超声检测方法用于评估一般钢制对接焊缝的可靠性与质量控制

11.2.3.1 超声检测原理

超声检测指超声波与工件相互作用，就反射、透射和散射的波进行研究，对工件进行宏观缺陷检测、几何特征测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，并进而对其特定应用性进行评价的技术。超声检测中声波的频率范围大多为0.1～25MHz。能够用于检测缺陷的超声特征包括：材料边界或不连续性导致的超声反射情况；超声波传播时间；试样中的声衰减情况；反射或透射声波的频谱分布特征。

11.2.3.2 一般钢制对接焊缝超声检测

1.标准试块

焊缝检测主要标准试块及其用途见表11.2-25。

表11.2-25 焊缝检测主要标准试块及其用途 （单位：mm）

（续）

2.超声检测技术等级的选择

由于不同类别焊接接头的重要性、失效后果严重性和危害性，超声检测的有效性和成本等都可能存在显著差异，有必要根据实际情况和要求采用相适应的超声检测技术等级对焊接接头进行检测。据GB/T 11345—1989标准的规定：超声检测技术分为A、B、C三个检测等级，见表11.2-26。

3.检测方法和检测条件选择

（1）焊缝斜探头检测的K值选择（表11.2-27）

（2）典型焊接构件的超声检测（表11.2-28）

表11.2-26 超声检测技术等级

表11.2-27 焊缝斜探头检测时推荐采用的K值选择

注：K值为折射角的正切值。

表11.2-28 典型焊接构件的超声检测

（续）

4.质量评定标准

缺陷定位定量之后，要根据缺陷的当量和指示长度结合有关标准评定焊缝的质量级别。

JB/T 4730.3—2005将焊接接头质量级别分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个等级，其中Ⅰ级质量最高，Ⅲ级质量最低，具体见表11.2-29。

表11.2-29 焊接接头的质量分级

注：1.母材板厚不同时，取薄板侧厚度值。

2.当焊缝长度不足9δ（Ⅰ级）或4.5δ（Ⅱ级）时，可按比例折算。当折算后的缺陷累计长度小于单个缺陷指示长度时，以单个缺陷指示长度为准。反射波幅值参照检测的距离-波幅曲线。

11.2.3.3 奥氏体不锈钢对接焊的超声检测

1.探头选择

一般选用高阻尼窄脉冲纵波单斜探头或双晶纵波聚焦斜探头，探头中心频率通常为0.5～2.5MHz。有关试验表明，对于对接接头，采用纵波折射角45°的纵波斜探头检测信噪比较高，衰减较小；当接头厚度较大时，可采用纵波折射角37°的纵波斜探头检测；当接头厚度较小时，也可采用纵波折射角为60°～70°的探头检测。奥氏体焊缝检测用探头规格见表11.2-30。

表11.2-30 奥氏体焊缝检测用探头规格

2.对比试块

对比试块的材料、几何形状、焊接工艺等应与被检测工件相同，且不得存在大于或等于φ2mm平底孔当量直径的缺陷。不锈钢焊缝超声检测用对比试块如图11.2-2所示。(www.xing528.com)

图11.2-2 对比试块

3.可检性评价

据JB/T 4730.3—2005，利用对比试块，分别测绘声束通过母材和通过焊接接头检测参考反射体的两条距离-波幅曲线，要求其间距应小于10dB。

4.灵敏度调节和距离-波幅曲线

利用纵波斜探头检测工件时，一般采用一次波法（直射法）检测，因此需要利用对比试块上的人工反射体分别绘制检测声波穿过焊缝金属和只在母材中传播的两条距离-波幅曲线。然后，按照JB/T 4730.3—2005资料性附录N中的距离-波幅曲线的绘制方法绘制。

5.缺陷评定和质量分级

缺陷评定和质量分级参见JB/T 4730.3—2005资料性附录N，关于奥氏体焊接接头超声检测缺陷的评定规则和质量分级见表11.2-31。

表11.2-31 评定规则和质量分级

注：板厚不等的对接焊接接头，取薄板侧厚度值。

11.2.3.4 堆焊层的超声检测

1.堆焊层内缺陷和层下再热裂纹的检测

采用纵波双晶直探头从堆焊层侧检测时，可利用图11.2-3所示的T1型试块来调整检测灵敏度。将探头放在试块的堆焊层表面上，移动探头使其从φ3mm平底孔获得最大波幅，调整衰减器使回波幅度为满刻度的80%，以此作为基准灵敏度。此时，母材厚度至少应为堆焊层厚度的两倍。

采用纵波双晶直探头从堆焊层侧检测堆焊层内缺陷或堆焊层层下再热裂纹时，灵敏度的校准过程如下：将探头放在T1型试块的堆焊层表面上，移动探头使从φ1.5mm横孔获得最大反射波幅，调节衰减器使回波幅度为满刻度的80%，以此作为灵敏度。

直探头从母材侧检测堆焊层内缺陷时，可利用图11.2-4所示的T2型试块来调整检测灵敏度。将探头放在母材一侧，使φ3mm平底孔回波幅度为满刻度的80%，以此作为基准灵敏度。母材厚度δ与被检工件母材的厚度差不得超过10%。

采用纵波斜探头从母材侧检测堆焊层内缺陷和层下再热裂纹时，利用T2型试块来调整检测灵敏度。将探头放在母材一侧，移动探头使从φ1.5mm横孔获得最大反射波幅，调节衰减器使回波幅度为满刻度的80%，以此作为基准灵敏度。

图11.2-3 T1型试块

2.堆焊层与基板间未熔合的检测

一般使用双晶直探头从堆焊层侧进行检测或使用单直探头从母材侧进行检测，采用如图11.2-5所示的T3型试块。T3a型试块用于单直探头从母材侧进行检测时，被检测的工件母材厚度和试块母材厚度差不应超过10%。将探头放在母材一侧，使φ10mm平底孔回波幅度为满刻度的80%，以此作为基准灵敏度；T3b型试块用于双晶直探头从堆焊层侧进行检测时，试块的母材厚度至少应为堆焊层厚度的两倍。双晶直探头放在堆焊层一侧，使φ10mm平底孔回波幅度为满刻度的80%，以此作为基准灵敏度。

图11.2-4 T2型试块

图11.2-5 T3型试块

a）T3a型试块 b）T3b型试块

3.堆焊层的质量分级（表11.2-32）

表11.2-32 堆焊层的质量分级

11.2.3.5 焊缝超声检测标准与质量评定

检测方法标准和验收方法标准是编制超声检测规程的主要依据。检测方法标准是对超声检测过程的全面要求，用来保证超声检测过程能够提供用于产品验收的准确结果。验收标准不是对超声检测过程的要求，而是对被检对象的要求，但被检对象的验收标准是检测技术选择的依据之一，也是检测结果评定的依据之一。

以下列举与焊缝检测相关的超声检测标准，结合我国国家标准GB 11345、日本工业标准JISZ 3060、英国标准BS 3923、德国标准DIN 54125来说明各国标准的异同，见表11.2-33。

表11.2-33 中、日、英、德超声检测标准比较

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