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| 金属焊缝缺陷的超声检测方法对比分析 |
| 发表时间：2025/7/28 15:56:20 访问次数：76 |
摘要：超声波检测技术基于超声波在金属材料中传播的原理，通过发射超声波脉冲并接收反射回来的信号来检测 焊缝中的缺陷，这些反射信号可以提供有关焊缝内部结构和缺陷的信息，例如裂纹、气孔、夹渣等。
关键词：金属焊缝；缺陷；超声检测；方法；分析
引言：金属焊接是构件连接中最常见的方法之一。为了确保焊缝质量和结构的安全可靠，对焊缝进行超声检测变 得至关重要。通过超声检测，可以尽早发现并修复焊接缺陷，避免潜在的结构失效风险。
1.分析金属焊缝缺陷
1.1根据缺陷特征分析缺陷性质
缺陷的形状包括线状、圆形、椭圆形、不规则形等，而缺陷的大小通常涉及缺陷在被检材料中的直径、宽度、深 度或长度等尺寸。缺陷的密集程度描述了焊缝中缺陷的数量和分布密度。在探测平面形缺陷时，多个方向或角度进行 扫描和测量会导致缺陷回波高度出现显著差异。当超声波垂直于缺陷表面传播时，会遇到较少的阻挡并更容易穿透缺 陷，在这个方向上，缺陷回波的幅度通常较高；当超声波平行于缺陷表面传播时，会遇到更多的阻挡和反射，并且只 有一部分超声波能够进入缺陷内部，在这个方向上缺陷回波的幅度通常较低。对于点状缺陷，如气孔、小夹渣等，超 声波会穿过缺陷，在其周围形成一个强回波信号，无论超声波传播方向如何，点状缺陷的回波信号在不同方向上并没 有明显变化。此外，当超声波传播到密集型缺陷区域时，由于缺陷之间距离较近，超声波会在各个缺陷之间发生多次 散射和反射，导致缺陷回波在不同方向上的幅度和形态类似。
1.2根据缺陷波形分析缺陷性质
声阻抗是指声波在两种介质之间传播时遇到的阻力或阻碍程度。当超声波从一个介质传播到另一个介质时，如果 两个介质的声阻抗不同，超声波就会产生反射和折射。在白点、气孔等内含气体缺陷的情况下，由于气体的密度和声 速都比固体材料要小，因此声阻抗也会相应地减小。当超声波从固体材料传播到缺陷中的气体时，由于声阻抗差异较 大，超声波会产生明显的反射，并形成明显的回波信号。对于气孔这样的缺陷，其表面较为平滑，超声波遇到气孔界 面时会发生明显的反射，由于声能在平滑界面上的反射比较完全，形成了清晰的回波信号，因此反射回波具有较高的 幅度，并且波形会呈现陡直尖锐的特点。相比之下，当超声波遇到夹渣界面时，一部分声能会透射或被吸收，并进入 夹渣层，这些声能在夹渣层内部发生多次反射，形成了多个回波信号，因此，当超声波遇到夹渣缺陷时，夹渣会对超 声波的传播路径产生干扰，导致反射信号发生多次反射和衍射，这些多次反射和衍射会导致回波信号的波形变得复
杂，并且在时间轴上呈现出锯齿状的特征。超声波在传播过程中只与单个缺陷相互作用，因此每个缺陷都会产生一个 明确的回波信号，并且它们之间通常不会有明显的干扰；对于密集缺陷，由于多个缺陷同时存在，它们的回波信号可 能会交叉重叠，这种情况下，回波信号变得杂乱，难以清晰地区分每个缺陷所产生的回波。
2.分析金属焊缝缺陷的超声检测方法优化措施
2.1选择合理的探头型号
较高频率的超声波可以更好地检测到较浅的缺陷，但穿透能力相对较弱。而较低频率的超声波可以达到较大的穿 透深度，但分辨率可能较低。通常在2MHz-5MHz范围内选择较低的检测频率，探头折射角度应根据材料厚度、焊缝 坡口样式进行选择。
