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焊缝超声波探伤
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锅炉压力容器和各种钢结构主要是采用焊接的方法制造。为了保证焊缝质量，超声波探伤是重要的检查手段之一。在焊缝探伤中。不
但要求探伤人员具备熟练的超声波探伤技术。而且还要求探伤人员了解有关的焊接基本知识，如焊接接头型式，焊接坡口型式、焊接方法和焊接
缺陷等。只有这样，探伤人员才能针对各种不同的焊缝，采用适当的探测方法，从而获得比较正
确的探测结果。
第一节 焊接加工及常见缺陷
锅炉压力容器及一些钢结构件主要是采用焊接加工成形的。焊缝内部质量一般利用射线和超声波来检测。对于焊缝中的裂纹、未熔合
等危险性缺陷，超声波探伤比射线更容易发现。
一、焊接加工
l.焊接过程
常用的焊接方法有手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊和电渣焊等。
焊接过程实际上是一个冶炼和铸造过程，首先利用电能或其他形式的能产生高温使金属熔化，形成熔池，熔融金属在熔池中经过冶金
反应后冷却，将两母材牢固地结合在一起。为了防止空气中的氧、氮进入熔融金属，在焊接过程中通常有一定的保护措施。手工电弧焊是利用焊
条外层药皮高温时分解产生的中性或还原性气体作保护层。埋焊和电渣焊是利用液体焊剂作保护层。气体保护焊是利用氩气或二氧化碳等保护气
体作保护层。
2.接头形式
焊接接头形式主要有对接、角接、搭接和 T 型接头等几种：如图 7.1 所示。在锅炉压力容
器中，最常见的是对接，其次是角接和 T 型接头，搭接少见。
3.坡口形式
为保证两母材施焊后能完全熔合，焊前应把接合处的母材加工成一定的形状，这种加工后的形状称为坡西，坡口各部分的名称如图 7.2
所示。
根据板厚、焊接方法、接头形式和要求不
同，可采用不同的坡口形式。常见对接和角接接
头的坡口形式如图 7.3 所示。
二、焊缝中常见缺陷
焊缝中常见缺陷有气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等，如图 7.4 所示。
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1.气 孔
气孔是在焊接过程中焊接熔池高温时吸收了过量的气体或冶金反应产生的气体，在冷却
凝固之前来不及逸出而残留在焊缝金属内所形成的空穴。产生气孔的主要原因是焊条或焊剂
在焊前未烘干，焊件表面污物清理不净等。气孔大多呈球形或椭圆形。气孔分为单个气孔、链
状气孔和密集气孔。
2.未焊透
未焊透是指焊接接头部分金属未完全熔透的现象。产生未焊透的主要原因是焊接电流过小，运条速度太快或焊接规范不当(如坡口角过小，根部间
隙过小或钝边过大等)。未焊透分为根部未焊透、中间未焊透和层间未焊透等。
3.未熔合
未熔合主要是指填充金属与母材之间没有熔合在一起或填充金属层之间没有熔合在一起。产生未熔合的主要原因是坡口不干净，运条
速度太快，焊接电流过小，焊条角度不当等。未熔合分为坡口面未熔合和层间未熔合。
4.夹 渣
夹渣是指焊后残留在焊缝金属内的熔渣或非金属夹杂物。产生夹渣的主要原因是焊接电流过小，速度过快，清理不干净，致使熔渣或
非金属夹杂物来万及浮起而形成的。夹渣分为点状和条状。
5.裂 纹
裂纹是指在焊接过程中或焊后，在焊缝或母材的热影响区局部破裂的缝隙。
按裂纹成因分为热裂缀、冷裂纹和再热裂纹萼。热裂纹是由于焊接工艺不当在施焊时产生
的。冷裂纹是由于焊接应力过盛，焊条焊剂中含氢量过高或焊件刚性差异过大造成的。常在焊件冷却到一定温度后才产生，因此又称延迟裂纹。
再热裂纹一般是焊件在焊后再次加热(消除应力热处理或其他加热过程)而产生的裂纹。
接裂纹的分布分为焊缝区裂纹和热彰响区裂纹。按裂纹的取向分为纵向裂纹和横向裂纹。
焊缝中的气孔、央渣是立体型缺陷。危害性较小。而裂纹。未熔合是平面型缺陷，危害性大。
