焊缝余高对超声波探伤的影响

发布时间：2017-06-08  点击次数：人次  分享：

超声探伤中不同形态的焊缝余高产生的干扰波是常见的干扰信号，焊缝探伤的变角回波以及余高干扰波，无论斜探头角度多大，都有可能存在，遇到此类按常规方法定位于熔合线附近或母材内的回波，须认真地观察外形，更换探头角度，双面双侧探测、精确定位分析、必要时打磨焊缝等，以避免造成误判。

1、 余高干扰波产生原理

当声波入射到焊缝下表面余高上时会产生波型转换，转换成反射横波和反射纵波，也称为变型横波和变型纵波，沿余高表面由于高低不平，导致声波入射角度各不相同，因此各点反射横波和反射纵波的传播方向不同，反射横波和反射纵波传到上表面，又在上表面余高上反射，部分沿原路径返回被探伤接收。

图1为焊角波和干扰波示意图，其中焊角波A、反射纵波L及反射横波S有时同时出现，有时只出现A波和S波，有时甚至只出现三个波中的一个，这完全取决于焊缝不同处的形态，随着探头的前后移动，A、L和S波也随之前后移动。移动过程中，视觉误差范围内，三个波之间的间距保持不变，且幅度变化是一致的。焊缝局部还有可能出现横波干扰波的多次反射波。接下来对不同形状余高产生的干扰波逐一分析，并给出解决方法。

图1  焊脚波干扰波示意图

2、余高干扰波分析

2.1余高过高

焊缝余高过高时会出现顶部盲区。采用斜探头一次波进行焊缝单面探伤时（图2），克服顶部盲区的方法是采用小前沿、大K值的探头。采用斜探头一次反射波进行焊缝单面探伤时（图3），克服顶部盲区的办法是减小探头角度。

2.2余高过宽

焊缝余高过宽时会出现焊缝中部盲区，克服中部盲区的办法是增大探头角度和减小探头前沿长度（图4）.

2.3中厚板对接焊缝余高

中厚板对接焊缝超声波探伤时，探头下扩散声束在焊缝表面的反射回波，很容易被误判为缺陷。如在厚板焊缝中（T=50mm左右），常发现距背面4~10mm深度范围内的熔合线附近有不同长度连续的超标反射波（图5）.

    对于这种反射波，按照常规的判断很容易被评定为未熔合或母材中的缺陷。当拍打背面焊缝区时波幅变化不明显，然而砂轮打磨背面焊缝时可见波幅逐渐降低直至消失，这说明该反射波是来自于背焊缝的焊缝表面。此种现象极易导致误判，造成不应该的返修。
   焊缝余高干扰回波的判断：

假回波的反射面在焊缝表面，深度指示远小于板厚，其原因是仪器的指示均根据轴线声束的声程计算而来，但声束是会扩散的，若反射面只有利于扩散角内某部分声束反射时，其所得回波再用轴线声束计算，显然会出现错误。

同样道理，在图6所示焊缝探伤时，若Ａ 点处焊缝表面不利于轴线声束反射，而只与下扩散角范围内某部分声束相垂直时，则得到较高的回波，其仪器提供的深度和水平距离却错误地被指示为Ｃ点。

实际上无论探头角度多大，这种扩散声束在焊缝表面引起的假缺陷回波现象都有可能存在，主要决定于有效反射面的大小、方向、形状和光洁度等。如为了和变型波加以区别，把该波称为变角回波更为直观。焊缝中的这种回波并非缺陷回波，是探头下扩散角内的某一声束在焊缝表面反射的回波。

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