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超声波探伤仪在焊缝检测中的应用


    在锅炉、压力容器、船舶、建筑行业钢结构,石油管道、天然气管道、供暖管道等行业的焊接生产中,焊接质量的控制备受关注。质量控制的方法多选用超声波探伤检测

       

         超声波探伤声波频率为0.4-25MHz,其中用得最多的是1-5MHz,超过人耳听觉。我们可以听到的声音叫做声波,低于这个频率的叫做次声波,高于这个频率的就是超声波,次声波和超声波都是我们人类听不到声音。利用声音来检测物体的好坏,这种方法早已被人们所采用。由于HTS3020实用型数字超声波探伤仪HTS560全能型数字超声波探伤仪具有探测距离大,探伤装置体积小,重量轻,便于携带到现场探伤,检测速度快,而且探伤过程中只消耗耦合剂和磨损探头,总的检测费用较低等特点,所以焊缝质量检测主要采用此种方法进行检测。

   

超声波探伤仪焊缝探伤实际工作中的应用:

 

1、  要了解图纸对焊接质量的技术要求。

 

2、  应该清楚探伤时机,碳素结构钢应在焊缝冷却到环境温度后、低合金结构钢在焊接完成24小时以后方可进行焊缝探伤检验。

 

3、  应该知道待测工件母材厚度、接头型式及坡口型式。   

 

4、  在每次探伤操作前都必须利用标准试块(CSK-IACSK-ARB-2)进行探头和仪器的校准,制作探伤曲线,以保证探伤结果的准确性。

 

5、  探伤面的修整:应清除焊接工作表面飞溅物、氧化皮、凹坑及锈蚀等,光洁度一般低于▽4。焊缝两侧探伤面的修整宽度一般为大于等于2KT+50mm(K:探头K值,T:工件厚度)。一般的根据焊件母材选择K值为2.5探头。例如:待测工件母材厚度为10mm,那么就应在焊缝两侧各修磨100mm

 

6、  耦合剂的选择应考虑到粘度、流动性、附着力、对工件表面无腐蚀、易清洗,而且经济,综合以上因素选择机油、洗洁精或者工业浆糊作为耦合剂。

 

7、  由于母材厚度较薄因此探测方向采用单面双侧进行。

 

8、  由于板厚小于20mm所以采用水平定位法来调节仪器的扫描速度。

 

9、  探伤操作过程中采用粗探伤和精探伤。为了大概了解缺陷的有无和分布状态、定量、定位就是精探伤。使用锯齿形扫查、左右扫查、前后扫查、转角扫查、环绕扫查等几种扫查方式以便于发现各种不同的缺陷并且判断缺陷性质。

 

10、对探测结果进行记录,如发现内部缺陷对其进行评定分析。焊接内部缺陷分级应符合现行国家标准GB11345-89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》或JB4730-2005《承压设备无损检测》的规定,来评判该焊否合格。如果发现有超标缺陷,向车间下达整改通知书,令其整改后进行复验直至合格。

   

    一般的焊缝中常见的缺陷有:气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等。到目前为止还没有一个成熟的方法对缺陷的性质进行准确的评判,只是根据荧光屏上得到的缺陷波的形状和反射波高度的变化结合缺陷的位置和焊接工艺对缺陷进行综合估判。

    对于内部缺陷的性质的估判以及缺陷的产生的原因和防止措施大体总结了以下几点:

 

1、气孔:

    单个气孔回波高度低,波形为单缝,较稳定。从各个方向探测,反射波大体相同,但稍一动探头就消失,密集气孔会出现一簇反射波,波高随气孔大小而不同,当探头作定点转动时,会出现此起彼落的现象。

    产生这类缺陷的原因主要是焊材未按规定温度烘干,焊条药皮变质脱落、焊芯锈蚀,焊丝清理不干净,手工焊时电流过大,电弧过长;埋弧焊时电压过高或网络电压波动太大;气体保护焊时保护气体纯度低等。如果焊缝中存在着气孔,既破坏了焊缝金属的致密性,又使得焊缝有效截面积减少,降低了机械性能,特别是存链状气孔时,对弯曲和冲击韧性会有比较明显降低。