在焊缝探伤中，由于加强高的影响及焊缝中裂纹、未焊透、未熔合等危险性大的缺陷往往与探测面垂直或成一定的角度，因此一般采用横渡探伤。
第二节 中厚板对接焊缝超声波探伤
一、探测条件的选择
一、探铡面的修整
工件表状况好坏，直接影响探伤结果。因此，应清除焊接工件表面飞溅物、氧化皮、凹坑及锈蚀等。一般使用砂轮机、锉刀、喷砂机、
钢丝刷、磨石、砂纸等对探涮露进行修整，表面粗糙度 R一般不大于 6.3μm。
焊缝两测探测瑟的修整宽度 P 一般根据母材厚度确定。
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厚度为 8～46mm 的焊缝采用二次波探伤，探测面修整宽度为
(7.1)
厚度大于 46mm 的焊缝采用一次波探伤，探测面修整宽度为
(7.2)
式中 K——探头的 K值；
T——工件厚度。
2.耦合剂的选择
在焊缝探伤中，常用的耦合剂有机油、甘油、浆糊、润滑脂和水等。目前实际探伤中用得最多的是机油与浆糊。从耦合效果看，浆糊
同机油差别不大，不过浆糊有一定的粘性，可用于任意姿势的探伤操作，并具有较好的水洗性。用于垂直面或顶面探伤具有独到的好处。
3.频率选择
焊缝晶粒比较细小，可选用较高的频率探伤，一般为 2.5～5.OMHz。对于板厚较小的焊缝，可采用较高的频率；对于极厚较大。衰减
明显的焊缝，应选用较低的频率。
4.K 值选择
探头 K 值的选择应从以下三个方面考虑。
(l)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)保证有足够的探伤灵敏度。
一般的爆缝都能满足使声束扫查整个焊缝截面。只有当焊缝宽度较大、K 值选择不当时才会出现扫查不到的情况。
由图 7.5 可以看出，用一、二次波单面探测双焊时
其中一次波只能扫查到 d1 以下的部分(受余高限制)，二次波只能扫查到 d2 以上的部分
(受余高限制)。为保证能扫查整个焊缝截面，必须满足d1十d2≤T，从而得到
(7.3)
式中 a——上焊缝宽度的一半；
b——下焊缝宽度的一半；
lo——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
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一般斜探头 K 值可根据工件厚度来选择，薄工件采用大 K 值，以便避免近场区探伤，提高定位定量精度。厚工件采用小 K 值，以便缩
短声程，减少衰减，提高探伤灵敏度，同时还可减少打磨宽度。实际探伤时，可按表 7.1 选择 K 值。在条件允许的情况下．应尽量采用大 K 值探
头。
探伤时要注意，K 值常因工件中的声速变化和探头的磨损而产生变化，所以探伤莳必须在试块上实测 K 值，并在以后的探伤中经常校
验。
实际探伤中，常利用 CSK—ⅢA 等试块来测定探头的 K值。
(l)CSK—ⅠA 试块测定法：探头对准 CSK—ⅠA 试块上φ1.5(K＞3.5)或 φ50(K≤3.5)反射体，前后平行移动探头，找到最高回波，这时
探头入射点对应的刻度值即为探头的 K 值。但这种方法不太精确，若量出探头前沿至试块端面的距离 L，用 计算，对果会精确一些。
参见第三章第五节。
(2)CSA 一ⅢA 试块测定法：探头对准 CSK 一ⅢA 试块上某一 φl×6 横孔，前后平行移动探头，找到最高回波，并量出入射点至该孔的水
平距离 l 和该孔的深度 d，则 K 值为
(7.4)
5.探测方向的选择
(1)纵向缺陷：为了发现纵向缺陷，常采用以下三种方式进行探测。
①板厚 T=8～46mm 的焊缝，以一种 K 值探头用一、二次波在焊缝单面双侧进行探测，
如图 7.6(a)
②板厚 46＜T≤120mm 的焊缝，以一种或两种 K 值探头用一次波在焊缝两面双侧进行探测，如图 7.6(b)。
③板厚 T≥100mm 的焊缝。除以两种 K 值探头用一次波在焊缝两面双侧进行探测外，还应加用 K1.0 探头在焊缝单面双侧进行串列式探测，
如图 7.6(c)。
(2)横向缺陷；为了发现横向缺陷，常采用以下三种方式探测。
