張新訓(xùn)

摘 要：在對(duì)于超聲波檢測(cè)壓力容器焊縫過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)危害性缺陷的特征及儀器（脈沖式超聲儀器）波形的特征形式，對(duì)于缺陷的產(chǎn)生及預(yù)防的相關(guān)措施的概述。

關(guān)鍵詞：超聲波；壓力容器；缺陷；特性

1 未焊透

在一次對(duì)于直徑2000mm， 厚度為45mm壓力容器封頭環(huán)縫焊縫超聲檢測(cè)時(shí)，（V型坡口）焊接工藝為氬弧焊打底，埋弧自動(dòng)焊填充。發(fā)現(xiàn)反射波幅高，并且顯示深度在42mm左右，當(dāng)探頭沿焊縫平行移動(dòng)時(shí)，在較大范圍內(nèi)，連續(xù)出現(xiàn)缺陷波且在熒光屏的同一位置上，且幅度變化不大。探頭沿焊縫垂直移動(dòng)時(shí)，缺陷波消失比較慢，探頭做環(huán)繞移動(dòng)時(shí)，缺陷波小幅度的降低。通過(guò)人孔進(jìn)入設(shè)備后，發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁一圈為未焊透情況。反射波表現(xiàn)為尖銳型，在探頭平行移動(dòng)時(shí)，波形不敏感，波幅度比較高，在焊道兩邊可以檢測(cè)到類似情況。此缺陷降低焊接部位的機(jī)械性能，在未焊透處的缺口處造成應(yīng)力集中的情況，當(dāng)容器投產(chǎn)使用后會(huì)有引發(fā)裂紋的風(fēng)險(xiǎn)，是具有危險(xiǎn)性質(zhì)的嚴(yán)重缺陷。預(yù)防措施為（1）優(yōu)化合理焊接工藝；（2）合理裝配組對(duì)間隙，確定焊接坡口的尺寸和角度。

2 裂紋

在檢測(cè)壁厚為40mm、直徑1400mm、材質(zhì)Q345R、筒體縱縫時(shí)，發(fā)現(xiàn)有缺陷波形明顯、尖銳、波峰陡峭。探頭平行移動(dòng)時(shí)，波形在波峰高度和水平定位距離有變化，探頭移動(dòng)到較長(zhǎng)距離后，才逐漸減幅，直至消失。在零下的環(huán)境，進(jìn)行厚壁壓力容器自動(dòng)焊焊接，若不按照焊接工藝要求，進(jìn)行焊前預(yù)熱，焊后保溫工作，易產(chǎn)生冷裂紋缺陷。 分析裂紋缺陷：回波的高度明顯，波幅較寬，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)多個(gè)波幅，超聲波探頭在做平行移時(shí)，反射波會(huì)持續(xù)產(chǎn)生波幅起伏，超聲探頭旋轉(zhuǎn)時(shí)，波峰有上下跳動(dòng)情況。常見(jiàn)的裂紋分為：熱裂紋、冷裂紋和再熱裂紋三種。（1）熱裂紋預(yù)防措施：控制焊接材料中如硫含量、鎳元素等等危害較大的雜質(zhì)和容易偏析的關(guān)鍵元素，提高錳元素的含量，提高焊劑或焊條中的堿性，通過(guò)降低有害雜質(zhì)的含量來(lái)改變偏析狀況，通過(guò)調(diào)整焊接順序，調(diào)整焊接結(jié)構(gòu)，控制好焊接中的收縮自由度預(yù)防熱裂紋的產(chǎn)生；（2）冷裂紋預(yù)防措施：實(shí)施焊接前必須控制好預(yù)熱溫度，焊接后加強(qiáng)保溫，避免溫度下降過(guò)快，通過(guò)保留影響區(qū)足夠的溫度，消除奧氏體避免形成淬硬組織，并且能消除焊接應(yīng)力的影響；（3）再熱裂紋預(yù)防措施：嚴(yán)格按照焊接工藝規(guī)程操作。一般采用較小的線能量，有利于焊接組織結(jié)晶，并且減小回火脆化傾向。對(duì)于復(fù)合鋼板焊接，應(yīng)該在板材的基層和復(fù)合層開(kāi)不同角度坡口，不同層次焊接工藝嚴(yán)格控制，并且先對(duì)基層進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，確保無(wú)超標(biāo)缺陷，避免返修。對(duì)于過(guò)渡層應(yīng)優(yōu)化焊接工藝，控制由于滲透和稀釋所導(dǎo)致的合金元素碳含量的上升或者鉻、鎳等元素的下降。做好焊前預(yù)熱、焊后熱處理的工作。

