焊缝超声波检测技术概述与应用
简介
焊缝超声波检测(Ultrasonic Testing, UT)是一种利用高频声波在材料内部传播的特性,对焊接接头质量进行无损评估的技术。其原理是通过探头向焊缝区域发射超声波,当声波遇到材料内部缺陷(如气孔、裂纹、夹渣等)或界面时,会产生反射、散射或衰减信号,通过接收和分析这些信号,可判断缺陷的位置、尺寸和性质。相较于射线检测、磁粉检测等其他方法,超声波检测具有灵敏度高、检测深度大、操作灵活且无需破坏工件等优势,广泛应用于压力容器、管道、桥梁、船舶等关键结构的焊缝质量评估。
适用范围
焊缝超声波检测适用于以下场景:
- 工业设备制造:如压力容器、锅炉、化工设备的焊接接头检测。
- 油气与能源领域:长输管道、储罐、核电设备的焊缝质量监控。
- 建筑与交通工程:钢结构桥梁、高层建筑钢构件的焊接缺陷排查。
- 材料类型:可检测碳钢、合金钢、铝合金等多种金属材料的焊缝,尤其适用于厚度大于6mm的工件。
- 检测阶段:既可用于制造过程中的过程控制,也可用于在用设备的定期检验与寿命评估。
检测项目及简介
焊缝超声波检测主要针对以下缺陷类型进行识别与评估:
- 气孔与夹渣:焊接过程中气体残留或熔渣未完全排出形成的空洞或夹杂物,可能降低焊缝的力学性能。
- 未熔合与未焊透:焊缝与母材或焊道之间未充分熔合,或根部未完全焊透,导致结构强度不足。
- 裂纹:包括热裂纹、冷裂纹和应力腐蚀裂纹,是危害性最大的缺陷类型,易引发突发性断裂。
- 咬边与焊瘤:焊缝边缘的凹陷或凸起,可能引起应力集中,需根据标准判定是否超标。
检测参考标准
焊缝超声波检测的实施需遵循相关技术标准,确保检测结果的准确性与可比性。主要参考标准包括:
- GB/T 11345-2013《钢焊缝手工超声波检测方法和检测结果分级》:中国国家标准,规定了钢焊缝的检测方法、缺陷评定及验收等级。
- ISO 17640:2018《非破坏性检测 超声波检测 技术、检测等级与评定》:国际通用标准,涵盖检测程序、设备要求及缺陷表征方法。
- ASTM E317-21《超声波脉冲反射法检测金属材料的标准实践》:适用于金属材料焊缝及母材的检测方法。
- EN 1712:2020《焊缝无损检测 超声波检测 验收等级》:欧洲标准,提供焊缝缺陷的验收准则。
检测方法及仪器
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检测方法
- 脉冲反射法:最常用的超声波检测方法,通过分析反射波的时间和幅度判断缺陷位置及大小。可分为单探头法(一发一收)和双探头法(一发一收分离),适用于平面型缺陷(如裂纹)的检测。
- 衍射时差法(TOFD):利用缺陷端部产生的衍射波信号进行成像,能够精确测量缺陷高度,常用于厚壁焊缝的全自动化检测。
- 相控阵技术:通过电子控制多晶片探头的声束聚焦与扫描,实现多角度、多方向的快速检测,适用于复杂几何形状焊缝的检测。
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主要仪器设备
- 数字超声波探伤仪:如奥林巴斯EPOCH系列、泛美科技USM系列,具备高分辨率显示屏、数据存储及分析功能,支持A扫描、B扫描成像。
- TOFD检测系统:配备专用探头和软件,如ISONIC FOCUS,可生成焊缝横截面图像,直观显示缺陷形态。
- 相控阵检测仪:如奥林巴斯OmniScan MX系列,支持多通道信号处理,适用于自动化或半自动化检测场景。
- 探头与耦合剂:常用探头频率为2MHz-5MHz,耦合剂需选用透声性良好的油脂或水基凝胶,以确保声波有效传递。
检测注意事项
- 人员资质:操作人员需持有国家认可的无损检测资格证书(如中国NACE、ASNT认证),熟悉标准并具备实践经验。
- 环境要求:检测区域需清洁无油污,避免强电磁干扰;温度一般控制在-10℃至50℃之间。
- 校准与验证:检测前需使用标准试块(如IIW试块、DAC曲线试块)校准仪器灵敏度与时基线。
- 耦合剂选择:根据工件表面状态(粗糙度、温度)选用合适耦合剂,确保声耦合效果稳定。
- 结果记录:需详细记录缺陷位置、当量尺寸、反射波幅度等信息,并按标准评定缺陷等级。
总结
焊缝超声波检测作为无损检测领域的核心技术,在保障焊接结构安全性和可靠性方面发挥着不可替代的作用。随着数字化、智能化技术的发展,相控阵和TOFD等先进方法进一步提高了检测效率与精度。未来,结合人工智能的自动缺陷识别系统与三维成像技术,将推动焊缝检测向更高自动化水平迈进,为工业制造与设备运维提供更强大的技术支撑。
检测标准
JB/T 9212-1999 常压钢质油罐焊缝超声波探伤
TB/T 2658.21-2007 公务作业 第21部分:钢轨焊缝超声波探伤作业
CB/T 3559-2011 船舶钢焊缝超声波检测工艺和质量分级
SY/T 5446-1992 油井管无损检测方法钻杆焊缝超声波探伤
DL/T 1105.2-2010 电站锅炉集箱小口径接管座角焊缝无损检测技术导则 第2部分:超声检测
DL
检测流程
1、通过网站客服或者电话进行测试项目的咨询和交流;
2、寄送或登门采样,证实实验方案的正确性;
3、签订检测委托书并交纳测试费用;
4、进行试验测试;
5、对实验数据进行整理并出具测试报告。
检测报告用途
产品质量控制:确定产品质量等级或缺陷
相关部门查验:工商查验,市场监督管控,招投标,申报退税等
协助产品上市