薄板对接焊缝超声波检测探头的选择及两个常用方法

薄钢板对接焊缝超声波检测探头的选择

众所周知，对接焊缝的管壁越薄、焊缝盖面的宽度相对越宽(埋弧自动焊焊缝盖面宽度为 22mm，背缝宽度为20mm)，超声波检测的困难就越大，所以选择探头K值和前沿距离L值很重要。

K值是斜探头主声束在被检工件中折射角的正切值；探头前沿距离L值是入射点至探头前端的距离。

在8mm厚度钢板的对接焊缝超声波检测时一般将仪器调试为水平1:1扫描，并采用单面双侧单 只探头检验，使一、二次声程能扫查到焊缝整个截面。

例如：5Z8×12K3.0探头的前沿距离L=10mm， 检测8mm厚钢板对接焊缝 ，当焊缝盖面宽度为22mm时，因探头前沿距离较大，很难满足探 伤的要求，所以应在探头K值不变的情况下尽量选择前沿距离较短的探头。

如：5P6×6K3.0，L=4mm的探头方可基本满足检测要求。

1、 一次声程扫查焊缝根部时探头的选择

一般钢板厚度为8mm的对接焊缝坡口型式为V，钝边高度为3mm，间隙为0～1.0mm。

当采用埋弧自动焊焊接时，焊缝盖面的宽度在 22mm左右 。

由此可知探头选择的条件，当探头的前端与焊缝余高接触且无法再向前移动时，使主声束一次声程能扫查到焊缝宽度中心线距底面3mm的焊 缝根部 (如图1)，应满足下式的要求：

( T-3)K≥(b/2+L ) (1)

式中：

T-钢板厚度，mm；

b-检测面焊缝宽度，mm；

L-探头前沿距离，mm。

当选择5P6×6K3.0，L=4mm探头时，焊缝宽 度为22mm，代入(1)式，左式=(8-3)×3=15，右式=(22/2+4)=15；左式=右式 ，满足(1)式要求，说明该型探头，其主声束一次声程能扫查到焊缝根部 。

（图1 8mm厚钢板焊缝根部主声束一次扫查图）

当选择5Z8×12K3.0，L=10mm的探头时，将 T，K，b，L分别代入(1)式的左、右式，左式=15，右式=(22/2+10)=21，则左式小于右式，不满足(1)式要求，说明该型探头的一次声程不适合检测8mm厚的薄钢板对接焊缝。

扫查方式采用单面双侧，检测位置为距底面3 mm的焊缝根部区域，当探头后移时最高反射回波的一次声程水平距离小于24min为缺陷波，大于等于24mm则不判为缺陷波。

2、二次声程扫查焊缝上部时探头的选择

8mm厚钢板对接焊缝，检测面焊缝的宽度b= 22mm；背面焊缝宽度b'=20mm时，探头的选择应满足以下要求：

当探头的前端与焊缝的余高接触探头无法向前移动时，使主声束二次声程能扫查到焊缝宽度中心线距底面3mm的焊缝位置，见图2。

探头K值和前沿距离同样应满足(1)式。

当(T-3)K<(b/2+L)时，会产生漏检，也就是说探头的K值越小；探头前沿距离L值越大，焊缝截面的漏检区域就越多。

（图2 8mm厚钢板焊缝主声束二次扫查图）

当板厚为8mm的对接焊缝，检测面焊缝宽度为 b=22mm；焊缝背面宽度为b'=20mm，采用二次声程扫查焊缝上部时，由于背缝的余高过渡到与母材边界线的区域为人射点，入射点至焊缝 中心线距离应大于等于b'/2，即主声束二次声程扫查到焊缝宽度中心线距底面 b'/2÷K=3.3mm的焊缝位置，此时存在0.3mm漏检区域。

在焊缝的宽度超宽时，因焊缝的正、背面都存在余高和宽度，即使探头前沿距离为零，由于焊缝宽度和余高的存在就会有一定的死区(检测不到位置)。

扫查方式采用单面双侧，检测区域为距上表面 8-3.3mm的焊缝区域，当探头后移时，最高反射回波的二次声程的水平距离大于(8+3.3)K或小于2X8均为缺陷波。大于2X8K则不判为缺陷 波。