3 未熔合

在超聲檢測(cè)壓力容器環(huán)焊縫時(shí)，發(fā)現(xiàn)在焊縫與母材熔合處，有起波尖銳，波幅度高，在焊縫單面雙側(cè)檢測(cè)時(shí)，顯示兩側(cè)波幅高度有差異。經(jīng)過(guò)返修發(fā)現(xiàn)為坡口未熔合缺陷。分析未熔合缺陷：探頭沿焊道移動(dòng)時(shí)，回波的形狀比較相似，在焊道兩側(cè)檢測(cè)時(shí)，回波高度不一致，在一側(cè)檢測(cè)反應(yīng)敏感。其產(chǎn)生的原因：坡口清理不到位，焊接速度過(guò)快。電流不穩(wěn)定，過(guò)小或過(guò)大，焊接的角度不對(duì)，電弧偏吹等。防控措施：按制造工藝加工合理的坡口，準(zhǔn)確的控制電流、焊接速度等工藝參數(shù)。正確操作防止焊偏等現(xiàn)象。

4 氣孔

在超聲檢測(cè)壓力容器焊縫時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)有缺陷波形敏銳、凸顯、波形單一。當(dāng)探頭繞缺陷移動(dòng)時(shí)，缺陷波依然存在。當(dāng)超聲波探頭沿焊縫水平轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，單個(gè)氣孔缺陷波會(huì)消失，連續(xù)氣孔則會(huì)產(chǎn)生持續(xù)的缺陷波顯示，密集氣孔則會(huì)出現(xiàn)多個(gè)此起彼落的缺陷波。當(dāng)探頭垂直焊縫移動(dòng)時(shí)，除針狀氣孔外，缺陷波均很快消失。分析產(chǎn)生氣孔缺陷的原因有（1）氣孔波形為單縫狀，穩(wěn)定性好，單個(gè)氣孔的回波高度幅度??；（2）從多個(gè)方向探測(cè)可以知道，雖然反射波大體形狀相當(dāng)，但是探頭稍微以活動(dòng)，反射波就會(huì)消失，密集氣孔會(huì)出現(xiàn)一簇反射波，波高隨氣孔大小而不同，當(dāng)探頭作定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)此起彼落的現(xiàn)象。防控措施有：杜絕藥皮開(kāi)裂、剝落、變質(zhì)及焊芯銹蝕的焊條，有銹的焊絲需除銹后才能使用。所用焊接材料應(yīng)按規(guī)定溫度烘干，坡口及其兩側(cè)清理干凈，并要選用合適的焊接電流、電弧電壓和焊接速度等。

5 夾渣

反波信號(hào)一般呈鋸齒狀連續(xù)波幅，最高峰邊緣上有小峰，當(dāng)平行移動(dòng)探頭時(shí)，反射波會(huì)有出現(xiàn)變動(dòng)，從焊道兩側(cè)檢測(cè)，反射波幅出現(xiàn)不相同，但是缺陷定位一致。經(jīng)過(guò)返修后會(huì)看到是夾渣缺陷。分析夾渣缺陷原因：夾渣多為非金屬雜質(zhì)，如熔渣。有線狀連續(xù)、獨(dú)立的、成簇的形狀等。在相同條件下探測(cè)時(shí)，其缺陷波幅比氣孔、未焊透、裂紋、未焊透回波低、波型也相對(duì)較寬。探頭平行移動(dòng)時(shí)，條狀?yuàn)A渣的回波具有連續(xù)性，當(dāng)近似樹(shù)叉的形狀時(shí)，可判斷疑似成堆或簇的缺陷群。探頭做環(huán)繞移動(dòng)時(shí)，條狀?yuàn)A渣缺陷波會(huì)比較快消失，但對(duì)于體積大的夾渣在較大的范圍內(nèi)都有缺陷波。在不同位置檢測(cè)時(shí)，呈現(xiàn)不同形狀的回波，這類缺陷產(chǎn)生的原因有：焊接電流過(guò)小，速度過(guò)快，焊接角度不合理等因素，熔渣返出不及時(shí)，焊接過(guò)程中對(duì)各層焊縫及邊緣處清理不徹底，對(duì)于焊材選擇的化學(xué)成分不正確，如含硫、磷較多等。防控措施有：正確選用焊接電流，合理選擇運(yùn)條角度，焊接速度等。焊接件的坡口角度選擇合理，焊前坡口應(yīng)清理干凈。

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