焊缝根部裂纹的超声波检测

[摘 要]在船舶和海洋工程的焊接技术中，为了提高焊接效率，常应用陶瓷材料作为衬垫和二氧化碳作为保护气体的药芯焊丝单面填充焊接技术。但是由于焊接工艺或施工人员的错误，极易使焊缝根部产生各种危害性缺陷。本文介绍了如何用超声波检测二氧化碳气保焊的根部裂纹。

[关键词]超声波检测 焊缝 根部裂纹

中图分类号：TK226.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）01-0012-01

在船舶和海洋工程的焊接技术中，为了提高焊接效率，常应用陶瓷材料作为衬垫和二氧化碳作为保护气体的药芯焊丝单面填充焊接技术。但是由于焊接工艺或施工人员的错误，极易使焊缝根部产生各种危害性缺陷。为了确保焊接质量，满足建造规划的验收等级，所以本文着重讨论如何用超声波检测二氧化碳气保焊的根部裂纹。

一、根部裂纹

根部裂纹通常是纵向的，之所以叫它根部裂纹是因为它通常在焊缝的根部或根部的表面形成，它通常与焊接的收缩力有关。因此，它通常是热裂纹。比如，焊接接头装配间隙过大或环境温度太低焊接速度过快使接头区域冷却过快导致应力集中而产生根部裂纹。如图1和2为典型的根部裂纹

根据根部裂纹产生的机理分析这种裂纹有以下几个特点：

1.沿奥氏体晶界开裂，裂纹截面呈锯齿状。

2.在焊缝根部可裂出表面或埋藏在表面以下。

3.深度方向沿焊缝中心线附近。

4.长度方向沿焊道方向且平行于焊道方向。

二、焊缝根部裂纹的超声波检测

1.仪器设备及其调节

1.1 设备

采用A型脉冲反射式超声波探伤仪，要求仪器性能指标符合JU/T10061-1999规定的要求。

1.2 探头（见表1）

在检测焊缝根部裂纹这种开口细小且离根部很近的缺陷时要选用频率较大（5MHZ）的探头，因为频率大指向性好，更易发现和区分细小的缺陷。

2.灵敏度试块

采用φ3mm×40的对比试块制作DAC曲线

在做好DAC曲线后在跟据实际测得表面补偿进行补偿。

3.扫查灵敏度

用直探头测出实际的板厚，时机线按深度调节，然后把此板厚的对应的MRL线调节到满屏的80%作为扫查灵敏度。

4.扫查方法

探头应在焊缝坡口面进行单面双侧做垂直于焊缝扫擦，为了能有针对性的检测到根部裂纹，探头在1/2跨距处前后扫查。当扫查时在板厚区域或略低于板厚区域发现回波时标记其位置，然后再焊道另外一次进行扫查，这时会发两侧检测位置在都在焊缝的中心位置如图3。然后水平移动探头看是否有长度因为打底裂纹通常都是有一定长度的。环绕运动探头稍微扭动些角度，回波就马上消失。但值得注意的是要确定焊缝根部没有影响检测的外观缺陷。

5.波形特点

5.1 焊缝根部回波通常都低于DRL线，波形都窄，而且在其后有个很矮小的回波（如图4）。

5.2 焊缝根部裂纹回波方向性强，旋转探头扫查波降幅明显，包络线较小，其动态显示范围在0.5～1μs，包络顶端稍有起伏，其动态波形特征如图5所示。

6.裂纹深度和长度的测量

6.1.1方法一：用声束边界交叉法测定裂纹深度，

移动探头获取反射体的最大信号，并把回波信号调掉某个合适的满波幅的80%延后要校准增益调节把灵敏度提高20dB，向前移动探头直到回波信号返回到80%。此时，记录声称以及从探头零点到缺陷的水平距离用20dB声速边界的底部边缘就会与裂纹的顶部边缘交叉。

6.1.2方法二：用端点衍射波测裂纹深度

用70°在焊缝的背面打到裂纹端部，会产生一个比较高的衍射波。根据探头前沿至裂纹的距离a和探头的角度测出裂纹的深度h为：

h=（a+l0）/tanβ

用端点6dB法测出裂纹的的长度，左右移动探头分别找出裂纹的两个端点的最大反射波，分别以这两个端点反射波作为基波继续像左右移动当端点反射波减低一般时探头中心线之间的距离即为裂纹的指示长度。

三、结论

由于裂纹离根部很近有时甚至在焊缝余高内所以比较难于区分，超声波检测有些标准中规定小于MAR线的缺陷即为合格，这样应用以上的方法分辨器其性质可以最大限度的避免裂纹缺陷的漏检。为提高这个焊接的质量提供了有效的检测手段。

作者简介

刘洪钊（1984.5―― ），性别：男，民族：汉，籍贯：辽宁省鞍山市，学历：大专，职称：助理工程师，研究方向：无损检测。