①在已磨平的焊缝及热影响区表面以一种(或两种)K 值探头用依次波在焊缝两面做正、反面两个方向的全面扫查，如图 7.7(a)。
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②用一种(或两种)K 值探头的一次波在焊缝两面双侧作斜平行探测。声束轴线与焊缝中心线夹角小于 1O°，如图 7.7(b)。
③对于电渣焊中的人字形横裂，可用 K1 探头在 45°方向以一次波在焊缝两面双侧进行探
测，如图 7.6(c)。
二、扫描速度(时基线比例)的调节
第四章中介绍了三种调节扭描速发的方法，即声程法、水平法和深度法。在用 K值探头探伤焊缝时，最常用的是后两种。当板厚小于
20mm 时，常用水平法。当板厚大雨 20mm 时，常用深度法。声程法多用于非 K 值探头。
1.声程法
声程法是使示波屏水平刻度值直接显示反射体实际声程。焊缝探伤中常用 CSK 一 IA,IIW2 和半圆试块来调整．具体方法见第四章第四节。
2.水平法
该方法是使示波屏水平刻度值直接显示反射体的求平投影距离，焊缝探伤书常用 CSK—ⅢA、CSK--IA、RB、CSK—IA、半圆试块等来调整。
下面介绍利用 CSK—ⅢA试块来调整扫描速度的方法。其他试块的调整方法见第四章第四节。
(1)CSK 一ⅢA 试块横孔反射法：该方法是利用 CSK 一ⅢA 试块上，不同距离的 φ1×6 两短横孔来调整时间扫描线，如图 7.8。为了减少误
差，其中 A孔应在近场区外，B 孔接近最大声程。凋整方法如下：
①测出探头的入射点和 K 值。
②把示波屏上的始脉冲先左移约 10mm。
③探头对准横孔 A，找到最高回波 A，量出水平距 l1、调[微调]使 A 波前沿对准水平刻度 l2，并作好标记(可用仪器上的标距点标出)。
④后移探头，找到 B 孔最高回波 B，量出水平距离 l2。若 B 波的读数 Y 与 l2 不符，应算出二者差值 X
X=l2-Y
(7.5)
若 X 为正值应将 B 波向大读数移动，当 B、A 两孔深度比为 2 时，顺时针转动[微调]，将 B 波调至 Y-P2X。若 X 为负值。应将 B 波向小读
数移动至 y一 2X。
⑤用[脉冲移位]旋钮将B波调至l2，再前移探头，找到A波，若A波正对l1，这时水平 1:l就调好了。若A波不是正对l1，则应利用A、B波反
复调至与读数相符。
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例如，已知A孔l1=40mm,B孔l2=80mm。按水平 1:l调整扫描速度的方法如下：先将A孔最高回波A调至 40 处。若这时B孔最高回波B读数
Y=78。则X=80-78=2，那么转动[微调]使B波移至B2处，然后用[脉冲移位]将B波移回到 80 处，再看A波是否对准 40；若A波正对 40，则水平 1:1 调
整完毕。如果要求精确应扣除横孔半径对应的水平距离。
(2)CSK 一ⅢA 试块边角反射法；该方法是利用试块上边角和下边角进行定位的一种方法。调整方法如下：
将探头放在试块上前后移动，找到下边角最大反射波H1，同时量出水平距离l1，如图 7.9，调节仪器使H1 对准水平刻值l1。然后移动
探头找出上边角的最大反射波H2，同对量出水平距l2，调节仪器使H2对准水平刻度l2。注意要反复调节几次，直至H1对准l1的同时H2对准l2。
3.深度法
此方法是使示波屏水平刻度值直接显示反射体的垂直深度。焊缝探伤中常用 CSK 一ⅢA、CSK 一 IA、CSK 一 IA、RB 和半圆试块等来调
整。下面介绍利用 CSK—ⅢA 来调整的方法，其他试块法见第四章第四节。
探头分别对准A、B两横孔，如图 7.8 所示。反复调节[脉冲移位]和[微调]，使两孔的最高回波分别对准水平刻度d1、d2即可。如果要求精确，应扣
除横孔半径对应的深度值。
三、距离——波幅曲线的绘制与应用
缺陷波高与缺陷大小及距离有关，大小相同的缺陷由于距离不同，回波高度也不相同。描述某一确定反射体回波高度随距离变化的关
系曲线称为距离——波幅曲线。它是 AVG 曲线的特例。
