浅谈对接焊缝超声检测中的回波识别

黄国钦

（厦门市特种设备检验检测院，福建 厦门 361004）

浅谈对接焊缝超声检测中的回波识别

黄国钦

（厦门市特种设备检验检测院，福建 厦门 361004）

摘 要：本文根据现场实际检测工作，对对接焊缝超声检测中常见的缺陷回波及伪缺陷回波的特征进行分析识别。

关键词：对接焊缝；超声检测；缺陷；回波

1 引言

超声波检测是目前五大常规无损检测技术之一。它具有灵敏度高、穿透能力强、检测速度快、检测成本低、设备体积小、重量轻、对人体及环境无害以及便于现场使用等优点。因此，被广泛应用于承压特种设备对接焊缝的检测。但在实际超声检测过程中，由于超标的回波性质难以判断，往往会使一些非危险性的缺陷被严重化，而一些含有危险性缺陷被忽视。以下根据本人平时实际工作中的积累，对对接焊缝超声检测中常见的缺陷回波及伪缺陷回波的特征做一分析，以辅助其超声检测中的判定。

2 各种缺陷回波的信号分析

缺陷对超声波的反射特性不仅取决于缺陷的取向、几何形状、种类、性质等因素，还与所使用的超声检测系统特性及显示方式有关。因此，超声波在对缺陷定性方面有着很大的困难。下面对对接焊缝超声检测中几种常见缺陷的波形进行分析、判定。

（1）裂纹

裂纹是焊接接头中影响很大的缺陷，由于裂纹内多有气体存在，属于钢/空气界面，声压反射率高。因此，回波高度较大，波幅宽，会出现多峰。回波前沿陡峭，后沿斜率很大。探头平移时，反射波连续出现，波幅有变动；探头转动时，波峰有上下错动现象。超声波对裂纹较敏感，探测面合适时，裂纹缺陷回波高度异常突出，反射强烈。检测中一般以最大回波作为判断裂纹性质的依据。

（2）未焊透

未焊透是由于母材金属未熔化，焊缝金属没有进入接头根部而形成的。在焊根部位，两端较钝，有一定长度，属于平面状缺陷。一般探头移动时，未焊透反射波波形稳定，从焊缝两侧探伤，均能得到大致相同的反射波，位置不变，探头垂直焊缝转动时，波形消失快。

（3）未熔合

未熔合是由于焊缝金属与母材金属，或焊缝金属之间未熔化结合在一起而产生的缺陷。其反射波的特征一般为探头平移时波形较稳定；从两侧探测时，反射波幅不同，有时只能从一侧探到。当超声波垂直入射到其表面时，回波很强，底波明显降低，甚至消失。如探伤方法和折射角选择不当，就有可能造成漏检。

（4）咬边

咬边是由于电弧将焊缝边缘的母材熔化后没得到熔敷金属的充分补充而造成的。咬边信号一般出现在根部信号的前面，当探头在焊缝两侧探伤时，一般都能发现，用手指沾油轻轻敲打焊缝边缘咬边处，观察到反射信号有明显跳动，则证明是咬边反射信号。

（5）气孔

气孔是焊接时，气体未在金属凝固前逸出，残存于焊缝之中形成的空穴。由于气孔通常不大，其回波高度一般较低。从不同方向探测，缺陷回波无明显变化，但稍一移动探头，信号就消失。密集气孔为一簇反射波，其波高与气孔大小有关，当探头作定点转动时，会出现此起彼落的现象。

（6）夹渣

夹渣是焊后熔渣残存在焊缝中的现象。夹渣内含有非金属等杂物，其声压反射率低。条状夹渣的回波信号多呈锯齿状，波宽而带有多个波峰。点状夹渣的回波信号与点状气孔相似，但有方向性，斜探头从不同方向探测，反射波高不同。

（7）内凹

内凹多由于收弧时焊条未作短时间停留造成的。一般在仰、立、横焊时在焊缝背面根部容易出现内凹。在直探头检测时，焊缝两侧底波信号声程高于中心上回波信号声程。斜探头探测时，回波信号波幅不高，深度略小于母材壁厚。

