超聲波檢測(cè)Y型節(jié)點(diǎn)打底層焊道異常信號(hào)研究

陳柳　陳志強(qiáng)

摘要：對(duì)超聲波檢測(cè)獲取的異常信號(hào)分析是缺陷定性的主要手段。裂紋缺陷是焊接過(guò)程經(jīng)常出現(xiàn)和最嚴(yán)重的缺陷之一，在所有標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范里都嚴(yán)禁存在。文章通過(guò)對(duì)Y型全熔透焊縫采用FCAW-CO2焊接方法的焊接過(guò)程質(zhì)量進(jìn)行了多角度和多手段的綜合評(píng)價(jià)對(duì)比，確定了異常信號(hào)缺陷的性質(zhì)和優(yōu)化了無(wú)損檢測(cè)工藝參數(shù)。

關(guān)鍵詞：超聲波檢測(cè)；異常信號(hào)；Y型全熔透焊縫；缺陷定性；打底層焊道縱向裂紋 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TG441 文章編號(hào)：1009-2374（2016）34-0022-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.34.011

超聲波檢測(cè)是船舶建造和焊接質(zhì)量控制的主要手段，不僅一定程度上確保了船體結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量滿足檢驗(yàn)規(guī)范的要求，同時(shí)也對(duì)焊接工藝的改進(jìn)和質(zhì)量的提高起到了信息反饋的作用，因而獲得了廣泛應(yīng)用。

隨著國(guó)產(chǎn)新型船舶液貨艙的船體結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)形式（見(jiàn)圖1）的焊接質(zhì)量的控制，根據(jù)焊接方式（FCAW+CO2+反面陶瓷襯墊）不僅需對(duì)焊后完工焊縫進(jìn)行100%的外觀目視檢查，并且貨艙面關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)全熔透焊縫還需進(jìn)行100%超聲波檢測(cè)以及貨艙面焊縫100%磁粉檢測(cè)。在超聲波檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的異常信號(hào)如評(píng)定為裂紋缺陷，不論當(dāng)量大小必須判定為不合格缺陷并采取有效手段消除。根據(jù)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)JIS Z3060標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)板厚度（19.5mm）主要采用5P10X10A70橫波探頭進(jìn)行超聲波檢測(cè)。在檢測(cè)過(guò)程中打底層焊道斷續(xù)檢測(cè)出連續(xù)的回波信號(hào)，深度為18～21.9mm。通過(guò)5P10X10K2和5P10X10A45進(jìn)行反復(fù)驗(yàn)證，異常信號(hào)的埋藏深度為18～23.4mm。異常信號(hào)都是直射波檢測(cè)到的而非一次反射波，如此判定異常信號(hào)的埋藏深度超出了厚度范圍延伸到了背面加強(qiáng)高內(nèi)近4mm。通過(guò)異常信號(hào)獲取聲程、水平距離和深度的信息以及焊縫外觀、裝配間隙進(jìn)行模擬，缺陷在焊縫橫截面上的分布見(jiàn)圖2所示。由于超聲波檢測(cè)出打底層焊道出現(xiàn)異常信號(hào)的數(shù)量較多，因此評(píng)定異常信號(hào)的性質(zhì)成為試驗(yàn)的關(guān)鍵。

1 超聲波檢測(cè)的異常信號(hào)定性分析

根據(jù)檢測(cè)規(guī)格19.5mm和檢測(cè)規(guī)范，主要采用5P10X10A70橫波探頭對(duì)焊縫進(jìn)行檢測(cè)，由于結(jié)構(gòu)根據(jù)檢測(cè)的異常信號(hào)，采用5P10X10K2和5P10X10A45進(jìn)行驗(yàn)證，獲取的異常信號(hào)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。通過(guò)焊縫取形和超聲波獲取的數(shù)據(jù)模擬，異常信號(hào)的分布見(jiàn)圖2所示。異常信號(hào)位于打底層焊道中心位置，貫穿整個(gè)焊道其高度為5.2mm，垂直偏斜角度為37.5°～40°，沿焊縫軸線分布平面型，并結(jié)合異常信號(hào)包絡(luò)圖3，初步判定為軸向縱向小裂紋。

2 超聲波檢測(cè)異常信號(hào)的宏觀驗(yàn)證

超聲波檢測(cè)到的異常信號(hào)驗(yàn)證主要包括磁粉檢測(cè)或滲透檢測(cè)和剖傷后宏觀目檢。磁粉檢測(cè)包括Y1-P型便攜式交流磁軛探傷儀和A1-30/100靈敏度試片以及采用水基磁懸液連續(xù)法。滲透檢測(cè)采用溶劑去除型著色滲透劑系列及SBS-3靈敏度試塊。

根據(jù)超聲波檢測(cè)定位分析，異常信號(hào)應(yīng)是延伸和貫穿打底層焊道，但是采用磁粉或者滲透進(jìn)行檢測(cè)驗(yàn)證，卻沒(méi)有發(fā)現(xiàn)缺陷痕跡。仔細(xì)觀察，原來(lái)打底層焊道反面被填充了新的焊道，而不是原始焊道成形，因此按照超聲波定位的深度采用刨除填充焊道，其缺陷宏觀特征如圖4所示。其缺陷形貌沿焊道軸線方向擴(kuò)展的縱向裂紋，呈鋸齒狀錯(cuò)開(kāi)，斷口顯示氧化色。

3 打底層焊道缺陷宏觀對(duì)比試驗(yàn)

為了驗(yàn)證超聲波檢測(cè)判定的異常信號(hào)缺陷貫穿打底層焊道，對(duì)采用相同焊接工藝和節(jié)點(diǎn)的焊縫進(jìn)行打底層焊道反面首先進(jìn)行目視檢查并找到疑似裂紋區(qū)域（見(jiàn)圖5），然后采用著色滲透法進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)（見(jiàn)圖6）?？梢钥闯?，裂紋缺陷分布于焊縫軸線方向，并且向焊道內(nèi)延伸，顯像痕跡說(shuō)明缺陷開(kāi)口較深。斷面剖傷缺陷成平面型，貫穿打底層焊道約為6mm。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)積累及分析，可以判定超聲波檢測(cè)到的異常信號(hào)為打底層焊道縱向裂紋缺陷。表1的數(shù)據(jù)分析可以看出，采用5P10X10K2探頭檢測(cè)打底層焊道縱向裂紋靈敏度最高。包絡(luò)圖數(shù)據(jù)和表1的5P10X10K2的數(shù)據(jù)可以得出缺陷的高度為5～6mm，并貫穿打底層焊道。試驗(yàn)數(shù)據(jù)和驗(yàn)證性試驗(yàn)為無(wú)損檢測(cè)人員優(yōu)化檢測(cè)工藝和判定打底層裂紋提供了參考依據(jù)。

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作者簡(jiǎn)介：陳柳（1999-），女，黑龍江哈爾濱人，衡水第一中學(xué)在校學(xué)生，研究方向：無(wú)損檢測(cè)；陳志強(qiáng)（1970-），男，黑龍江哈爾濱人，河北大學(xué)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督學(xué)院講師，碩士，研究方向：無(wú)損檢測(cè)及焊接。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）