距离——波幅曲线由定量线、判定线和评顶线组成，如图 7.10 所示：评定线和定量线之间(包括评定线)称为 I 区，定量线与钱判废线之间(包括
定量线)称为Ⅱ区，判废线及其以上区域称为Ⅲ区。不同板厚范围的距离——波幅曲线的灵敏度见表 7.2。
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距离——波幅曲线有两种形式。一种是波幅用 dB 值表示作为纵坐标，距离为横坐标。称为距离——dB 曲线。另一种是波幅用毫米(或%)表示作为
纵坐标，距离为横坐标，实际探伤中将其绘在示波面板上，称为面板曲线。
距离一一波幅曲线与实用 AVG 曲线一样可以实测得到，也可由理论公式或通用 AVG 曲线得到，但三倍近场区内只能实测得到。由于实际探伤中经
常是利用试块实测得到的，因此这里仅以 CSK 一ⅢA 试块为例介绍距离——波幅曲线的绘制方法及其应用。
1.距离——dB 曲线(设板厚 T=30mm)
(1)距离——dB 曲线的绘制
1 测定探头的入射点和 K值，并根据板厚按水平或深度调节扫描速度，一般为 1:1，这里按深度 1:1 调节
②探头置于 CSK—ⅢA 试块上，衰减 48dB(假定)，调[增益]使深度为 10mm 的φ1×6 孔的最高回波达基准 60%高，记下这时[衰减器]读数和孔深。
然后分别探测不同深度的 φ1×6 孔，[增益]不动，用[衰减器]将各孔的最高回波调至 60%高，记下相应的 dB 值和孔深填入表 7.3。并将板厚 T=30mm
对应的定量线、判废线和评定线的 dB 值填入表中(实际探伤中，只要测到 60mm 孔深即可。
③利用表 7.3 中所列数据，以孔深为横坐标，以 dB 值为纵坐标，在坐标纸上描点绘出定量线、判废线和评定线；标出 I区、Ⅱ区和Ⅲ区，并注明
所用探头的频率，晶片尺寸和 K 值，如图 7.11。
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④用深度不同的两孔校验距离一波幅曲线，若不相符，应重测。
(2)距离——dB 曲线的应用
①了解反射体波高与距离之间的对应关系。
②调整探伤灵敏度：标准要求焊缝探伤灵敏度不低于评定线。这里 T=300mm，评定线为 φ1×6－9dB，二次波探伤最大深度为 60mm。由距
离一一波幅曲线可知测长灵敏度为 29dB，因此将[衰减器]打到 29dB 时灵敏度就调好了。若考虑耦合补偿 3dB，那么灵敏度为 29dB。实际探伤过
程中还应定期利用某一深度的孔来铰正探伤灵敏度。例如 d=40mm 的 φ1×6 孔回波是否为 44dB。
③比较缺陷大小：例如，探伤中发现两缺陷，缺陷 1＃：df1=30mm，波高为 45dB；缺陷 2
＃：df2=50mm，波高为 40dB，试比较二者的大小。
由距离——波幅曲线可知，d=30mm，φl×6 波高为 47dB，所以缺陷 1＃当量为φ1×6+45-47=φl×6 一 2dB。d=50mm，φl×6 波高为
4ldB，所以缺陷 2＃当量为φ1×6+40-41=φ1×6－1dB。不难看蹬缺陷l
＃小于缺陷 2
＃。
④确定缺陷所处区域；例如探伤中发现一缺陷df1=20mm,波高为 45dB，缺陷 1＃60mm，波高为 40dB，由距离——波幅曲线可知，d=20mm，定量线为
46dB，缺陷l＃波高为 45dB(＜46dB)，在定量线以下，即I区，故不必测长。d=60mm，定量线为 35dB，缺陷 2
＃波高为 40dB(＞35dB)，在定量线以上。
即Ⅱ区，应测定缺陷长度。
2.面板曲线(设板厚 T=30mm)
实际探伤中，使用距离——dB 曲线比较麻烦，而面板曲线使用方便，可根据缺陷波高直接确定缺陷当量和区域。目前国内外应用很广。
(1)面板曲线的绘制
①测定探头的入射点和 K 值，根据板厚按深度或水平调节扫描速度，这里按深度 1:1 调节。
②探头对准 CSK 一ⅢA 试块上深为 10mm 的φ1×6 横孔找到最高回波，调至满幅度的 100%(但不饱和)，在面板上标记波蜂对应的点①，并