    防止这类缺陷防止的措施有:不使用药皮开裂、剥落、变质及焊芯锈蚀的焊条,生锈的焊丝必须除锈后才能使用。所用焊接材料应按规定温度烘干,坡口及其两侧清理干净,并要选用合适的焊接电流、电弧电压和焊接速度等。

 

2、夹渣:

    点状夹渣回波信号与点状气孔相似,条状夹渣回波信号多呈锯齿状波幅不高,波形多呈树枝状,主峰边上有小峰,探头平移波幅有变动,从各个方向探测时反射波幅不相同。

    这类缺陷产生的原因有:焊接电流过小,速度过快,熔渣来不及浮起,被焊边缘和各层焊缝清理不干净,其本金属和焊接材料化学成分不当,含硫、磷较多等。

    防止措施有:正确选用焊接电流,焊接件的坡口角度不要太小,焊前必须把坡口清理干净,多层焊时必须层层清除焊渣;并合理选择运条角度焊接速度等。

 

3、未焊透:

 

    反射率高,波幅也较高,探头平移时,波形较稳定,在焊缝两侧探伤时均能得到大致相同的反射波幅。这类缺陷不仅降低了焊接接头的机械性能,而且在未焊透处的缺口和端部形成应力集中点,承载后往往会引起裂纹,是一种危险性缺陷。

    其产生原因一般是:坡口纯边间隙太小,焊接电流太小或运条速度过快,坡口角度小,运条角度不对以及电弧偏吹等。

    防止措施有:合理选用坡口型式、装配间隙和采用正确的焊接工艺等。

 

 4、未熔合:

    探头平移时,波形较稳定,两侧探测时,反射波幅不同,有时只能从一侧探到。

    其产生的原因:坡口不干净,焊速太快,电流过小或过大,焊条角度不对,电弧偏吹等。

    防止措施:正确选用坡口和电流,坡口清理干净,正确操作防止焊偏等。

 

 5、裂纹:

    回波高度较大,波幅宽,会出现多峰,探头平移时反射波连续出现波幅有变动,探头转时,波峰有上下错动现象。裂纹是一种危险性最大的缺陷,它除降低焊接接头的强度外,还因裂纹的末端呈尖销的缺口,焊件承载后,引起应力集中,成为结构断裂的起源。裂纹分为热裂纹、冷裂纹和再热裂纹三种。

    热裂纹产生的原因是:焊接时熔池的冷却速度很快,造成偏析;焊缝受热不均匀产生拉应力。

    防止措施:限制母材和焊接材料中易偏析元素和有害杂质的含量,主要限制硫含量,提高锰含量;提高焊条或焊剂的碱度,以降低杂质含量,改善偏析程度;改进焊接结构形式,采用合理的焊接顺序,提高焊缝收缩时的自由度。

    冷裂纹产生的原因:被焊材料淬透性较大在冷却过程中受到人的焊接拉力作用时易裂开;焊接时冷却速度很快氢来不及逸出而残留在焊缝中,氢原子结合成氢分子,以气体状态进到金属的细微孔隙中,并造成很大的压力,使局部金属产生很大的压力而形成冷裂纹;焊接应力拉应力并与氢的析集中和淬火脆化同时发生时易形成冷裂纹。

    防止措施:焊前预热,焊后缓慢冷却,使热影响区的奥氏体分解能在足够的温度区间内进行,避免淬硬组织的产生,同时有减少焊接应力的作用;焊接后及时进行低温退火,去氢处理,消除焊接时产生的应力,并使氢及时扩散到外界去;选用低氢型焊条和碱性焊剂或奥氏体不锈钢焊条焊丝等,焊材按规定烘干,并严格清理坡口;加强焊接时的保护和被焊处表面的清理,避免氢的侵入;选用合理的焊接规范,采用合理的装焊顺序,以改善焊件的应力状态。

  

 

    以上所总结的几个方面只是常见的一些问题及处理方法,有待于在实际工作中不断地总结和完善,为企业生产把好质量关。

 

 

 

 


TAG:数字超声波探伤仪,超声波探伤,焊缝质量检测,焊缝探伤,焊接质量检测
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