超聲波無損傷檢測技術

無損檢測是工業發展必不可少的有效工具，在一定程度上反應了一個國家的工業發展水平，其重要性已得到公認。我國在1978年11月成立了全國性的無損檢測學術組織——中國機械工程學會無損檢測分會。此外，冶金、電力、石油化工、船舶、宇航、核能等行業還成立了各自的無損檢測學會或協會；部分省、自治區、直轄市和地級市成立了省（市）級、地市級無損檢測學會或協會；東北、華東、西南等區域還各自成立了區域性的無損檢測學會或協會。

我國開設無損檢測專業課程的高校有大連理工大學、西安工程大學、南昌航空工業學院等院校。在無損檢測的基礎理論研究和儀器設備開發方面，我國與世界先進國家之間仍有較大的差距，特別是在紅外、聲發射等高新技術檢測設備方面更是如此。

a.無損檢測的最大特點就是能在不損壞試件材質、結構的前提下進行檢測，所以實施無損檢測后，產品的檢查率可以達到100%。但是，並不是所有需要測試的項目和指標都能進行無損檢測，無損檢測技術也有自身的局限性。某些試驗只能採用破壞性試驗，因此，無損檢測還不能代替破壞性檢測。也就是說，對一個工件、材料、機器設備的評價，必須把無損檢測的結果與破壞性試驗的結果互相對比和配合，才能作出準確的評定。

b.正確選用實施無損檢測的時機：在無損檢測時，必須根據無損檢測的目的，正確選擇無損檢測實施的時機。

c.正確選用最適當的無損檢測方法：由於各種檢測方法都具有一定的特點，為提高檢測結果可靠性，應根據設備材質、製造方法、工作介質、使用條件和失效模式，預計可能產生的缺陷種類、形狀、部位和取向，選擇合適的無損檢測方法。

d.綜合應用各種無損檢測方法：任何一種無損檢測方法都不是萬能的，每種方法都有自己的優點和缺點。應儘可能多用幾種檢測方法，互相取長補短，以保障承壓設備安全運行。此外在無損檢測的應用中，還應充分認識到，檢測的目的不是片面追求過高要求的“高質量”，而是應在充分保證安全性和合適風險率的前提下，著重考慮其經濟性。只有這樣，無損檢測在承壓設備的應用才能達到預期目的

通過超聲波與試件相互作用，就反射、透射和散射的波進行研究，對試件進行宏觀缺陷檢測、幾何特性測量、組織結構和力學性能變化的檢測和表徵，並進而對其特定應用性進行評價的技術。

