施鵬

（甘肅土木工程科學研究院有限公司 甘肅省蘭州市 730020）

1 前言

超聲波檢測技術(shù)在焊縫缺陷檢測中得到廣泛的運用，缺陷定位與定量已相當成熟，但在實際檢測中，以脈沖反射波來識別缺陷性質(zhì)比較復雜和困難。根據(jù)對焊縫中典型缺陷的顯示特征進行波形識別，可以對常見缺陷進行定性。

2 檢測原理

超聲波探頭發(fā)射脈沖波到焊縫內(nèi)，遇到兩側(cè)聲阻抗有差異的界面時部分聲波被反射，兩側(cè)聲阻抗有差異的界面一般為焊縫中的某種缺陷，分析反射回波的聲波幅度和位置等信息對缺陷定位和定量，識別缺陷反射回波的特點對波形分析后進行缺陷定性[1]。

3 典型缺陷及形成原因

（1）氣孔：氣孔是焊接過程中溶入焊縫金屬的氣體，在冷卻凝固之前來不及溢出而在焊縫金屬內(nèi)形成的空洞。

（2）夾渣：焊縫金屬中殘留有外來固體物質(zhì)所形成的缺陷。

（3）未焊透：母材金屬之間沒有熔化，焊縫金屬沒有進入接頭的根部所造成的。

（4）未熔合：焊縫金屬與母材之間，或焊縫金屬之間未完全熔化結(jié)合在一起的缺陷。

（5）裂紋：熱裂紋主要是由于焊接工藝不當和熱脹冷縮引起的；冷裂紋主要是有組織應力、殘余應力和焊接殘留的氫的作用等原因單獨或共同誘發(fā)。

4 反射回波特點及波形分析

（1）氣孔為內(nèi)部為氣體的球形缺陷，因球形反射體導致反射回波發(fā)散，波幅不會很高。單個氣孔回波為獨立單峰，探頭移動即消失，密集氣孔回波呈簇狀，多角度掃查波幅變化不大[2]。

圖1 靜態(tài)波形

（2）夾渣為焊縫中存在其他金屬或非金屬雜物，因反射面不規(guī)則，有尖端粗糙處，超聲波會發(fā)生多次反射，反射回波波形較寬且不清晰，波峰粗壯，主峰兩側(cè)有毛峰，波形呈鋸齒狀，多角度掃查波峰多變。

（3）未焊透一般存在于焊縫中部和底部，因缺陷垂直于焊縫且有一定長度，反射回波波幅較高，平行移動探頭波形穩(wěn)定，在焊縫兩側(cè)分別進行掃查得到回波波幅基本相同且波形形狀差異不大，探頭旋轉(zhuǎn)掃查波峰陡降。

（4）未熔合與未焊透不同，一般不存在于焊縫中間，反射回波波幅較高，平行移動探頭波形穩(wěn)定，在焊縫兩側(cè)分別進行掃查得到回波波幅明顯高度不同且波形形狀差異大，有時另一側(cè)沒有反射回波。

（5）超聲波檢測對裂紋敏感性好，是檢測裂紋的重要手段，裂紋缺陷有波幅高、波形寬、多峰，波峰尖銳的特點，探頭旋轉(zhuǎn)掃查出現(xiàn)多峰錯動，交替出現(xiàn)最高峰的現(xiàn)象。

（6）缺陷靜態(tài)波形是在實際檢測中掃查到缺陷波時的最終形態(tài)，能直觀呈現(xiàn)缺陷波的形狀和波幅高度，也是通過反射回波波形識別缺陷性質(zhì)的基礎(chǔ)[3]。

（7）缺陷動態(tài)波形是探頭移動時，缺陷反射回波將產(chǎn)生相應變化，不同性質(zhì)的缺陷，反射回波波形變化也不同。掃查中發(fā)現(xiàn)缺陷波后探頭平行或旋轉(zhuǎn)掃查時缺陷波形狀和波幅高度的動態(tài)變化既反映了缺陷靜態(tài)波形的特點又補充了探頭移動與反射回波的變化過程，為判斷缺陷性質(zhì)提供了更多依據(jù)。

圖2 波形的動態(tài)變化

5 結(jié)束語

超聲波檢測焊縫能直觀的確定缺陷的位置和當量大小，但是把抽象的波形鑒別為某種確定缺陷是一個復雜的工程，牢記并掌握焊縫典型缺陷波形對鑒別缺陷性質(zhì)十分重要，是缺陷定性的基礎(chǔ)，在經(jīng)歷長期的實踐經(jīng)驗積累后才能對缺陷反射回波識別和缺陷定性更加準確。