超声波探伤在无损检测焊接质量中的作用

焊缝检验方法: 1,外观检查.2,致密性试验和水压强度试验.3,焊缝射线照相 .4,超声波探伤.5,磁力探伤.6,渗透探伤.关于返修规定:具体情况具体对待,总之要力争减少返修次数在厂房建设及设备安装中大量使用钢结构钢结构的焊接质量十分重要无损检测是保证钢结构焊接质量的重要方法。
无损检测的常规方法有直接用肉眼检查的宏观检验和用射线照相探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤、涡流探伤等仪器检测。肉眼宏观检测可以不使用任何仪器和设备但肉眼不能穿透工件来检查工件内部缺陷,电镀层测厚仪而射线照相等方法则可以通过各种各样的仪器或设备来进行检测既可以检查肉眼不能检查的工件内部缺陷也可以大大提高检测的准确性和可靠性。至于用什么方法来进行无损检测这需根据工件的情况和检测的目的来确定。
那么什么又叫超声波呢?声波频率超过人耳听觉频率比20千赫兹高的声波叫超声波。用于探伤的超声波频率为0.4-25兆赫兹其中用得最多的是1-5兆赫兹。利用声音来检测物体的好坏这种方法早已被人们所采用。例如用手拍拍西瓜听听是否熟了;医生敲敲病人的胸部检验内脏是否正常;用手敲敲瓷碗看看瓷碗是否坏了等等。但这些依靠人的听觉来判断声响的检测法比声响法要客观和准确而且也比较容易作出定量的表示。由于超声波探伤具有探测距离大探伤装置体积小重量轻便于携带到现场探伤检测速度快而且探伤中只消耗耦合剂和磨损探头总的检测费用较低等特点目前建筑业市场主要采用此种方法进行检测。
下面介绍一下超声波探伤在实际工作中的应用。
接到探伤任务后首先要了解图纸对焊接质量的技术要求。目前钢结构的验收标准是依据GB50205-95《钢结构工程施工及验收规范》来执行的。标准规定:对于图纸要求焊缝焊接质量等级为一级时评定等级为Ⅱ级时规范规定要求做100%超声波探伤;对于图纸要求焊缝焊接质量等级为二级时评定等级为Ⅲ级时规范规定要求做20%超声波探伤;对于图纸要求焊缝焊接质量等级为三级时不做超声波内部缺陷检查。
在此值得注意的是超声波探伤用于全熔透焊缝其探伤比例按每条焊缝长度的百分数计算并且不小于200mm。对于局部探伤的焊缝如果发现有不允许的缺陷时应在该缺陷两端的延伸部位增加探伤长度增加长度不应小于该焊缝长度的10%且不应小于200mm当仍有不允许的缺陷时应对该焊缝进行100%的探伤检查其次应该清楚探伤时机碳素结构钢应在焊缝冷却到环境温度后、低合金结构钢在焊接完成24小时以后方可进行焊缝探伤检验。另外还应该知道待测工件母材厚度、接头型式及坡口型式。截止到目前为止我在实际工作中接触到的要求探伤的绝大多数焊缝都是中板对接焊缝的接头型式所以我下面主要就对焊缝探伤的操作做针对性的总结。一般地母材厚度在8-16mm之间坡口型式有I型、单V型、X型等几种形式。在弄清楚以上这此东西后才可以进行探伤前的准备工作。
在每次探伤操作前都必须利用标准试块(CSK-IA、CSK-ⅢA)校准仪器的综合性能校准面板曲线以保证探伤结果的准确性。
1、探测面的修整:应清除焊接工作表面飞溅物、氧化皮、凹坑及锈蚀等光洁度一般低于▽4。焊缝两侧探伤面的修整宽度一般为大于等于2KT+50mm(K:探头K值T:工件厚度)。一般的根据焊件母材选择K值为2.5探头。例如:待测工件母材厚度为10mm,那么就应在焊缝两侧各修磨100mm。
2、耦合剂的选择应考虑到粘度、流动性、附着力、对工件表面无腐蚀、易清洗而且经济综合以上因素选择浆糊作为耦合剂。
3、由于母材厚度较薄因此探测方向采用单面双侧进行。
4、由于板厚小于20mm所以采用水平定位法来调节仪器的扫描速度。
5、在探伤操作过程中采用粗探伤和精探伤。为了大概了解缺陷的有无和分布状态、定量、定位就是精探伤。使用锯齿形扫查、左右扫查、前后扫查、转角扫查、环绕扫查等几种扫查方式以便于发现各种不同的缺陷并且判断缺陷性质。
6、对探测结果进行记录如发现内部缺陷对其进行评定分析。焊接对头内部缺陷分级应符合现行国家标准GB11345-89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》的规定来评判该焊否合格。如果发现有超标缺陷向车间下达整改通知书令其整改后进行复验直至合格。
