鋼結(jié)構(gòu)焊縫中的非缺陷回波分析

安濤 王瑋玨 高建奎

蘭州蘭石檢測(cè)技術(shù)有限公司 甘肅 蘭州 730314

鋼結(jié)構(gòu)對(duì)接焊縫往往存在一些特殊的結(jié)構(gòu)形式，在對(duì)焊縫進(jìn)行超聲檢測(cè)時(shí)，由于結(jié)構(gòu)形式的影響而產(chǎn)生的反射波信號(hào)特征有時(shí)會(huì)與未焊透、未熔合缺陷的信號(hào)特征相似，而易引起檢測(cè)人員的誤判，從而導(dǎo)致不必要的返修。

1 下焊縫余高引起的非缺陷回波

在對(duì)一批碳鋼厚度為25mm的板對(duì)接焊縫進(jìn)行超聲波檢時(shí)，發(fā)現(xiàn)幾乎所有的焊縫根部處有深度為23mm左右的反射回波，按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T11345-2013進(jìn)行探測(cè)此類(lèi)反射回波高度都在DAC50%以上。換用其他角度的探頭檢測(cè)仍然存在。

1.1 深度指示會(huì)小于板厚的原因

上述問(wèn)題中的回波是下擴(kuò)散角內(nèi)某聲束的反射回波．用主聲束軸線(xiàn)聲束計(jì)算，所以得到的深度指示比實(shí)際深度變小這就是深度指示會(huì)小于板厚而不是大于板厚的主要原因。

1.2 非缺陷回波的識(shí)別

焊縫中的上述回波為非缺陷回波。是探頭下擴(kuò)散角內(nèi)的某一聲束在焊縫表面的反射波。

（1）無(wú)論斜探頭角度多大。焊縫表面的這類(lèi)回波都有可能存在但是否出現(xiàn)及其反射波幅度高不高主要取決于有效反射面的大小、方向、形狀和粗糙度等。

為獲得優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,考察了功能化微球的使用量、Hemin濃度、修飾在微球上的Hg2+捕獲探針與發(fā)夾探針P1通過(guò)T-Hg2+-T配位結(jié)合的時(shí)間和溫度對(duì)Hg2+檢測(cè)的影響。

（2）無(wú)論是薄板還是中厚板，焊縫無(wú)論是V型坡口還是X型坡口焊縫均可能存在此回波而且工件厚度和探頭角度越大，此類(lèi)回波的現(xiàn)象越明顯。

從表2可以看出，5種處理對(duì)青薯9號(hào)產(chǎn)量影響不顯著，產(chǎn)量排名處理B產(chǎn)量最高，處理A、處理E產(chǎn)量第二，處理C、處理D產(chǎn)量排第三。

調(diào)整結(jié)構(gòu)比例，是優(yōu)化預(yù)備役部隊(duì)功能結(jié)構(gòu)的核心內(nèi)容。由于我國(guó)預(yù)備役部隊(duì)的絕大多數(shù)，是由現(xiàn)役陸軍部隊(duì)精簡(jiǎn)而來(lái)的，基本形態(tài)是“一般力量多、拳頭力量少，作戰(zhàn)力量多、保障力量少，陸軍力量多、其他軍兵種力量少”。并且預(yù)備役部隊(duì)中現(xiàn)役人員比例僅占4%左右，既難以有效組織開(kāi)展軍事訓(xùn)練，也無(wú)法成體系操作使用大型武器裝備，甚至連最基本的武器裝備維護(hù)保養(yǎng)任務(wù)也難以完成。因此，必須下大力調(diào)整預(yù)備役部隊(duì)的結(jié)構(gòu)比例。

在探測(cè)如下圖結(jié)構(gòu)形式厚度為48mm，焊縫寬度為30mm，坡口為不對(duì)稱(chēng)X型，手工焊焊縫時(shí)發(fā)現(xiàn)在65mm深度，許多焊縫都有這一波形顯示，波幅超出判廢線(xiàn)。

2 工件形狀引起的非缺陷回波

（3）凡遇到此類(lèi)按常規(guī)定位方法定位于熔合線(xiàn)附近或母材內(nèi)的回波，都應(yīng)慎重對(duì)待。需要認(rèn)真的觀(guān)察焊縫外形，更換探頭角度，雙面雙側(cè)檢測(cè)，精確定位分析，必要時(shí)打磨焊縫表面等，以免造成誤判[1]。

