自动焊焊缝中伪缺陷波的识别与判断

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1 常见伪缺陷波的形成与分析

1.1 焊角干扰回波的形成与分析 由于自动焊焊缝具有一定的宽笮度和高度，用超声波探头在焊缝单面两侧探测时，焊缝上下焊角对声束起会聚作用，从而构成反射条件，在显示屏出现反射回波。大量实践及理论证明，焊角是一个严重的干扰回波源。

焊角干扰回波呈现一定规律性，通常情况下远距离探头一侧上下焊角对超声波会造成会聚作用，上、下焊角均会有干扰回波的出现，其焊角干扰回波的最高振幅会出现在半波程和全波程的地方。但当焊缝的余高比较大时，则其最高振幅的位置会表现出稍微向后移动一些距离的状况。近距离探头一侧上下焊角对超声波不会产生会聚(聚声)作用，因而不会产生上、下焊角干扰回波。

1.2 沟槽干扰反射波的形成与分析 自动多道焊的焊缝表面有一道道沟槽，当焊缝较宽且达到一定高度时，当超声波扫查到沟槽时，沟槽界面对声束起会聚声能作用，会引起沟槽反射，在显示屏出现沟槽反射干扰回波。其深度定位通常是在一次波、二次波的位置，有时会出现在一次波、二次波稍微偏后的位置。水平定位两侧检测时不一定完全重合，回波幅度不一定相同。但是焊缝沟槽的平面位置分布的轨迹与沟槽反射干扰回波具有一定的规律性，即整条都有沟槽，则其沟槽反射干扰回波连续出现，干扰回波并不特别明显，表现比较迟钝。

1.3 焊缝上下错位反射波的形成 由于母材在进行加工坡口的过程当中，上下刨得不对称或焊接时焊偏造成上下层焊缝错位，当焊缝严重时，超声波扫查到错位部位，会引起错位反射。由于焊缝上下焊偏，在本侧探伤，当采用水平距离定位焊角反射波在焊缝宽度接近中部很像焊缝内缺陷。探头移到对侧探伤时，一次波标记点前无焊角反射波或测得焊角反射波的水平距离定位是焊缝的母材上，当采用深度定位时，测得的显示深度大于母材厚度。

1.4 山形回波的形成与分析

1.4.1 山形回波的形成 超声波束倾斜入射至焊缝下表面的偏离焊缝中心远离探头本侧，αs＜αⅢ，钢介质中既有反射横波S'，又有反射纵波L'，反射纵波L'是横波入射后产生的变型波，底波T，变型纵波L'的回波，反射横波S'的回波，在示波屏同时出现三个回波，形状像“山”字，称为山形波。

1.4.2 山形回波幅度的变化 当超声波出现倾斜入射时，其声压和透射反射率不仅与传输介质的声阻抗密切相关，而且超声波的倾斜入射角度也是其中一个非常重要的影响因素。超声横波的倾斜入射钢/空气界面，横波声压反射率γSS与纵波声压反射率γSL随入射角αs而变化，当αs=20～30°左右时，γSS较低，而γSL较高。因此出现了山形波中各回波幅度的起伏变化。

1.4.3 山形回波产生的规律与机理 山形回波通常产生在14～30mm左右厚度的自动双面焊及成型较好的手工焊中，采用K2左右的探头用测长灵敏度检测时经常出现半波程最容易在显示屏上呈现山形回波，全波程检测也可能产生，但产生机理少得多。

1.4.4 山形波中变型纵波的位置 山形波中变型纵波L'随着底波T与反射横波S'的回波之间宽笮的变化，变型纵波L'回波总是出现在靠后一次底波T，其位置由工件厚度，折射角及定位方法决定。

以钢中横波声速CS=3230，纵波声速CL=5900，按深度1：1定位；

(1)理论计算变型纵波L'出现的位置，TL'=T+T·COSβs·CS/CL

(2)理论计算反射横波S'出现的位置，TS'=T+T·TL'/L，(L=T/COSβs)，从而TS'=T+(T+T·COSβs·CS/CL)·COSβs

(3)举例计算，K=1，TL'=1.387T，TS'=1.98T；

K=2，TL'=1.244T，TS'=1.56T；

2 伪缺陷波的识别与判断方法

2.1 在一次波位置进行标记点之前所出现的反射波，水平定位不管在偏离焊缝中心线远离探头，还是偏离焊缝中心线靠近探头，不管是在一侧可以探测得到，还是在两侧都可以探测得到，都是按照缺陷状况来进行处理的。

2.2 从焊缝一侧能用一次波，从焊缝另一侧能用二次波都能探测到的反射波，且水平定位在焊缝上，按缺陷处理。

2.3 只能从焊缝一侧能用二次波都能探测到的反射波，如果一次波声程的标记点在焊缝上，该反射波可能不是缺陷反射波。

2.4 只能从焊缝一侧能用二次波都能探测到的反射波，如果一次波声程的标记点在靠近探头侧的焊缝的母材上，应采用上式精确公式计算，位置相同或相近为变型纵波或表面反射横波，位置相差甚远，则为缺陷。

2.5 将探头移到出现最高反射信号处固定探头，降低灵敏度，用手指沾上耦合剂敲打焊角和表面沟槽位置，如果该回波会明显地上下跳动，也可以判定它为非缺陷波。

2.6 实践证明，山形回波的出现可以验证波程位置的准确性，自动焊缝超声波探伤过程中，如果在显示器上出现连续不断的山形回波，那么就说明焊缝质量良好。

3 结束语

在实际探伤过程中，熟悉并掌握超声波的反射、折射及波型转换定律，以及相关的超声波理论知识，结合工件材质，厚度，焊缝坡口型式及预期探测主要缺陷的种类，综合采用上述识别与判断方法与手段，精细探伤，标准作业，是能够避免漏检错判，达到正确探伤的目的。