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    6mm對接接頭超聲檢測探析

    2019-10-21 10:01:30范欽磊竺星星趙云峰
    科學(xué)與信息化 2019年11期
    關(guān)鍵詞:超聲檢測無損檢測

    范欽磊 竺星星 趙云峰

    摘 要 板形構(gòu)件尤其是厚度在6mm左右的薄板件,無論是在軌道交通、航空航天工業(yè)、汽車工業(yè)、船舶工業(yè),還是在壓力容器方面均有廣泛的應(yīng)用。超聲波檢測作為五大無損檢測方法之一,相關(guān)標準均規(guī)定適用范圍在8mm以上;為了更好地適應(yīng)超聲波在薄板對接檢測方面的需要,本論文對6mm薄板對接接頭超聲波探傷的應(yīng)用進行了相關(guān)的研究和分析,初步探討了一種有效的、可行的薄板超聲波檢測系統(tǒng),為其他類似薄板超聲檢測提供參照。

    關(guān)鍵詞 薄板對接;無損檢測;超聲檢測

    引言

    隨著軌道行業(yè)的高速發(fā)展,不同厚度的板材遍布應(yīng)用在車體結(jié)構(gòu)的不同部位。但是由于板件在成形過程中所帶入的缺陷,如分層,夾雜,孔形缺陷,裂紋等,都會對產(chǎn)品的使用安全造成威脅。同時板件由于外部加載以及使用環(huán)境的變化,都可能引起其內(nèi)部細小缺陷源的擴展,進而造成疲勞破壞事故。因此需要對這類板形構(gòu)件進行無損檢測。作為五大常規(guī)無損檢測技術(shù)之一的超聲波無損檢測技術(shù)常用來檢測制件內(nèi)部的缺陷,由于它的檢測能力強,甚至可以深入幾米深的金屬內(nèi)部,同時作用于材料的超聲強度足夠低,最大作用應(yīng)力遠低于材料的彈性極限,此外所需的設(shè)備簡單,對產(chǎn)品以及周圍環(huán)境沒有危害和污染,所以在無損檢測中應(yīng)用非常廣泛。但與ISO 5817和ISO 10042匹配的焊縫超聲檢測標準ISO 17640中規(guī)定的鋼、鋁合金等材料的板厚范圍為8mm及以上。該標準并不適用于6~8mm范圍內(nèi)的板厚條件。而車體結(jié)構(gòu)上某些重要焊縫(如鋼結(jié)構(gòu)底架帶吊座橫梁和側(cè)梁)的板厚為6mm,無法參照ISO 17640執(zhí)行超聲檢測。

    1 試驗相關(guān)準備

    該試驗采用CUD 2080數(shù)字式超聲波探傷儀作為檢測設(shè)備。

    1.1 檢測器材的選擇

    對于板厚低于8mm的焊縫,超聲傳播狀態(tài)會逐漸收到板厚的減小而變化,當(dāng)板厚足夠小時(如4mm、2.5mm等),具備波導(dǎo)空間的特性時,會形成導(dǎo)波,與常規(guī)橫、縱波不同。本試驗研究的板厚,不會導(dǎo)致聲速依賴頻厚積的現(xiàn)象,故只用考慮偽信號及近場長度的影響。為提高超聲檢測靈敏度、分辨力,降低工件中聲場的近場區(qū)影響,選擇頻率較高、折射角較大的探頭,型號為4P 8×12×70°。

    選取檢測器材包括:4P 8×12×70°橫波斜探頭;C9-Q9探頭電纜線;專用耦合劑;CSK-ⅠA型標準試塊;RB-1型對比試塊。

    1.2 超聲檢測系統(tǒng)校驗

    1.3 超聲檢測要求

    檢測等級為ISO 17640中B級要求;參考等級、記錄等級、驗收等級執(zhí)行ISO 11666中2級要求。

    1.4 6mm對接焊板試件制作

    采用MAG(135)焊接方法,對母材材質(zhì)為345NQR2的6mm+6mm板材進行對接焊接,保護氣體為80%Ar+20%CO2。分別制作幾種典型缺陷:鎢棒(模擬金屬夾雜)、未焊透和氣孔[1]。

    2 試件超聲檢測

    2.1 1號試板超聲檢測

    用超聲波探傷儀對1號試板進行檢測,并核查信號的水平距離(28.8mm)和深度(10.5mm),考慮前沿長度和一次反射波的影響,確定該信號即為預(yù)埋鎢棒的反射回波。

    2.2 號試板超聲檢測

    用超聲波探傷儀對2號試板進行檢測,并核查信號的水平距離(18.7mm)和深度(6.8mm),考慮前沿長度和端角反射的影響,確定該信號即為未焊透的反射回波[2]。

    2.3 3號試板超聲檢測

    用超聲波探傷儀對1號試板進行檢測,并核查信號的水平距離(24.3mm)和深度(8.9mm),考慮前沿長度和一次反射波的影響,確定該信號即為氣孔的反射回波。

    3 試驗結(jié)果分析

    3.1 缺陷檢測可行性

    通過該工藝試驗可以發(fā)現(xiàn),幾種典型缺陷均成功檢出。由于介質(zhì)間的聲特性阻抗的差異大小,導(dǎo)致鎢棒信號幅度較低、未焊透和氣孔信號幅度較高。這符合超聲檢測的基本特征。

    3.2 可疑信號的影響

    工藝試驗過程中發(fā)現(xiàn):實際檢測信噪比較高,對缺陷和偽信號的分辨比較明顯;未發(fā)現(xiàn)影響缺陷判定的可疑信號,僅發(fā)現(xiàn)焊接試板的端角反射波[3]。

    4 結(jié)束語

    綜上所述,在實際檢測過程中使用本試驗的檢測系統(tǒng)可對6mm鋼板對接接頭進行超聲檢測。采用該種方法的檢測結(jié)果是有效的、可靠的;它能夠檢測不同類型的缺陷,特別是對未焊透、裂紋、氣孔等一些具有危害性的缺陷識別程度高。

    當(dāng)然以上試驗結(jié)果與探頭的選擇有較大關(guān)系,頻率、聲束折射角、聲束路徑及端角反射率共同影響了該板厚焊縫超聲檢測的實際效果。6mm~8mm范圍內(nèi)的鋼板對接接頭可參照本試驗進行研究探討。探頭類型不局限于本工藝試驗所選用的4P 8×12×70°橫波斜探頭,可選擇頻率為(4~5)MHz、折射角70°或K2.5的探頭進行實際檢測。而折射角較小或頻率較低的探頭,對于薄板焊接接頭的檢測效果較差。由于鋁合金具有和鋼近似的聲學(xué)特性,可參照本試驗,對鋁合金板對接接頭進行超聲檢測。

    參考文獻

    [1] 鄭暉,林樹青.超聲檢測[M].北京:中國勞動社會保障出版社,2008:277-293.

    [2] 蔣危平.超聲波檢測[M].武漢:武漢測繪科技大學(xué)出版社,2014:200-207.

    [3] 萬升云.超聲波檢測技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2017:225-246.

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