主要是基於超聲波在試件中的傳播特性。

a.聲源產生超聲波，採用一定的方式使超聲波進入試件；

b.超聲波在試件中傳播並與試件材料以及其中的缺陷相互作用，使其傳播方向或特徵被改變；

c.改變后的超聲波通過檢測設備被接收，並可對其進行處理和分析；

d.根據接收的超聲波的特徵，評估試件本身及其內部是否存在缺陷及缺陷的特性。

a.適用於金屬、非金屬和複合材料等多種製件的無損檢測；

b.穿透能力強，可對較大厚度範圍內的試件內部缺陷進行檢測。如對金屬材料，可檢測厚度為1～2mm的薄壁管材和板材，也可檢測幾米長的鋼鍛件；

c.缺陷定位較準確；

d.對面積型缺陷的檢出率較高；

e.靈敏度高，可檢測試件內部尺寸很小的缺陷；f.檢測成本低、速度快，設備輕便，對人體及環境無害，現場使用較方便。

a.對試件中的缺陷進行精確的定性、定量仍須作深入研究；

b.對具有複雜形狀或不規則外形的試件進行超聲檢測有困難；

c.缺陷的位置、取向和形狀對檢測結果有一定影響；

d.材質、晶粒度等對檢測有較大影響；

e.以常用的手工A型脈衝反射法檢測時結果顯示不直觀，且檢測結果無直接見證記錄。

a.從檢測對象的材料來說，可用於金屬、非金屬和複合材料；

b.從檢測對象的製造工藝來說，可用於鍛件、鑄件、焊接件、膠結件等；

c.從檢測對象的形狀來說，可用於板材、棒材、管材等；

d.從檢測對象的尺寸來說，厚度可小至1mm，也可大至幾米；

e.從缺陷部位來說，既可以是表面缺陷，也可以是內部缺陷。

接到探傷任務后，首先要了解圖紙對焊接質量的技術要求。鋼結構的驗收標準是依據GB50205-95《鋼結構工程施工及驗收規範》來執行的。標準規定：對於圖紙要求焊縫焊接質量等級為一級時評定等級為Ⅱ級時規範規定要求做100%超聲波探傷；對於圖紙要求焊縫焊接質量等級為二級時評定等級為Ⅲ級時規範規定要求做20%超聲波探傷；對於圖紙要求焊縫焊接質量等級為三級時不做超聲波內部缺陷檢查。

在此值得注意的是超聲波探傷用於全熔透焊縫，其探傷比例按每條焊縫長度的百分數計算，並且不小於200mm。對於局部探傷的焊縫如果發現有不允許的缺陷時，應在該缺陷兩端的延伸部位增加探傷長度，增加長度不應小於該焊縫長度的10%且不應小於200mm，當仍有不允許的缺陷時，應對該焊縫進行100%的探傷檢查，其次應該清楚探傷時機，碳素結構鋼應在焊縫冷卻到環境溫度后、低合金結構鋼在焊接完成24小時以後方可進行焊縫探傷檢驗。另外還應該知道待測工件母材厚度、接頭型式及坡口型式。截止到目前為止我在實際工作中接觸到的要求探傷的絕大多數焊縫都是中板對接焊縫的接頭型式，所以我下面主要就對焊縫探傷的操作做針對性的總結。一般地母材厚度在8-16mm之間，坡口型式有I型、單V型、X型等幾種形式。在弄清楚以上這此東西后才可以進行探傷前的準備工作。

在每次探傷操作前都必須利用標準試塊（CSK-IA、CSK-ⅢA）校準儀器的綜合性能，校準面板曲線，以保證探傷結果的準確性。

1、探測面的修整：應清除焊接工作表面飛濺物、氧化皮、凹坑及鏽蝕等，光潔度一般低於▽4。焊縫兩側探傷面的修整寬度一般為大於等於2KT+50mm，（K:探頭K值，T：工件厚度）。一般的根據焊件母材選擇K值為2.5探頭。例如：待測工件母材厚度為10mm,那麼就應在焊縫兩側各修磨100mm。

2、耦合劑的選擇應考慮到粘度、流動性、附著力、對工件表面無腐蝕、易清洗，而且經濟，綜合以上因素選擇漿糊作為耦合劑。

3、由於母材厚度較薄因此探測方向採用單面雙側進行。

4、由於板厚小於20mm所以採用水平定位法來調節儀器的掃描速度。

5、在探傷操作過程中採用粗探傷和精探傷。為了大概了解缺陷的有無和分佈狀態、定量、定位就是精探傷。使用鋸齒形掃查、左右掃查、前後掃查、轉角掃查、環繞掃查等幾種掃查方式以便於發現各種不同的缺陷並且判斷缺陷性質。

6、對探測結果進行記錄，如發現內部缺陷對其進行評定分析。焊接對頭內部缺陷分級應符合現行國家標準GB11345-89《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果分級》的規定，來評判該焊否合格。如果發現有超標缺陷，向車間下達整改通知書，令其整改後進行復驗直至合格。

一般的焊縫中常見的缺陷有：氣孔、夾渣、未焊透、未熔合和裂紋等。到目前為止還沒有一個成熟的方法對缺陷的性質進行準確的評判，只是根據熒光屏上得到的缺陷波的形狀和反射波高度的變化結合缺陷的位置和焊接工藝對缺陷進行綜合估判。