３、结论

1)在实际超声波检测中，必须实际测量焊缝母 材的厚度T，检测面焊缝宽度b，背面焊缝宽度 b'，探头前沿距离L值和探头K值，并根据公式进行计算后正确选择探头 。

2)当两只或多只探头同时满足计算要求时，应 尽量选择声程值较小的探头。

3)当选择基本符合计算值要求的探头时，采用 单面双侧检测，应尽量选择适合的探头达到漏检最少。

4)根据探伤标准的要求，选择探头频率和晶片 尺寸的大小。

薄板对接焊缝超声探伤两个常用方法

焊缝的内部质量，过往广泛采用X射线探伤仪探测，但X射线法对发现焊缝内部的危险性缺陷--裂纹比较困难，尤其当裂纹的位置与X射线的入射方向不一致时，则更难发现。

如果用超声波探伤仪测焊缝内部的裂纹，则很敏感，比X射线探伤更为有效，故在相对情况下被广泛推广使用。

弊端也是存在的它不能象X射线法那样正确的对缺陷进行定量和定性。

今天小编就针对薄板对接焊缝探伤，其中采用的两个超声方法简单介绍。

（图片与内容无关）

一、焊缝宽度法

焊缝宽度法，只适用于探测4~12毫米的薄板双面对接焊缝。

焊缝宽度法主要是利用横波多次反射的探伤原理，来探测整个焊缝区域中的缺陷。

探测时需在焊缝两侧进行，以免漏检。将探头放在工件厚度相同的试块上，超声波探伤仪 探头前沿和试块前沿对齐，在荧光屏上得到极端反射波A，然后向后移动探头，移动距离等于焊缝宽度，在荧光屏上又得到极端反射波B，并标出（用闸门波或机械刻度尺标出）A波与B波的位置，如图所示：

探伤时，探伤仪沿焊缝边缘平行移动，如果在A、B波之间出现反射波，一般为焊缝中的缺陷波，如下图所示，不论有无缺陷，若焊缝增强量高时，荧光屏上一般会出现B波（在焊角上的反射波）。

应该指出，当焊缝偏或宽度不一样时，在试块上校正的A、B波位置（宽度）与实际的焊角反射波会有出入，此时应以角反射波B为准（但角反射迟到波除外），在其前出现的波，一般为缺陷波。

当探测板的厚度为8~12毫米对接焊缝时，为了使声束扫查到整个焊缝宽度，还需把探头从焊缝边缘处移出焊缝宽度的距离，此时，在B与C波（探头放在距试块两个焊缝宽度一端的反射波）之间出现反射波，一般为缺陷波。

二、四探头法

四探头法可探测厚度为4~12毫米的薄板对接焊缝中的裂纹、未焊透、条状夹渣等缺陷,而且还可以进行探伤仪自动探测。

四探头法为两组探头（T为发射探头，R为接收探头），用机械固定并分别放在焊缝两侧（距焊缝轴线距离相等），探伤时沿焊缝同时移动。探测纵向缺陷时，T1R1为一组探头，T2R2为一组当焊缝中无缺陷时，荧光屏上只出现焊角反射波。

如有缺陷，则在焊角反射波之前出现缺陷波F（如缺陷在焊缝中间，则两组探头所得缺陷波重叠在一起），探头移动时，缺陷波的幅度改变。

探测横向缺陷时，若荧光屏上只出现焊角反射波，则焊缝中无缺陷。

如出现焊角反射波和两个缺陷波F1、F2，则说明有缺陷。

探头移动时，缺陷波F1、F2不仅幅度改变，而且其水平位置也向相反方向移动，如缺陷位于两组探头的中心，则两缺陷波重合在一起。

自动探测时，为了避免焊角反射波的干扰，必须用报警闸门波控制，闸门波的宽度相当于焊缝宽度的三分之二，焊角反射波在闸门之后，这样在闸门波出现缺陷波时，可自动报警及记录。自动探测速度可达2~6米/分。