记下此时的 dB 值 N(假定 N=30dB)。
③固定[增益]和[衰减器]，分别探测深度为 20、30、40．50、60mm 的 φ1×6 横孔，找到最高回波，并在面板上标记相应波蜂对应的点②、
③、④、⑤、⑥，然后连接点 1、②、③、④、⑤、⑥得到一条 φl×6的参考曲线，这就是面板曲线。如图 7．12 所示。
(2)面板曲线的应用
①灵敏度的调节：若工件厚度在 15～46mm 范围内，只要在 N=30dB 的基础上再提高 9dB，即[衰减器]读数为 21dB，这时灵敏度就调好了。
如果考虑补偿，应再提高需补偿的 dB 数。设补偿 5dB，则[衰减器]读数为 16dB 即可。
②确定缺陷区域：探伤时若缺陷波高低于参考线。则说明缺陷波低于评定线，可以不予考虑。若缺陷波高于参考线．则用[衰减器]将缺陷
波调至参考线。根据衰减的 dB 值求出缺陷的当量和区域。例如：
+4dB，则缺陷当量为 φ1×6—9+4＝4φ1×6－5dB，在 I 区。
+8dB，则缺陷当量为 φl×6—9+8＝φ1×6－1dB，在Ⅱ区。
+l6dB，则缺陷当量为 φl×6－9+16＝φ1×6+7dB，在Ⅲ区。
应用上述面板曲线时，只要记住+6dB 和+14dB 即可。+6dB 表示缺陷达定量线，注意测长。+14dB 表示缺陷达到判废线，应判废。
目前有些地方将判废线、定量线、评定线都绘在示波屏面板上使用更为方便。不过这时要
求仪器的动态范围较大，垂直线性更好一些。
四、声能损失差的测定
在焊缝探伤中，试块与工件上相同反射体的回波往往不同，其原因是二者声能传输损失存在差异：①二者表面粗糙度不同、曲率不同
引起的表面耦合损失不同。②二者材质不同引起的材质衰减不同。③二者底面状况不同引起的底面反射损失不同(二次波探伤)。实际探伤中．当
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用试块调灵敏度对工件进行探伤时，为了保证在工件中发现规定大小的缺陷，对测定试块与工件声能传输损失差，然后进行适当的补偿。下面介
绍测定声能传输损失的几种方法。
1．薄板焊缝声能损失差的测定
制作与被检工件材质相同或榴近、厚度相同的平面型试板，其上下表面光洁度与 CSK 一ⅢA 试块相同，如图 7.13。用同型号两个斜探
头沿探伤方向置于工件上(不通过焊缝)。探头间距为 3P(三次波探伤)，作一发一收测试，使其最大穿透波幅为示波屏上 3 格高。
在同样条件下，用与上述相同的方法，将两探头置于平面型试板上 3P 处，调节[衰减器]，使其最大穿透波幅也为 3 格高，此时工件与试板的衰减
dB 差，即为薄板焊缝的声能损失差。不难看出，这样测得的声能损失包括了表面祸合损失差、底面反射损失差和材质衰减损失差。这种方法是
JBll52—81 标准推荐的方法，适用 J 试板与工件材质相同或相近，厚度相同的薄板。
2.中厚板焊缝声能损失差的测定
(1)试板与工件材质厚度相同：作平面型试板，A 面粗糙度与被检工件相同，B 面粗糙度与 CSK 一ⅢA试块相同，试板材质、厚度与工件相
同，见图 7.14。
用同型号的两个斜探头沿探伤方向置于焊缝两侧的探伤面上，作一发一收测试，使其最大穿透波幅为 3 格高。在同样条件下，用与
上述相同的方法，将探头置于平面型试板 B 面上，调节[衰减器]，使其最大穿透波幅也为 3 格高。此时工件探测面与试板的衰减 dB 差，即为上表
面耦合声能损失差，见图 7.14(a)。
重复上述步骤，按图 7.14(b)测出被检工件(不通过焊缝)与平面型试板 A 面的衰减 dB 差。因探伤时声束两次触及下表面，取其 dB 差的两
倍，即为下表面反射声能损失差。
上、下表面声能损失差之和，即为反射法探伤声能损失差。同样这里测得的声能损失差包括了表面耦合损失差、材质衰减损失差和底面反
射损失差。这种方法也是 JBll52—81 标准推荐的方法，适用于试板与工件材质相同或相近。厚度相同的中厚板。
(2)试板与工件材质、厚度不同；当试板与工件材质、厚度平同时，需要采用如下方法来测试声能传输损失差。(参阅 JB4730—94 附录 L)
