焊接接頭的超聲波檢測方法和控制技術

幾乎沒有任何行業不進行焊接。 絕大多數金屬結構通過 焊縫 安裝和連接在一起 。 當然，今後這種工作的質量不僅取決於建築物，結構，機器或任何單位的可靠性，而且還取決於與這些結構相互作用的人的安全。 因此，使用焊縫的超聲波檢查來確保這種操作的適當水平的性能，由此可以檢測金屬產品的接合處的各種缺陷的存在或不存在。 關於這種先進的控制方法，將在本文中討論。

發生歷史

20世紀30年代開發了超聲波探傷。 然而，第一個真正工作的設備僅在1945年誕生，感謝Sperry產品公司。 在接下來的二十年中，最新的控制技術得到了世界各國的認可，這些設備的製造商數量也大大增加。

超聲波探傷儀的價格今天從10萬到13萬盧布，最初由真空管組成。 這樣的裝置是繁瑣而重的。 他們專門從交流電源供電。 但已經在20世紀60年代，隨著半導體電路的出現，這些探傷儀的尺寸大大減少，能夠從電池中工作，從而最終使設備在現場使用。

踏入數字現實

在早期階段，所描述的裝置使用模擬信號處理，像許多其他類似裝置一樣，在校準時容易漂移。 但是已經在1984年Panametrics公司開始了第一款稱為EPOCH 2002的便攜式數字探傷儀。從那時起，數字單元已成為高度可靠的設備，理想地提供了必要的校準和測量穩定性。 超聲波探傷儀的價格直接取決於其技術特性和製造商的品牌，也具有數據記錄的功能和將讀數發送到個人計算機的可能性。

在現代條件下，越來越多的興趣被吸引到具有相控陣列的系統中，該陣列使用基於多元素壓電元件的複雜技術，其產生定向束並產生類似於醫學超聲成像的橫向圖像。

適用範圍

超聲波控制方法適用於工業的任何方向。 其應用表明，它可以同樣有效地用於測試幾乎所有類型的結構中的焊接接頭，焊接接頭的焊接金屬厚度大於4毫米。 另外，該方法主要用於測試瓦斯和石油管道接頭，各種液壓和供水系統的連接。 在這種情況下，作為電渣焊接得到的大厚度接縫的控制，超聲波探傷是唯一可接受的控制方法。

根據三個基本指標（標準） - 幅度，坐標，條件尺寸，對零件或焊縫是否適合運行的最終決定。

一般來說，超聲波檢測正是從研究接縫過程中的圖像形成角度（細節）最有效的方法。

相關原因

所描述的超聲控制方法是很好的，因為它與傳統的射線照相檢查方法相比，在檢測裂紋形式的缺陷的過程中具有更高的靈敏度和可靠性，在使用過程中成本低，安全性高。 到目前為止，在70-80％的檢查情況下使用焊接接頭的超聲波檢查。

超聲波換能器

沒有使用這些設備，非破壞性的超聲波測試是不可想像的。 器件用於形成激發，以及用於接收超聲振盪。

單位是不同的，根據：

• 與被調查產品接觸的方法。
• 將壓電元件連接到探傷儀本身的電路以及電極相對於壓電元件的位錯的方法。
• 方向相對於表面是聲學的。
• 壓電元件的數量（一，二，多元）。
• 工作頻帶的寬度（窄帶 - 小於一個八度的頻帶，寬帶 - 帶寬超過一個八度）。

測量缺陷特點

在技術和工業界，GOST管理一切。 超聲波檢測（GOST 14782-86）在這件事上也不例外。 該標準規定了以下參數測量缺陷：

• 等效缺陷區。
• 回波信號的幅度，其考慮到與缺陷的距離來確定。
• 焊點處缺陷的坐標。
• 到條件大小。
• 缺陷之間的條件距離。
• 焊縫或接頭選定長度上的缺陷數量。

探傷儀的操作

超聲波無損檢測有自己的使用技術，主要測量參數是直接從缺陷獲得的回波振幅。 為了將回波與幅度幅度區分開來，所謂的靈敏度的抑制水平是固定的。 它又使用標準企業樣本（SOP）進行配置。

探傷儀的開始運行伴隨其調整。 為此，設置了拒絕靈敏度。 此後，在進行的超聲波測試期間，將接收的回波與檢測到的缺陷與固定的排除水平進行比較。 如果測量幅度超過拒絕級別，專家就會認為這樣的缺陷是不可接受的。 接縫或產品被拒絕發送修改。