3 各种伪缺陷回波的信号分析

焊缝超声检测中，除了在屏幕上出现缺陷回波以外，还会出现伪缺陷波。它并非由焊缝中缺陷造且类型较多，在实际探伤中所出现的一些非缺陷讯号，会干扰我们对缺陷的分析和判定。下面对对接焊缝超声检测中几种常见的伪缺陷波形进行分析、判定。

（1）探头杂波

探头杂波一般是紧随始波之后，它不随探头移动而变化，波形位置固定。探头杂波主要是由于探头结构设计不合理，探头内的部分纵波反射被晶片接收，探头吸收块作用降低，探头晶片位置不适宜等原因形成的。

（2）耦合剂形成的杂波

耦合剂层形成的杂波反射，其波形较活跃，有时探头不动，波形也会变化，有时探头稍动，波形变化更大，无一定规律。有时重探同一部位，波形无重现性。这种杂波一般采用手指点摸探头前沿，会出现反射波幅变化或消失。被检测的物体表面不平整使探头与被检测物体表面有较大间隙，其间隙被耦合剂填充及探头前沿耦合剂堆积过多都是形成这种杂波的主要原因。

（3）仪器杂波

仪器杂波在屏幕上的位置多固定，检测时也不随探头移动而变化。其主要原因是仪器性能不良，抗干扰能力差，杂波信号未能得到充分抑制。

（4）错边引起的反射波

错边是焊接时焊偏或由于在加工坡口上下刨得不对称而造成上下焊缝错位。由于焊缝错位，在一侧探伤时，焊角反射波很像焊缝内缺陷，当移到另一侧探伤时，一次波前没有反射波。在超声检测中，对反射波定位时考虑焊接接头错边量的影响是非常重要的。

（5）扩散声速在焊缝余高上的反射波

在对接焊缝超声探伤时，屏幕上时常会出现距母材表面2、3个毫米深度范围内有不同长度的、连续的超标反射回波。这些回波并非一定是缺陷波，它有可能是探头扩散声速在焊缝表面的反射回波。遇到此类波形情况时，需认真观察焊缝外形，可进行双面双侧扫查，还可更换探头角度重新扫查，必要时也可用砂轮打磨焊缝余高后再进行扫查判断。

（6）“山”形回波

“山”形回波主要是横波入射，经底面反射形成反射横波和变形反射纵波，且两种波经焊缝上表面反射后沿原路返回被探头接收，加上下焊角的反射回波，形成所谓的“山”形回波。“山”形回波具备单侧检测特征，即两侧检测时不会出现同一个“山”形回波。这主要是由于“山”形回波是焊角回波所派生的，而焊角回波只能在与其相对的一侧才能检测到。因此，可以用双侧检测法将“山”形回波与缺陷区别开来。

（7）焊缝表面沟槽引起的反射波

扫查多道焊缝表面形成的沟槽时，会产生沟槽反射波。这种波波形特点为不强烈，迟钝，一般出现在一、二次波处或稍偏后位置。

结语

超声波检测技术虽然在对接焊缝的检测中有较大的优点，但由于无法得到缺陷图像，缺陷的形状、表面状态特征也很难获得，要对超标的回波性质作出正确的判断还是较为不易的。因此，要能准确地判定出裂纹、未焊透、未熔合等危险性较大的缺陷，需在检测前应对被检测工件的材质、焊接工艺、介质和坡口形式等进行了解，以便分析出缺陷产生的可能性及其出现部位。还应通过对缺陷规律的了解，防止缺陷的漏检。当仪器屏幕上出现超标波形时，不要轻易的做出缺陷的判定，应根据反射波的形态、探头位置微小的变化和反射点的位置分析一下反射点的性质。如真伪缺陷、缺陷类型、缺陷尺寸确实难以作出断定时，应采用其他无损检测手段，如X射线照相、磁粉和渗透检测等来辅助判断，切勿轻率的作出结论。

参考文献

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[3]张辉.对接焊缝错边处超声波探伤应注意的几个问题[J].无损检测，2007：29 （06）.

中图分类号：TG15

文献标识码：A