①材质衰减系数的测试：制作与工件材质相同或相近、厚度为 40mm表面粗糙度与对比试块相同的试板，仪器按深度 1:1 调节比例。如图 7.15 所
示，将两只相同的斜探头置于试板上，作一发一收测试，分别测出两入射点为 1P时的波幅[H]1dB和为 2P时的波幅l[H]2dB，则材质衰减系数a为：
（7.6）
式中 [H]1——一两入射点间距为 1P时底面反射波幅的dB值；
[H]2——两入射点间距为 2P时底面反射波幅的dB值；
β——探头的折射角；
10
2 表面耦合和底面反射损失差的测试，仪器按深度 1:l调节比例，将两只相同的斜探头置于如图 7.16(a)所示的对比试块上(如CSK—ⅡA试块)，作
一发一收测试，测出两入射点间距为 1P时底面反射波幅[H]1dB。将两探头移至如图 7.16(b)所示的工件上，测出间距为 1P时的底面反射波幅[H]2dB，
则表面耦合与底面反射损失差△1为：
（7.7）式中 [H]1——对比试块上 1 倍跨距(1P)时的波幅dB值；
[H]2——工件上 1 倍跨距(1P)时的波幅dB值；
△2——工件与试块因声程不同引起的 散衰减dB差；
△3工件与试块因衰减系数和声程不同引起的dB差；
X1——对比试块上的声程；
X2工件上的声程；
a1——对比试块上的材质衰减系数；
a2——工件上的材质衰减系数。
实际探伤工件厚度与试块不同的中厚板焊缝时，工件与试块的声能传输损失差应为表面耦合底面反射损失差△1、厚度不同引起的扩散衰减损失差
△2与材质衰减少不同引起的损失差△3之和，即△=△1+△2+△3。当工件与试块表面粗糙度及曲率相差不大时，二者声程传输根失差为△=△2+△2。
当工件与试块材质衰减均较小(a＜0.01dB/mm)时，材质衰减损失差△3可以不计，这时二者的声能传输损失差为△=△1+△2。
此外还可利用第四章第三节介绍的方法来测试声能传输损失差
五、扫查方式
在焊缝探伤中，扫查方式有多种，常用的扫查方式有以下几种。
(l)锯齿形扫查：如图 7.17，探头沿锯齿形路线进行扫查。扫查时，探头要作 10°～15°转动，这是为了发现与焊缝倾斜的缺陷。此外，
每次前进齿距 d 不得超过探头晶片直径。这是因为间距太大，会造成漏检。
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(2)左右扫查与前后扫查：如图 7.18，当用锯齿形扫查发现缺陷时，可用左右扫查和前后扫查找到回波的最大值，用左右扫查来确定缺陷
沿焊缝方向的长度；用前后扫查来确定缺陷的水平距离或深度。
(3)转角扫查：如图 7.18，利用它可以推断缺陷的方向。
(4)环绕扫查；如图 7.18，它可用于推断缺陷的形状。环绕扫查时，回波高度几乎不变，则可判断为点状缺陷。
(5)平行或斜平行扫查；为了检验焊缝或热影响区的横向缺陷，对于磨平的犀缝可将斜探头直接放在焊缝上作平行移动；对于有加强层的
焊缝可在焊缝两侧边缘，使探头与焊缝成一定夹角(10°～45°)作平行或斜平行移动，如图 7.19，但灵敏度要适当提高。
(6)串列式扫查：在厚板焊缝探伤中，与探伤两垂直的内部未焊透、未熔合等缺陷用单位斜探头很难探出。一般采用两种探头探伤，即小
K 值探头和大 K 值探头。有时还要采用串列式扫查才能发现缺陷，如图 7.20。但是要注意，这种方式法会有探测不到的区域(常称死区)。对于死
区，可以用单斜探头捺测。
六、缺陷位置的测定
探伤中发现缺陷波以后，应根据示波屏上缺陷波的位置来确定缺陷在实际焊缝中的位置。缺陷定位方法分为声程定位法、水平定位法
和深度定位法三种，参见图 4.19。
1.声程定位法
当仪器按声程 1:n 调节扫描速度时，应采用声程定位法来确定缺陷的位置。
用一次波探伤发现缺陷时
用二次波探伤发现缺陷时
式中 χf—缺陷的横波声程；
τf——缺陷波前沿所对的刻度值；
β——探头的折射角；
T——板厚；
lf—缺陷的水平距离；
df—缺陷至探测面的深度。