焊接表面最常見的缺陷是：不滲透，不完全滲透，開裂，孔隙度，渣夾雜物。 正是這些異常現象才能有效地利用超聲波檢測探傷。

超聲研究方案

隨著時間的推移，驗證過程已經收到了幾種有效的焊接接頭研究方法。 超聲控制提供了相當大量的有關金屬結構聲學研究的選項，但最受歡迎的是：

• 回波法。
• 暗影。
• 鏡影法。
• 迴聲鏡。
• delta方法。

方法第一

通常在工業和軌道交通中使用回波脈衝法。 感謝他，所有缺陷中有90％以上被診斷出來，這是可能的，因為對缺陷表面反射的幾乎所有信號的註冊和分析都是可能的。

本身，這種方法是基於金屬產品的聲音，通過超聲波振動的脈衝，然後進行記錄。

方法的優點是：

- 單方面進入產品的可能性;

- 對內部缺陷有很高的敏感性;

- 確定檢測到的缺陷的坐標的最高精度。

但是，有缺點，包括：

- 低抗表面反射器的干擾;

- 信號幅度對缺陷位置的強烈依賴性。

所描述的缺陷鏡檢查意味著將超聲波脈衝發生器發送到產品。 響應信號的接收由他或由第二個尋求者發生。 在這種情況下，信號可以直接從缺陷反射，並從零件的相對錶面反射，產品（接縫）。

陰影方法

它是基於從發射器到接收器傳輸的超聲波振動的幅度的詳細分析。 如果該指標減少，則表示有缺陷。 在這種情況下，缺陷本身的尺寸越大，接收機接收的信號的幅度就越小。 為了獲得可靠的信息，發射器和接收器必須同軸地位於被研究對象的相對側。 與回波方法相比，該技術的缺點可以被認為是低靈敏度，並且相對於方向圖的中心束定向PES（壓電換能器）的難度。 然而，存在這樣的優點，其包括高抗干擾性，信號幅度對缺陷位置的小依賴性以及不存在死區。

鏡影法

這種超聲波質量控制最常用於控製鋼筋的焊接接頭。 檢測到缺陷的主要跡像是信號幅度的弱化，這從相反的表面反射出來（通常稱為底部）。 該方法的主要優點是清楚地檢測各種缺陷，其脫位是接縫的根部。 此外，該方法的特徵在於可以單方面進入接縫或部分。

回波鏡法

檢測垂直定位缺陷的最有效方式。 檢查是在兩個PET的幫助下進行的，這兩個PET在其一側的接縫附近移動。 同時，它們的運動是這樣一種方式來固定來自一個PEP的一個PET從一個PEP發出的信號，並從現有的缺陷反射兩次。

該方法的主要優點是可用於評估超過3 mm且在垂直平面上偏離10度以上的缺陷的形狀。 最重要的是使用靈敏度相同的PEP。 該版本的超聲波主動用於測試厚壁產品及其焊縫。

delta方法

這種焊縫超聲波檢測使用了缺陷再次發射的超聲波能量。 落在缺陷上的 橫波 部分地被鏡像反射，部分地變換成縱波，並且還重新發射衍射波。 因此，所需的PEP波被捕獲。 該方法的缺點可以被認為是接縫的掃描，而在焊接接頭的控制期間將接收信號解密的複雜度高達15毫米。

超聲波的優點及其應用的細度

在高頻聲音的幫助下對焊接接頭進行的調查實際上是無損檢測，因為這種方法不能對產品的被調查部分造成任何損害，同時也能準確地確定缺陷的存在。 另外還要特別注意作品的低成本和高執行速度。 該方法對人體健康絕對安全也很重要。 基於超聲的金屬和焊縫的所有研究都在0.5 MHz至10 MHz的範圍內進行。 在一些情況下，可以使用頻率為20MHz的超聲波進行工作。

通過超聲波對焊接接頭的分析必須伴隨著整體複雜的準備措施，例如清潔試驗焊縫或表面，將特定的接觸液體（特殊用途的凝膠，甘油，發動機油）施加到受控區域。 所有這一切都是為了確保正確的穩定的聲學接觸，這最終在設備上提供必要的圖像。

無法使用和缺點

對於具有粗粒結構的焊接金屬化合物（例如，鑄鐵或厚度大於60毫米的奧氏體縫合線），超聲控制是絕對不合理的。 所有這些都是因為在這種情況下，超聲波具有足夠大的色散和強烈的衰減。

也不可能明確地全面地表徵檢測到的缺陷（鎢夾雜物，爐渣夾雜物等）。