圖1 工件形狀引起的變形波

按照儀器顯示的深度和水平距離判斷反射點(diǎn)的位置在焊縫內(nèi)部的熔合線(xiàn)附近，按常規(guī)的思維判斷此反射回波是坡口未熔合缺陷回波，在焊縫另一側(cè)探傷也發(fā)現(xiàn)此位置回波，用沾有機(jī)油的手指拍打上表面熔合線(xiàn)處此波峰會(huì)跳動(dòng)，因此判斷該波形顯示為變形波。

2.1 為什么會(huì)出現(xiàn)這一變形波

假設(shè)焊縫形狀有可能產(chǎn)生變形波，且探頭的位置使主聲束入射到探頭對(duì)側(cè)的焊縫下表面，在一次底波后二次底波前有一波形顯示，可如下判斷是否是變形波：

當(dāng)焊縫下表面的形狀使αs＜αⅢ時(shí)，在外焊縫余高上產(chǎn)生的反射波中，因橫波反射率很低，縱波反射率達(dá)到最大值，故反射橫波很低，反射縱波達(dá)到最高，其中反射縱波射到對(duì)接板內(nèi)部焊縫遠(yuǎn)離探頭側(cè)焊縫邊緣的焊角處產(chǎn)生回波，由于縱波聲速大于橫波聲速的原因，此回波的深度顯示在一次底波之后，二次底波之前，其具體位置由工件厚度、形狀，探頭K值等方法決定[2]。

2.2 變形波的識(shí)別

根據(jù)聲波反射折射定律，鋼/空氣界面的第三臨界角αⅢ=33.2°。當(dāng)αs≥αⅢ時(shí)，鋼中只有反射橫波，沒(méi)有反射縱波；當(dāng)αs＜αⅢ時(shí)，鋼中既有反射橫波也有反射縱波。

（1）通過(guò)上述計(jì)算公式，先計(jì)算出變形波的位置，位置相同或相近，可能是變形波，位置相差較遠(yuǎn)，應(yīng)為缺陷波，

楊鵬的作品，如《皮皮魯總動(dòng)員》一樣，給中國(guó)校園里的“差生”帶去了重新估量自身價(jià)值的自信，也給“好學(xué)生”開(kāi)啟了一道不一樣的人生之門(mén)。

（2）變形波波幅高，在Ⅱ區(qū)以上，有時(shí)還會(huì)超過(guò)Ⅲ區(qū)。

（3）變形波是上表面回波，用手沾油或其他耦合劑拍打焊縫上表面有可能反射變形波的部位，看此波的波峰是否跳動(dòng)，若波峰跳動(dòng)，可判斷為變形波。

圖中Vcom為共模電壓，Cb為驅(qū)動(dòng)端軸承自身的電容，Cbn為非驅(qū)動(dòng)端軸承自身的電容。從電路圖中可以看出，當(dāng)電機(jī)機(jī)座可靠接地之后，一部分的共模電壓加在轉(zhuǎn)子和地之間，即軸對(duì)地電勢(shì)不為零。該電壓常常作用在滾動(dòng)軸承的內(nèi)外圈或者滑動(dòng)軸承的軸瓦與軸頸之間，記作Vb。由于存在軸對(duì)地電勢(shì)，會(huì)有一部分容性電流從軸承流過(guò)，該軸電流為共模電流的一部分。當(dāng)電壓Vb超過(guò)軸承自身電容的擊穿值(如油膜擊穿)，會(huì)出現(xiàn)短時(shí)的放電電流，稱(chēng)作EDM電流。該電流也是變頻電機(jī)常見(jiàn)軸電流的形式之一。

（4）當(dāng)用某K值的探頭探測(cè)時(shí)，懷疑某波是變型形波還是缺陷波，可換另一種K值探頭掃查，若此波在相同的位置還出現(xiàn)，可認(rèn)為是缺陷波；若此波消失且在計(jì)算出的變型縱波出現(xiàn)位置，一般可認(rèn)為是變形波。

當(dāng)懷疑某波是變形波時(shí)，可將焊縫余高磨平，若此波消失，可判斷是變形波，若仍然存在可判斷是缺陷波。

3 結(jié)束語(yǔ)

在超聲波檢測(cè)焊縫時(shí)要熟悉產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式，正確運(yùn)用聲場(chǎng)原理，才不會(huì)對(duì)非缺陷信號(hào)束手無(wú)策。一般通過(guò)理論計(jì)算能夠加以證明甚至預(yù)計(jì)其出現(xiàn)的位置，再加上實(shí)驗(yàn)論證，不會(huì)造成誤判，最終能保證檢測(cè)的正確性，從而保證產(chǎn)品的質(zhì)量。