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例如用 β=40°的探头探测 T=30mm 的对接焊缝，仪器按声程 1:l 调节扫描速度，探伤中在示波屏水平刻度 60 处出现一缺陷波，求此缺陷
在焊缝中的位置。
解：由已知得一、二次波的声程为
可见此缺陷是二次波发现的，因此有
答：此缺陷的水平距离为 38.6mm，深度为 14mm。
2.水平定位法
当仪器按水平 1:n 调节扫描速度时，应采用水平定位法来确定缺陷的位置。若仪器按水平 1:l 调节扫描速度，那么示波屏上缺陷波前沿所
对的水平刻度值 τf 就是缺陷的水平距离 lf。
用一次波探伤发现缺陷时
lf=nτf
（7.12）
df=lf/K
（7.13）
用二次波探份发现缺陷时
lf=nτf
(7.14)
df=2T-lf/K
(7.15)式中 K——探头的 K 值．K—τgβ。
例如用K2探头探伤T=15mm的对接焊缝，仪器按水平 1:l调节扫描速度，探伤中示波
屏上水平刻度 50 处发现一缺陷波，求此缺陷的位置。
解：由已知可得一、二次波的水距离为
可见此缺陷是二次波发现的，它的水平距离和深度分别为
3.深度定位法
当仪器按深度 1:n 调节扫描速度时，应采用深度定位法来确定缺陷的位置。若仪器按深度 l:1 调节扫描速度，示波屏上缺陷波前沿所对的水平
刻度值为 τf
用一次波探伤发现缺陷时
df=nτf
(7.16)
lf=Kdf
(7.17)
用二次波探伤发现缺陷时
13
df=2T-
nτf (7.18)
lf=K
nτf (7.19)
例如用K2探头探伤T=40mm的对接焊缝，仪器按深度 1:1 调节扫描速度，探伤中在示
波屏水平刻度 30 和 60 处各出现一个缺陷波，求这两个缺陷的位置。
解：由已知可知，tf2=30＜T=40，说明F1是一次波发现的。F1的深度和水平距离分别为
又由已知可知，40＜tf1=60＜80，说明F2是二次波发现的。F2的深度和水平距离分别为
又如用K1探头探伤T=40mm，C′2=4100m/s的对接焊缝，仪器在CSK—IA试块上按
深度 l:1 调节扫描速度，探伤中在示波屏水平刻度 40 处出现一缺陷波，求此缺陷在焊缝中的
位置．(试块 C2=3230m/s)。
解：①由于工件声速的改变，探头的 K值将发生变化。设试块中折射角为 β，工件中折射角
为 β′。
②由于工件声速的改变，扫描速度也发生变化，工件中实际扫描速度为：
③缺陷的深度
df=40×0.791=31.6(mm)
④缺陷的水平距离
关于筒体纵缝探伤定位问题参见第四章第五节中周向探伤定位方法。
七、缺陷大小的测定
1．缺陷幅度与指示长度的测定
探伤中发现位于定量线或定量线以上的缺陷要测定缺陷波的幅度和指示长度。
缺陷幅度的测定：首先找到缺陷最高回波，测出缺陷波达基准波高时的 dB 值．然后确定该缺陷波所在的区域。
缺陷指示长度的测定：JBl152 一 81 与 JB4730—94 标准规定：当缺陷波只有一个高点时，用 6dB 法测其指示长度。当缺陷波有多个高点，
且端部波高位于 I 区时，用端点 6dB 法测其指示长度(GBl1345 一 89 标准规定用端点峰值法测其指示长度)。当缺陷波位于 I 区，如有必要，可用
评定线作为绝对灵敏度测其指示长度。
2.缺陷长度的计量
(1)当焊缝中存在两个或两个以上的相邻缺陷时，要计量缺陷的总长。
JB1152 一 81 与 GBl1345 一 89 标准规定：当相邻两缺陷间距≤8mm 时，以两缺陷指示长度之和作为一缺陷的指示长度(不含间距)。
JB4730 一 94 标准规定：当相邻两缺陷间距＜较小缺陷长度时，以两缺陷指示长度之和作一个缺陷的指示长度(不含间距)。
(2)缺陷指长度小于 1Omm 者，按 5mm 计。
下面举例说明缺陷波当量和所在区域的确定方法。
例如用K2探头探测T=40mm的焊缝。仪器按深度l:1 调节，试块衰减不计，工件衰减系数a=0. O1dB／mm(单程)。二者耦合差为 3dB，在CSK一ⅢA试
块上测得不同深度处φl×6 的dB值如下：
(1)如何利用 CSK—ⅢA 试块上 d=40 处的φ1×6 来调节探伤灵敏度?
