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焊缝超声波探伤中的一种假缺陷回波
焊缝超声波探伤中的一种假缺陷回波
摘要:
对接焊缝超声波探伤时,探头下扩散声束在焊缝表面的反射回波,很容易被误判为缺陷。通过采用不同角度探头进行探伤试验,明确了这种假缺陷回波产生的原因及特点。
1
问题的提出
三峡工程引水压力钢管直径为12.4m,由厚度为28~60mm钢板卷制焊接而成。下平段钢板材料为600MPa级调质钢,焊接时严格控制热输入,均采用多层多道焊。
在厚板环缝超声波探伤(B级)时,常发现距背面3~8mm深度范围内的熔合线附近有不同长度连续的超标反射回波,有时甚至于焊缝全长都有此反射波。以某一60mm厚管节为例,其焊缝结构形式如图1所示,使用数字式探伤仪(增益型)其回波指示位置见表1,波幅均处在
区,也有个别点达到区。
表1 探伤仪回波指示位置
β=60°
回波编号
声程指示
水平指标
深度指示
1
107
92.6
53.5
2
104
89.2
51.5
3
103.5
89.2
51.5
注:β-探头折射角;水平指示是从入射点算起。
图1 焊缝结构形成
对于这种反射波,按照常规的判断很容易被评定为未熔合或母材中的缺陷,当拍打背面焊缝区时波幅变化不明显,然而砂轮打磨背面焊缝时可见波幅逐渐降低直至消失,这说明该反射波是来自于背缝的焊缝表面。此种现象极易导至误判,造成不应该的返修。为此,我们进行了一些试验,分析此种反射波产生的原因。
2
试验
试验1:选取���工件相同的钢板(60mm)并经探伤确认该钢板中无缺陷。在钢板背面模仿实际焊缝余高进行堆焊(见图2)。采用不同角度探头进行探伤,发现了类似的回波,其回波指示位置见表2。从表2可见,用前三种折射角的探头,仪器指示深度均小于60mm。按常规,应判为钢板中有缺陷,但实际钢板堆焊前经探伤并无缺陷
。
表2 试验1回波指示位置
β
声程指示
水平指示
深度指示
DAC
(dB)
66°
126.6
115.1
51.25
+14
63°
124.7
111.1
56.6
+13.2
55.5°
101.0
83.2
55.21
+8
45°
有回波的地方深度指示≥60mm回波幅度多在I区(也有高者)
图2 试验1示意图
试验2:由于试验1的焊缝表面形状有随机性,所以又制作了准确形状的对比试块(见图3),其下面约40
°斜面为刨床加工。测试结果见表3。从表3中可以看出,用前三种探头探测对比试块同样存在假缺陷波,即仪器指示深度均小于60mm,而且反射回波幅度更高。
表3 试验2回波指示位置
β
声程指示
水平指示
深度指示
DAC
(dB)
66°
114.0
104.1
46.37
+1.4
63°
110.3
98.33
50.11
-3.4
55.5°
98.0
80.76
55.51
-9.3
45°
85.61
60.53
60.54
-8
图3 试验2示意图
上述两个试验可看出,用66
°、63°及55.5°探头探伤时,图2下部焊缝表面及图3的45斜面均不利于轴线声束反射,故看不到轴线声束的反射波,看到的是扩散声束的回波。所以虽然反射面深度大于60mm,而仪器指示深度却反而小于60mm。但当使用45°探头时,由于试验2的45°斜面与轴线声束接近垂直,所以有较强的轴线声束反射波(DAC-8dB),指示深度也大于60mm;而试验1的焊缝表面反射条件不如45°斜面,但仍能得到轴线声束的反射回波,只是相对45°斜面其回波能量较低(多在区),仪器指示深度也是大于60mm。
试验3:上述两个试验都是用一次波对厚板进行探伤的试验,为了考察中厚板是否存在此假缺陷回波,又选择了厚度为34mm的管节环缝进行了试验(见图4)。经测试,这种产生于焊缝趾部(如图4A点附近)的假缺陷回波,用一、二次波扫查都能发现(图4的探头D和B位置),表4为二次波扫查时的指示位置。焊缝趾部附近经打磨后,该回波消失。
表4 34mm厚板二次波的指示位置
探头k值
声程指示
水平指示
深度指示
DAC
(dB)
2
131.9
118.0
59.09
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