金属没有填到接头根部的原因造成的。这种缺陷类型主要分布在焊根部分，且两端较钝，具有一定的长度，也是平面缺陷类型的一种。将探头进行平移检测时，会发现未焊透缺陷的反射波的波形比较稳定；在焊缝两侧进行探伤检测时，基本上都能得到反射波幅一致性较好的反射波，从而能够判断识别出缺陷的类型。

2.6未熔合熔焊缺陷类型的探测识别

所谓的未熔合熔焊缺陷类型主要是指焊道与母材之间或者焊道与焊道之间在焊接过程中未完全熔化结合而形成的缺陷。当使用超声波进行探伤检测时，超声波可以通过垂直射到其表面的方式，得到波峰较高的回波。但是，在实际的探测过程中如果探伤方式和折射角的选择不合理，也可能造成漏检的问题。对于未熔合熔焊的缺陷的检测识别判断依据的特征有：当探头进行平移检测时，波形呈现比较稳定；进行两侧的探测时，反射波的波幅会产生变化，且存在只能在一侧能探测到的情况。

2 缺陷修复

焊前准备。任何需要返修焊补的地方，首先清理干净，包括附近区域；将受热有影响的零件（如橡胶件、塑料件等）拆下。根据焊接检验结果，确定返修部位，采取适当的方法（常用刨削、磨削等）去除缺陷，注意每次刨削不要太厚，通常2～3mm，以便及时发现缺陷。刨削后，必须打磨氧化皮、渗碳层、残渣等，露出金属光泽，坡口底应显U形，不能有沟槽等死角。对于裂纹、气孔等缺陷，常用磁粉或着色检查并确认已全部清除干净。焊材的选择，焊材采购必须有出厂合格证，返修补焊时所选焊条（焊丝）不宜太粗，焊条≤3.2mm,焊丝≤2.0mm,焊材要按规定进行严格烘干处理，放入保温筒内，随用随取；严格管理制度，同批焊条不得连续烘干两次。在特殊天气（如冬天），要做好保温措施。

焊接操作。焊前预热，补焊前对坡口及150～200mm范围内预热，预热温度应被焊材料、部位及具体情况而定，尽量预热温度上升均匀，层间温度不得低于预热温度。焊接热量输入，通常要遵守经过评定验证了的焊接工艺和返修指导书，严格控制焊接热量的输入，对一个补焊部位要连续焊完，中间不得停顿。操作时的注意事项，施焊操作容易再次出现夹渣、未熔合、气孔、咬边等，产生夹渣与未熔合的原因是焊接电流小、焊条角度不当、运条方法不合适等造成，防止方法是适当加大焊接电流，宽坡口时应采用多层多道焊接，宜采用月牙形运条法，焊条摆动到坡口两侧时稍作停留，以达到充分熔合，并使焊缝两侧高中间低，防止焊出中间高两侧低有死角的焊缝。由于重要的焊件常用低氢焊条施焊，稍不留神，就出现密集型气孔，主要是起（引）弧不当导致的，即一起弧就焊接，因为刚引燃电弧时，电弧燃烧还不稳定，没有形成良好的保护气罩，周围的空气很容易侵入熔池，形成气孔。正确的操作是：在起弧处或接头处往前或往后在没有焊缝的坡口内（或多层焊时的前一焊道上）划擦引弧，电弧稍抬高一点，待电弧燃烧稳定后再迅速压低电弧，运动到起焊处或接头处要稍停留一下，待施焊处形成熔池再进行正常焊接。补焊大小，返修焊缝特别讲究表面质量，不能有咬边、返修焊缝不能少于两层、焊缝长度不能小于100mm，要将焊缝打磨成与原焊缝外观尺寸形状一致，要圆滑过渡。焊后热处理，返修后的焊缝一般要进行焊后热处理，加热温度上升要均匀，加热温度要根据材料不同而不同，常用材料通常约350℃，保温1～1.5h,再缓冷。

结束语

超声波探伤检测技术在钢材质量检测中占有重要地位，通过超声波探伤检测焊接质量。本文通过对影响超声波探伤的缺陷的识别，为相应的控制策略提供参考，并简述焊接修复的过程，望为后期焊接探伤检测提供参考。

参考文献

[1]罗水云, 王龙文, 于润桥. 距离判别在超声探伤缺陷识别中的应用[J]. 无损探伤, 2006, 30(6):3.