2.2选用合适的耦合剂
耦合剂通过填充空气间隙，能够有效地将超声波能量传递到被检测物体上，并减少能量在传播过程中的损失，提 高声强透射率。在进行耦合剂选择时，需综合考虑被测物体的特性、检测要求和实际应用条件，常用的耦合剂有机
油、化学浆糊等。
2.3距离波幅（dB）曲线的绘制
采用CSK-3A试块进行距离波幅曲线的绘制，首先移动探头找到孔深为10mm的最高回波，并将A闸门套住此
波，按“+”键，使标定点增加为“1”；然后移动探头找到孔深为20mm的最高回波，按A闸门套住此波，按“+” 键，使标定点增加为“2”；根据探伤需要，可以继续进行不同孔深标定点的标定，使标定点的数量增加以满足不同 检测的需要；最后输入标准和补偿在DAC2菜单上，将判废线偏移量设置为+5dB，定量线偏移量设置为-3dB，评定 线偏移量设置为-9dB。
2.4焊缝内部缺陷的扫查
在焊接部位的外观质量符合规定的标准和要求且焊缝完全固化和稳定后，才能进行焊缝的扫查工作，扫查可分为 初步扫查、精细扫查和复核扫查。一是初步扫查。为了满足灵敏度要求，确保探头与焊缝表面紧密接触，并保持合适 的角度，应将斜探头置于焊缝的一侧，垂直于焊缝长度方向，沿着焊缝方向进行先向上、再向下的重复扫查动作。扫 查时应保持相对稳定的速度，不宜过快，为了确保扫查覆盖整个检测区域，扫查宽度应不小于1.25P且每次来回扫查 应重叠10%的探头宽度。扫查过程中，荧光屏会显示出声波传播的回波信号，如果在荧光屏显示中发现有回波信号高 于评定线，则表明该位置可能存在缺陷或异常情况，应及时对该位置进行标记，确保在接下来的精细扫查过程中能够 准确地找到该位置。二是精细扫查。在进行焊缝精细扫查时，应针对在初步扫查中所做的标记进行精细探测，将探头 移动至焊缝位置的前后和左右方向，观察荧光屏上显示的信号，如果信号与焊缝的位置、形状和尺寸相符，则可能为 真实缺陷；如果信号位置与焊缝不一致，或者信号形状不符合预期，则可能为伪显示，在将所有伪显示排除后，寻找 具有最高幅度的回波信号，并记录该回波的幅度和详细位置，通过使用端点峰值法，从缺陷反射信号的双侧断点到信 号峰值的位置，求出距离差值并乘以标准脉冲宽度，可得到缺陷指示长度，然后再进行下一处标记位置的精细扫查。 三是复核扫查。复核扫查是在初步扫查和精细扫查之后，针对异常或疑难反射回波进行的一项扫查。复核扫查可以采 用多种方式进行进一步验证和确定缺陷。不同的检测人员可能有不同的经验和技术背景，他们的观察和判断可能会有 所不同。因此，如果针对焊缝的复核扫查结果存在疑义或不确定性，可以考虑由另一位熟练的检测人员进行第二次独 立检测。其次可以通过调整探头的角度，改变焊缝中的探测视角或将焊缝的扫查面从一个方向改变到另一个方向，从 而获取不同的回波信号。另外，如果使用的是斜探头进行扫描，而异常回波信号仍然存在不确定性，可以尝试使用直 探头进行扫描，直探头可以提供更直接的声束入射，有时能够更清晰地检测到异常信号。
总结：总而言之，超声波检测技术具有高灵敏度和高分辨率的特点，可以为焊缝检测提供精确的检测结果，并且 操作相对简便。在金属焊缝检测中，焊接是常见且重要的连接方式，通过超声波对焊缝的检测，工程技术人员可以深 入了解超声波检测在金属焊缝无损检测中的重要性和广泛应用价值，确保焊接连接的质量和结构的安全性。 |
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