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钢构件质量检测中缺陷的定量问题及其影响因素研究

时间:2013-09-12 13:13 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:田园 点击次数:

  0引言
  目前,焊接是钢构连接的基本加工工艺方法,广泛地应用在各种钢结构件的制作及安装过程中,因此,焊缝质量检验是焊接质量控制的重要内容,焊缝缺陷检测又是焊接检验的主要内容。受焊接过程中各种参数稳定性的影响,焊缝有时会出现裂纹、气孔、夹渣、未熔合和未焊透等缺陷。
  1缺陷的定量
  焊缝超声波检测的目的就是检出缺陷,并对缺陷定量与定位。
  缺陷定量即测量缺陷的波幅和指示长度。缺陷的波幅通常用缺陷最大反射波幅来表示,一边以波峰所在的区域来表示或表示为SL+ndB。缺陷的指示长度有多种测量方法,但在工程中一般采用6dB法或端点测值法测长。当缺陷反射波只有一个高点或高点起伏小于4dB采用6dB法(或称半波高法),当缺陷反射波峰起伏变化含有多个高点时,采用端点峰值法测长。
  (1)缺陷波高HF在GB11345-89标准评定线以下时一般不作记录,也不考虑对其定性。如操作人员认为有必要的也可作进一步定性。
  (2)缺陷波高HF位于GB11345-89标准III区(含判废线)时,定为线状缺陷或平面状缺陷或多重缺陷。
  (3)缺陷波高HF位于GB11345-89标准II区(含定量线)时,当缺陷指示长度ΔL≤LS时,如A扫描显示一个光圆波可定为点状缺陷,否则定为线状或平面状缺陷或多重缺陷,当缺陷指示长度ΔL>LS时,可定为线状或平面状缺陷或多重缺陷。LS值为:当板厚6mm≤t<20mm时LS=t,当板厚t≥20mm时,LS=20mm。
  (4)缺陷波高HF位于GB11345-89标准I区(含评定线)时,当缺陷指示长度ΔL≤Ld时,如A扫描显示一个光圆波,可定为点状缺陷,否则定为线状或平面状缺陷或多重缺陷;当缺陷指示长度ΔL>Ld时可定为线状或平面状缺陷或多重缺陷。Ld值为:当板厚6mm≤t<30mm时Ld=t,当板厚6mm≤t<30mm时,Ld=30mm。
  (5)定为线状或平面状缺陷或多重缺陷后,再进一步测定缺陷平面和深度位置、缺陷高度、定向反射特性、缺陷倾斜度、静态波形、动态波形,然后结合工件结构、坡口形式、材料、焊接工艺和焊接方法及探头扫查方式,进行综合判断,最终定出缺陷的实际性质。当测定时找不到缺陷端点衍射波或端点最大反射波时,可采用6dB法测定。当用6dB波测定缺陷自身高度时还应对缺陷高度进行适当修正。缺陷定向反射可按下列方法测定:采用相同频率不同入射角(入射角差值应≥10°)的横波探头探测同一缺陷,分别测得来自同一缺陷的最高反射波(记为Hmax和Hmin),若Hmax-Hmin)≥9dB,则认为该缺陷具有定向反射性,应进一步测定其倾斜度。在测试缺陷定向反射时,应确保母材两面平行,声波扫查通过的母材区无影响评定的缺陷,当两种不同角度的探头探测时,如声程不同,应对声程不同引起的材质衰减dB差和距离波幅dB差进行修正。
  2仪器及探头性能的影响
  仪器和探头性能的优劣,对缺陷定量精度影响很大。仪器的垂直线性、衰减器精度、频率、探头形式、晶片尺寸、折射角大小等都直接影响回波高度。因此,在检测时,除了要选择垂直线性好、衰减器精度高的仪器外,还要注意频率、探头形式、晶片尺寸、折射角的选择。
  3耦合与衰减的影响
  耦合的影响:超声波检测中,耦合剂的声阻抗和耦合层厚度对回波高度有较大的影响。因此,在实际检测中耦合剂的声阻抗,对探头施加的压力大小都会影响缺陷回波高度,进而影响缺陷定量。
  衰减的影响:实际工件是存在介质衰减的,由介质衰减引起的分贝差Δ=2αx可知衰减系数α较大或距离x较大时,由此引起的衰减Δ也较大。这时如果仍不考虑介质衰减的影响,那么定量精度势必受到影响。因此在检测精粒较粗大和大型工件时,应测定材质的衰减系数α,并在定量计算时考虑介质衰减的影响,以便减少定量误差。
  4试件几何形状和尺寸的影响
  试件底面形状不同,回波高度不一样,凸曲面使反射波发散,回波降低;凹曲面使反射波聚焦,回波升高。实际检测中应综合考虑上述因素对定量的影响,否则会使定量误差增加。
  试件底面与探测面的平行度以及底面的光洁度、干净程度也对缺陷定量有较大的影响。当试件底面与探测面不平行、底面粗糙或沾有水迹、油污时将会使底波下降,这样利用底波调节的灵敏度将会偏高,缺陷定量误差增加;试件尺寸的大小对缺陷定量也有一定的影响。
  5缺陷的影响
  5.1缺陷形状的影响:试件中实际缺陷的形状是多种多样的,缺陷的形状对其回波波高有很大影响
  平面形缺陷波高与缺陷面积成正比,与波长的平方和距离成反比。对于各种形状的点状缺陷,当尺寸很小时,缺陷形状对波高的影响就变得很小。当点状缺陷直径远小于波长时,缺陷波高正比于缺陷平均直径的三次方,即随缺陷大小的变化十分急剧。缺陷变小时,波高急剧下降,很容易下降到检测仪不能发现的程度。
  5.2缺陷方位的影响:在实际缺陷表面相对于超声波入射方向往往不垂直,因此对缺陷尺寸估计偏小的可能性很大
  声波垂直缺陷表面时缺陷波最高。当有倾角时,缺陷波高随入射角的增大而急剧下降。
  5.3缺陷波的指向性:缺陷波高与缺陷波的指向性有关,缺陷波的指向性与缺陷大小有关,而且差别较大
  当缺陷直径大于波长的3倍时,不论垂直入射还是倾斜入射,都可把缺陷对声波的反射看成是镜面反射。当缺陷直径小于波长的3倍时,缺陷对声波的反射不能看成镜面反射,这时缺陷波能量呈球形分布,垂直入射和倾斜入射都有大致相同的反射指向性。表面光滑与否,对反射波指向性已无影响。因此,检测时倾斜入射也能发现这种缺陷。
  5.4缺陷表面粗糙度的影响:缺陷表面光滑与否,用波长衡量

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