焊接接头超声检测工艺
出处：按学科分类—工业技术 河北科学技术出版社《实用焊接技术手册》第384页（5520字）
1．焊接超声检测方法的分级
GB11345－89标准将超声检测方法分为A、B、C三级，检测的完善程度和难度系数按A、 B、C顺序逐级增高，在工程检测中，应根据焊接结构的使用条件及承载重要程度、材质、结构、焊接方法的不同合理的选用检验级别。一般说来A级检验适用于普通钢结构，B级检验适用于压力容器，C级检验适用于核容器与管道。
(1)A级检验采用一种角度的探头在焊缝的单面单侧进行检验，只对允许扫查到的焊缝截面进行探测。一般不要求做横向缺陷检测。母材厚度大于50mm时不得采用A级检验。
(2)B级检验原则上采用一种角度探头在焊缝的单面双侧进行检验，对整个焊缝截面进行检测。母材厚度大于100mm时采用双面双侧检验。受几何条件限制时，可在焊缝的双面单侧采用两种角度探头进行检测。条件允许时应做横向缺陷的检验。
(3)C级检验至少要采用两种角度探头在焊缝的单面双侧进行检验。同时需要做两个扫查方向和两种探头角度的横向缺陷检验，母材厚度大于100mm时，采用双面双侧检验。其他附加要求是：
①对接焊缝余高要磨平，以便探头在焊缝上做平行扫查。
②焊缝两侧斜探头扫查经过的母材部分要用直探头做检查。
③焊缝母材厚度大于等于100mm时，窄间隙焊缝母材厚度大于等于40mm时，一般要增加串列式扫查。
各级别采用的探头角度数，探伤面和探伤侧的数量，扫查面加工或打磨要求，对横向缺陷和焊缝附近母材的检验要求，采用串列式扫查与否等都有所不同，如表1－12－21所示：
表1－12－21 焊接超声检测方法项目要求
注：B级检验母材厚度δ≥50mm时，也推荐采用双面双侧一种角度探伤，或单面双侧两种角度探伤，这与原JB1152－81标准的要求一致。
2．对接焊缝超声检测技术
(1)焊缝超声检测往往应用斜探头在钢中辐射横波一次反射声程的一次波与二次波探伤。
当扫描比例调好，在示波屏前用滑标标出一次波与二次波位置。
(2)缺陷波出现的位置：
①在一次波前出现的缺陷为焊缝的根部及下部缺陷。
②在一次波后二次波前出现的缺陷为焊缝的中部、上部缺陷。
(3)扫查方式 为检出缺陷，探头在探伤区内的扫查方式有以下几种：
①锯齿形扫查同时做10°～15°转动：每次前进齿距d不得超过探头晶片直径，用以探测和发现缺陷。
②左右扫查与前后扫查：可找到缺陷回波最大值。左右扫查可确定缺陷焊缝方向的长度，前后扫查可确定缺陷在焊缝中的位置及深度。
③转角扫查：可推断缺陷方向。
④环绕扫查：可推断缺陷形状。
⑤平行或斜平行扫查：可检出焊缝及热影响区的横向缺陷。
⑥串列式扫查：在厚板焊缝中可检出与探伤面垂直的内部未焊透、未熔合等内部缺陷。
(4)初始检验与规定检验：
①初始检验 检验前，探伤人员应了解受检工件的材质、结构、曲率、厚度、焊接方法、接头种类、坡口形式、焊缝余高及背面衬垫、沟槽等情况。
初始检验时，调节探伤灵敏度使之不低于评定灵敏度。扫查速度不大于150m／s，相临探头移动间距保证至少有探头宽度10%的重叠。对波幅超过评定线的反射波，应根据探头位置、方向、反射波的位置及焊缝情况，判断其是否为缺陷。判断为缺陷的部位应在焊缝表面作出标记。
平板对接焊缝检验时，为探测纵向缺陷，斜探头垂直于焊缝中心线放置在探伤面上，做锯齿形扫查。探头前后移动的范围应保证扫查到全部焊缝及热影响区。在保持探头垂直焊缝做前后移动的同时，还应做10°～15°角左右转动。
为探测焊缝及热影响区的横向缺陷应进行平行和斜平行扫查。B级检验时，可在焊缝两侧边缘使探头与焊缝中心线成10°～20°做斜平行扫查。C级检验时，可将探头放在焊缝及热影响区上做两个方向上的平行扫查。焊缝母材厚度超过100mm时，应在焊缝的两面做平行扫查或者采用两种角度探头(45°和60°或45°和70°并用)做单面两个方向的平行扫查，亦可用两个45°探头做串列式扫查。
为确定缺陷的位置方向形状，观察缺陷的动态波形或区分缺陷讯号的伪讯号，可采用前后、左右、转角、环绕等扫查方式。
②规定检验 规定检验对初始检验中被标记的部位进行定量检验。
检验时，调节探伤灵敏度到评定灵敏度，对于所有反射波幅超过定量线的缺陷，均应确定其位置、最大反射波幅所在区域和缺陷指示长度。
对于判定为缺陷的部位，采用前后、左右、转角和环绕等探头扫查方式，增加探伤面，改变探头折射角度进行探测。测出最大反射波幅并与距离－波幅曲线作比较，以确定波幅所在区域并测定缺陷指示长度。波幅测定的允许误差为2dB。
