横波探伤在焊缝检测中应用

《横波探伤在焊缝检测中应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、横波探伤在焊缝检测中应用一、前言超声波探伤是无损探伤的主要方法之一，在实际探伤中得到广泛的应用。而在焊缝探伤中，应用最广泛的是横波探伤。横波横波又称为切变波，只能在固体中传播。横波的波长比纵波短，在其他条件相同时，横波声束的指向性比纵波好，横波能量更集中一些。目前常用的横波探头是使级波斜入射到界面上，通过波型转换来实现横波探伤的。当纵波入射角介于第一临界角和第二临界角之间时，纵波全反射，第二介质中只有折射横波。目前常用的是A型脉冲波探伤仪，每次横波探伤前，都应该利用试块对仪器和探头进行调校，常用试块为CSK-IA,CSK-TIlAo利用CSK-IA试块测定探头的入射点、探头K值以及仪器

2、的水平、垂直线性和动态范围。利用CSK-IIIA绘制距离-波幅曲线，用来计算缺陷的大小和长度，以及对缺陷进行定位。另外，在实际检测中，要根据焊缝的材质、厚度来选择仪器和探头、根据实际条件选择耦合剂和补偿。首先粗扫焊缝一遍，在有缺陷回波的地方做好标记，然后在缺陷周围细扫，以便测定缺陷的位置、大小、长度等。对缺陷定性时，应在不同的方向对该缺陷进行探测，根据缺陷波形状和高度的变化，结合缺陷的位置和焊接工艺，做出综合判断。二、超声波基础知识1.探伤原理超声波是一种超出人听觉的高频率机械振动波。分为纵波、横波、表面波等多种波形。当介质中质点的位移与传播的方向一致时为纵波；质点的位移与波传播的方向

3、垂直时为横波；表面波只能在工件表面传播。在固体中，各类声波都可以传播，在液体和气体中，只有纵波才可以传播。超声波在同一均匀介质中传播时速度不变，传播方向也不变，如果传播过程中遇到另一种介质，就会发生反射，折射或绕射的现象。制造容器使用的钢材可视为均匀介质，如果内部存在缺陷，则缺陷会使超声波产生反射现象，根据反射波幅的大小、方位、就能判定和测定缺陷的存在。超声波探伤中主要利用石英、钛酸钡等晶体的压电效应获得超声波。2.相关参数空气中声速为340米/秒，水中声速为1500米/秒。钢中的纵波声速为5900米/秒，横波声速为3230米/秒。声速C，波长人与频率f之间有如下关系：C=Af。3.界

4、面入射时的反射和穿透垂直入射时的反射和穿透：当超声波垂直入射到两种介质的界面时，一部分超声波被反射，剩余的部分就穿透过去。这两部分的比率决定于这两种相接介质的密度和其中的声速。斜入射的反射和穿透：当超声波倾斜入射到界面上时，在界面上会产生方向不同，波型亦不同的反射波和折射波。探伤用的横波斜探头，为了得到横波，纵波入射角必须选在第一临界角和第二临界角之间。当纵波入射角大于第二临界角时，第二介质中既无折射纵波也无折射横波，但在第二介质表面形成表面波，这是表面波探头的设计原理和依据。1.脉冲反射式超声波探伤法脉冲反射法是目前探伤中用的最多的一种方法。该方法在垂直探伤时用纵波，在斜探伤时用横波

5、。把超声波射入被检工件的一面，然后接收从缺陷反射回来的回波，根据回波的波形、强弱、产生回波的区域等信息来判断缺陷的情况。脉冲反射可分为垂直探伤法和斜射探伤法。这里重点阐述斜探伤方法。由斜探头进行探伤时，从晶片发出的纵波倾斜射入探伤面。如果折射波同时存在纵波和横波时，两种波会互相干扰，对判断结果会发生困难。一般采用调节探头入射角，使入射角的角度大于纵波临界角（第一临界角），只让横波进入工件，通常斜探头折射角为35〜80°。定义斜探头的正切值为K值。斜射探伤时，因为超声波是斜向射向底面，因此不会出现底面回波，为了知道缺陷的位置和大小，通常采用在标准试块上加工出人工缺陷，再根据仪器上的相关参

6、数来确定缺陷的位置（水平，垂直参数）。2.焊缝探伤的重要性及常见缺陷在压力容器构件的内部，常常存在着不易发现的缺陷，如焊缝中的未熔合、未焊透、夹渣、气孔、裂纹等。要想知道这些缺陷的位置、大小、性质，对每一台容器进行破坏性检查是不可能的，因此出现了无损探伤法，它是在不损伤被检工件的情况下，利用材料和材料中缺陷所具有的物理特性探查其内部是否存在缺陷的方法。超声波探伤主要用于检测焊缝内部缺陷，对于比较厚的工件，超声波探伤具有其它探伤方法无可比拟的优势。三、非缺陷回波的识别容器筒体纵、环缝探伤时，常见干扰回波的识别在超声波探伤中，屏显上除了出现各种缺陷回波外，通常还会出现各种非缺陷干扰信号。这

7、些非缺陷回波与缺陷回波的特征十分接近，极易造成检测人员的误判。因此，分析掌握非缺陷回波的特征和规律，正确识别非缺陷回波，避免其危害作用，防止缺陷漏检，具有非常重要的意义。在自动焊焊缝探伤实践中，除了探头杂波、耦合剂反射波以外，常见的非缺陷回波主要是焊角回波。一般情况下，由于焊缝余高的存在，焊角回波是无法避免的。为了将热影响区裂纹、焊趾裂纹、咬边等表面和近表面缺陷与焊角回波有效区分开来，防止危害性缺陷的漏检，研究和掌握焊角回波的规律性，是超声波探