一般的焊缝中常见的缺陷有:气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等。到目前为止还没有一个成熟的方法对缺陷的性质进行准确的评判只是根据荧光屏上得到的缺陷波的形状和反射波高度的变化结合缺陷的位置和焊接工艺对缺陷进行综合估判。
对于内部缺陷的性质的估判以及缺陷的产生的原因和防止措施大体总结了以下几点:
1、气孔:
单个气孔回波高度低波形为单缝较稳定。从各个方向探测反射波大体相同但稍一动探头就消失密集气孔会出现一簇反射波波高随气孔大小而不同当探头作定点转动时会出现此起彼落的现象。
产生这类缺陷的原因主要是焊材未按规定温度烘干焊条药皮变质脱落、焊芯锈蚀焊丝清理不干净手工焊时电流过大电弧过长;埋弧焊时电压过高或网络电压波动太大;气体保护焊时保护气体纯度低等。如果焊缝中存在着气孔既破坏了焊缝金属的致密性又使得焊缝有效截面积减少降低了机械性能特别是存链状气孔时对弯曲和冲击韧性会有比较明显降低。防止这类缺陷防止的措施有:不使用药皮开裂、剥落、变质及焊芯锈蚀的焊条生锈的焊丝必须除锈后才能使用。所用焊接材料应按规定温度烘干坡口及其两侧清理干净,冲击试验机并要选用合适的焊接电流、电弧电压和焊接速度等。
2、夹渣:
点状夹渣回波信号与点状气孔相似条状夹渣回波信号多呈锯齿状波幅不高波形多呈树枝状主峰边上有小峰探头平移波幅有变动从各个方向探测时反射波幅不相同。
这类缺陷产生的原因有:焊接电流过小速度过快熔渣来不及浮起被焊边缘和各层焊缝清理不干净其本金属和焊接材料化学成分不当含硫、磷较多等。
防止措施有:正确选用焊接电流焊接件的坡口角度不要太小焊前必须把坡口清理干净多层焊时必须层层清除焊渣;并合理选择运条角度焊接速度等。
3、未焊透:
反射率高波幅也较高探头平移时,测振仪波形较稳定在焊缝两侧探伤时均能得到大致相同的反射波幅。这类缺陷不仅降低了焊接接头的机械性能而且在未焊透处的缺口和端部形成应力集中点承载后往往会引起裂纹是一种危险性缺陷。
其产生原因一般是:坡口纯边间隙太小焊接电流太小或运条速度过快坡口角度小运条角度不对以及电弧偏吹等。
防止措施有:合理选用坡口型式、装配间隙和采用正确的焊接工艺等。
4、未熔合:
探头平移时波形较稳定两侧探测时反射波幅不同有时只能从一侧探到。
其产生的原因:坡口不干净焊速太快电流过小或过大焊条角度不对电弧偏吹等。
防止措施:正确选用坡口和电流坡口清理干净正确操作防止焊偏等。
5、裂纹:
回波高度较大波幅宽会出现多峰探头平移时反射波连续出现波幅有变动探头转时波峰有上下错动现象。裂纹是一种危险性最大的缺陷它除降低焊接接头的强度外还因裂纹的末端呈尖销的缺口焊件承载后引起应力集中成为结构断裂的起源。裂纹分为热裂纹、冷裂纹和再热裂纹三种。
热裂纹产生的原因是:焊接时熔池的冷却速度很快造成偏析;焊缝受热不均匀产生拉应力。
防止措施:限制母材和焊接材料中易偏析元素和有害杂质的含量主要限制硫含量提高锰含量;提高焊条或焊剂的碱度以降低杂质含量改善偏析程度;改进焊接结构形式采用合理的焊接顺序提高焊缝收缩时的自由度。
冷裂纹产生的原因:被焊材料淬透性较大在冷却过程中受到人的焊接拉力作用时易裂开;焊接时冷却速度很快氢来不及逸出而残留在焊缝中氢原子结合成氢分子以气体状态进到金属的细微孔隙中并造成很大的压力使局部金属产生很大的压力而形成冷裂纹;焊接应力拉应力并与氢的析集中和淬火脆化同时发生时易形成冷裂纹。
防止措施:焊前预热焊后缓慢冷却使热影响区的奥氏体分解能在足够的温度区间内进行避免淬硬组织的产生同时有减少焊接应力的作用;焊接后及时进行低温退火去氢处理消除焊接时产生的应力并使氢及时扩散到外界去;选用低氢型焊条和碱性焊剂或奥氏体不锈钢焊条焊丝等焊材按规定烘干并严格清理坡口;加强焊接时的保护和被焊处表面的清理避免氢的侵入;选用合理的焊接规范采用合理的装焊顺序以改善焊件的应力状态。

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