缺陷的位置以获得缺陷的最大反射波的位置来表示，并根据相应的探头位置和反射波在荧光屏上的位置来确定。
(5)缺陷定位 探伤中发现缺陷波后，应根据示波屏上缺陷波位置来确定缺陷在实际焊缝中的位置。缺陷定位分声程定位、水平定位和深度定位三种方法。
①声程定位法 当仪器调整选择扫描比例为声程x：1∶n时：
当一次波检出缺陷时：
lf=xf．sinβ=nτf·sinβ
df=xf·cosβ=nτf·cosβ
当二次波检出缺陷时：
lf=Xf·sinβ=nτf·sinβ
df=2T－Xfcosβ=2T－nτf·coSβ
②水平定位法 当选择扫描比例为水平l，1∶n时
一次波发现缺陷：
lf=nτf
df=lf／k=nτf／k
二次波发现缺陷：
lf=nτf
df=2T－lf／k=2T－nτf／k
③深度定位 当选择扫描比例为深度d，1∶n时：
一次波探伤：
df=nτf
lf=k·df
二次波探伤：
df=2T－nτf
lf=k·nτf
在以上公式中：
Xf．缺陷的横波声程； T．板厚；
τf．缺陷波前沿所对时基线(横坐标)刻度值； β．探头折射角；
lf．缺陷至入射点的水平距离； k．探头k值，k=tgβ；
df．缺陷至探测面的深度；
(6)缺陷的定量
缺陷幅度与指示长度的测定 探伤中发现位于定量线或定量线以上的缺陷，要测定缺陷波的幅度和指示长度。
①缺陷幅度的测定 首先找到缺陷最高回波，测出缺陷波达基准波高时的dB值，然后在距离－波幅曲线上确定该缺陷波所在区域。
②缺陷指示长度的测定有以下四种方法：
a．半波高度法 当缺陷波只有一个高点时，各标准规定相同，用半波高度法(6dB法)测定其指示长度。测定方法：首先找到缺陷波高的最大值，之后探头左右移动，当波高降低到原来的一半时，探头左右位置之间的距离定为缺陷的指示长度。
b．端点半波高度法 当缺陷波有多个高点且位于Ⅱ区时，JB4730－94及JB1152－81标准要求用端点6dB法测其指示长度。测定方法：找到靠近缺陷两端的最大波高后，探头再分别向左向右移动，当波高降低6dB原来的一半时，探头左右位置之间的距离为缺陷的指示长度。
c．端点峰值法 在测长扫查过程中如发现缺陷反射波峰值起伏变化有多个高点，GB11345－89标准规定用端点峰值法测定其指示长度。即探头左右移动，找到缺陷左右两端反射波极大值，而以缺陷左右两端反射波极大值之间探头的距离确定为缺陷的指示长度。
d．绝对灵敏度法 这种方法是指定某一波高基准线，在测定缺陷长度时，将探头分别向左和右移动，把波高H降到这一基准线高度时，探头左右位置之间的距离定为缺陷的指示长度。当缺陷波高位于Ⅰ区，如有必要记录，可用评定线作为绝对灵敏度测其指示长度。即将探头向左右两个方向移动，分别移至波幅降到评定线的一点，以此两点间的距离表示指示长度。
3．T型接头、角接接头及管座角焊缝的超声检测技术
角接接头由于其特殊结构而使其超声探伤方法有别于对接接头。本节仅介绍T型接头、角接接头及管座角焊缝的超声检测方法。在这些接头的超声检测中，应尽可能采用平板对接焊缝检测中行之有效的各种方法。在选择探伤面和探头时，应考虑到检测各种类型缺陷的可能性，并使声束尽可能垂直于该结构焊缝中的主要缺陷。
(1)T型接头检测方法：
①对腹板厚度不同的T型接头，选用不同折射角或K值的斜探头(见表1－12－22)。在腹板一侧做直射法和一次反射法探伤，检出焊缝内缺陷。
表1－12－22 腹板厚度与选用的折射角
②采用折射角45°(K1)探头在腹板一侧做直射法和一次反射法探伤，探测焊缝及腹板侧热影响区的裂纹。
③为探测腹板和翼板间未焊透或翼板侧焊缝下层状撕裂等缺陷，可采用直探头或斜探头在翼板外侧探伤或采用折射角45°(K1)探头在翼板内侧做一次反射法探伤。
(2)角接接头 一般采用斜探头在母材两侧检测，斜探头折射角按表1－12－22选择，具体探伤方法可参照T型接头超声波探伤方法进行。
(3)管座角焊缝 根据焊缝结构形式，管座角焊缝的检验有如下五种探测方式，可选其中一种或几种方式组合实施检验。探测方式的选择应由合同双方商定，并重点考虑主要探测对象和几何条件的限制。
①在接管内壁采用直探头检测。
②在容器内壁采用直探头检测。
③在接管外壁采用斜探头检测。
④在接管内壁采用斜探头检测。
⑤在容器外壁采用斜探头检测。
管座角焊缝以直探头检验为主，推荐采用频率2．5MHz直探头或双晶直探头，探头与工件接触面的尺寸W应小于2R，R为接触面的曲率半径。对直探头扫查不到的区域或结构，缺陷方向性不适于采用直探头检验时，可采用斜探头检验。