如何选择检测条件：优化检测流程的关键

时间：2023-06-17 理论教育 版权反馈

【摘要】：焊缝的超声检测条件的选择主要包括以下方面内容。2）NB/T 47013.3—2015《承压设备无损检测第3部分：超声检测》。当折射角的选择不符合标准规定时，检测报告应给出声束扫查范围、声束未覆盖的检测区域及其原因等内容。根据GB/T 11345—2013标准，不同板厚和不同检测技术等级对接焊缝的检测要求参见表7-1。

如何选择检测条件：优化检测流程的关键

焊缝的超声检测条件的选择主要包括以下方面内容。

1.检测标准选择

检测标准与产品使用的工业领域和产品的类型有关，同时还必须满足客户或委托方的要求，常用标准有：

1）GB/T 11345—2013《焊缝无损检测超声检测技术、检测等级和评定》，与此标准配合使用的标准有GB/T 29711—2013《焊缝无损检测超声检测焊缝中的显示特征》和GB/T 29712—2013《焊缝无损检测超声检测验收等级》，上述三个标准作为一个系列，分别对应于焊缝超声检测的技术方法和检测等级、缺陷类型判定、焊缝质量验收等三个方面。

2）NB/T 47013.3—2015《承压设备无损检测第3部分：超声检测》。

下面以GB/T 11345—2013和GB/T 29712—2013为主介绍焊缝超声检测。7.1.13节摘要介绍NB/T 47013.3—2015标准的相关内容。

2.检测区域确定与检测面要求

图7-2 检测区域与检测面

检测区域的宽度应是焊缝本身，再加上焊缝两侧热影响区。GB/T 11345—2013规定检测区域是指焊缝和焊缝两侧至少10mm宽母材或热影响区宽度（取二者较大者）的内部区域。检测区域与检测面如图7-2所示，图中a为检测区域宽度，b为探头移动区域宽度。

焊缝两侧检测面的扫查修整宽度一般根据母材厚度和扫查方法确定。

焊缝采用直射波法（一次波）检测，检测面修整宽度为0.75P；焊缝采用一次反射波法（二次波）检测，检测面修整宽度为1.25P，其中：

P=2Kt （7-1）

式中 K——探头的K值，为斜探头折射角的正切值；

t——工件厚度。

检测面应清除油漆、焊接飞溅、铁屑、油垢及其他异物，以免影响声波耦合和缺陷判断，对焊条电弧焊焊缝，检测面一般应进行打磨。

检测面应平整，检测面与探头楔块底面或保护膜间的间隙不应大于0.5mm。

3.检测用耦合剂的选择

在焊缝检测中，常用的耦合剂有机油、甘油和化学糨糊等，仪器调试、灵敏度调节和实际焊缝检测时应使用相同的耦合剂。

4.探头频率选择

探头频率一般应在2～5MHz范围内选用。焊缝较薄、晶粒较细时，可选用较高的频率；对于板厚较大，衰减系数较高的焊缝，应选用较低的频率，超声波噪声过高时最低可选用1MHz左右的频率。

5.探头折射角（或K值）选择

探头折射角或K值的选择原则应从以下三个方面考虑。

①使声束能扫查到整个焊缝截面。

②使声束中心线尽量与主要危险性缺陷垂直。

③保证有足够的检测灵敏度。

探头折射角（K值）的选择如图7-3所示，对于双面焊焊缝，折射角（K值）可按下式选择：

tanβ=K≥（A+B+2l₀）/2t （7-2）

式中 A——上焊缝的宽度；

B——下焊缝的宽度；

l₀——探头的前沿距离；

t——工件厚度；

K——探头的K值。

对于单面焊，B可忽略不计，这时tanβ=K≥（A+2l₀）/2t。

GB/T 11345—2013推荐折射角的选择按照以下原则：

①当检测采用横波且所用技术需要超声从底面反射时，应注意保证声束与底面反射面法线的夹角在35°～70°。当使用多个斜探头进行检测时，其中一个探头应符合上述要求，且应保证一个探头的声束尽可能与焊缝熔合面垂直。多个探头间的折射角度差应不小于10°。

图7-3 探头折射角的选择

②检测面为曲面时，工件中横波的实际折射角和底面反射角可由焊缝截面图确定。当折射角的选择不符合标准规定时，检测报告应给出声束扫查范围、声束未覆盖的检测区域及其原因等内容。

检测时要注意，折射角常因工件中的声速变化和探头的磨损而产生变化，所以开始检测前必须在试块上实测折射角或K值，实际检测中，通常利用CSK-ⅠA试块来测定探头的折射角。

6.检测位置和方向的选择

焊缝检测位置的选择要考虑板厚、焊缝结构、预期缺陷的方向和检测技术等级要求。

（1）对接焊缝检测位置的选择对接焊缝根据板厚和检测技术等级可选择不同的检测位置，如图7-4所示。

对接焊缝的检测方法有直射波法（一次波）和一次反射波法（二次波），结合检测位置的选择，组成以下主要的对接焊缝超声波检测方法的组合：

图7-4 焊缝检测位置示意图

1）单面双侧，直射波和一次反射波法组合，共有四个检测位置，如图7-5a所示。

2）双面双侧和直射波组合，共有四个检测位置，如图7-5b所示。

3）若因结构原因，无法进行双侧检测，使用单侧双折射角的直射波与反射波法，共有两个检测位置（位置1、2或位置3、4），如图7-5c所示。

图7-5 检测方法组合

GB/T 11345—2013标准的附录A中规定了不同板厚和不同检测技术等级板—板和管—管对接接头焊缝的检测要求，如图7-6所示。

图7-6 对接接头检测探头位置示意图

图中P为全跨距，b为与跨距（P）相关的探头移动区域宽度（SZW），A、B、C、D、E、F、G、H、W、X、Y和Z表示不同的探头扫查位置与方法，分别说明如下：(www.daowen.com)

A——斜探头置于母材上表面，垂直于焊缝使用一次波和二次波扫查纵向缺陷。

B——斜探头置于母材下表面，垂直于焊缝使用一次波和二次波扫查纵向缺陷。

C/D——斜探头置于焊缝上表面，平行于焊缝扫查横向缺陷，两个方向。

E/F——斜探头置于焊缝下表面，平行于焊缝扫查横向缺陷，两个方向。

G——直探头置于焊缝上表面扫查缺陷。

H——直探头置于焊缝下表面扫查缺陷。

X/Y——斜探头置于母材上表面，斜平行于焊缝扫查横向缺陷，焊缝两侧，两个方向。

W/Z——斜探头置于母材下表面，斜平行于焊缝扫查横向缺陷，焊缝两侧，两个方向。

扫查纵向缺陷时，探头在保持声束垂直于焊缝做前后移动的同时，还应做10°左右的转动。

根据GB/T 11345—2013标准，不同板厚和不同检测技术等级对接焊缝的检测要求参见表7-1。表中列出了不同检测技术等级板-板和管-管对接焊缝的检测要求，表中等级A、B、C为GB/T 11345—2013标准规定的检测等级分类。该标准规定：焊接接头的质量要求，主要与材料、焊接工艺和服役状况有关。依据质量要求，分为四个检测等级（A、B、C和D级）。从检测等级A到检测等级C，增加检测覆盖范围（如增加扫查次数和探头移动区等），提高缺欠检出率。检测等级D适用于特殊应用，在制定书面检查工艺规程时应考虑标准的通用要求。通常，检测等级与焊缝质量等级有关（如GB/T 19418—2003）。相应检测等级可由焊缝检测标准、产品标准或其他文件规定。

表7-1 板-板和管-管对接焊缝的检测要求