14
(2)探伤时在τf=40 处发现一缺陷，其回波高达基准高时衰减器读数为 25dB。求该缺陷
的当量和区域。
解：(l)调灵敏度(二次波探伤)
①需要增益的总 dB 值
α.CSK—ⅢA 试块深度 40 与 80 处 φ1×6的 dB 差
△1=33-25=8(dB)
b.试块与工件表面耦合差
△2=3dB
c.材质不同因为的 dB 值(K=τgβ=2，β=63.4°)
d.灵敏度要求：φ1×6-9dB
△ t=9dB
∴需要增益的总 dB 值为
△=△1+△2+△3+△4
=8+3+4+9=24dB
②调节方法
探头对准 CSK 一ⅢA 试块上 d=40 处 φl×6，衰减 33dB，调[增益]使 φl×6 回波达 60％高，然后用[衰减器]增益 24dB(即去掉 24dB，保留 9dB)
即可，这时二次波探伤灵敏度就调好了。即这时工件中 80ram 深处比 φl×6低 9dB 的缺陷回波正好达 60％高。
(2)缺陷的当量和区域
八、焊缝质量评级
缺陷的大小测定以后，要根据缺陷的当量和指示长度结合有关标准的规定评定焊缝的质量级别。
JB4730 一 94 标准将焊缝质置级别分为 I、Ⅱ、Ⅲ等三级，其中 I 级质量最高，Ⅲ级质量最低。具体分级规定如下。
(1)焊缝中不允许存在以下缺陷：
①反射波幅位于Ⅲ区者。
②检验人员判定为裂纹等危害性缺陷者。
(2)位于 I 区的缺陷按表 7.4 评定焊缝的质量级别。
(3)位于 I 区的非危害性缺陷评为 I级。
JBll52--81 标准关于单个缺陷长度评级与 JB4730—94 标准中 T=8～120 的情况相同，关于多个缺陷累计长度评级与 JB4730—94 有所不同，评见
表 7.4。
GBll345--89 标准将焊缝质量分为 I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等四级，其中 I 级质量最高，Ⅳ级质量最低。具体分级规定如下。
(1)Ⅳ级焊缝：存在以下缺陷时评为Ⅳ级。
①反射波高位于Ⅲ区的缺陷者。
②反射波超过评定线，检验人员判为裂纹等危害性缺陷者。
③位于Ⅱ区的缺陷指示长度超过表 7.4 中Ⅲ级者。
(2)I、Ⅱ、Ⅲ、级焊缝：
①位于Ⅱ区的缺陷按表 7.5 评定起其级别。
15
②位于 I 区的非危害性缺陷评为 I级。
下面举例说明焊缝质量级别的评定方法。
例 1 探伤 T=45mm 的对接焊缝，发现波幅为 φl×6＋2dB 指示长度为 9mm 的条状缺陷三个，其间距均为 7mm，试据 JBll52—81 标准评定该焊缝质
量级别。
解：(1)缺陷所处区域
T=45mm，定量线为 φl×6－3dB，判废线为 φ1×6＋5dB，该缺陷当量为 φ1×6＋2dB，位于 I 区。应据缺陷指示长度评级。
(2)焊缝质量级别评定
由已知得 T／3=45／3=15mm，2T／3=30mm，标准规定间距 a＜8mm 时，以缺陷之和作为单个缺陷。这里 a＜Smm，因此缺陷总长为
Lf=9×3=27mm＜2T／3
∴该焊缝质量级别为Ⅱ级。
例 2 探伤 T=90mm 的对接焊缝，在 150mm 长度范围内发现间距 a＞8mm 的以下条状缺陷：φ2×40＋1dB 长 25mm 一个，φ2×40—5dB 长 8mm 三个，
φ2×40-12dB 长 5mm 二个，试据 JBll52-81 标准评定该焊缝质量级别。
解：(1)缺陷所处区域
T=90mm，定量线为 φ2×40 一 8dB，判废线为 φ2×40＋2dB
缺陷 φ2×40＋1dB：25mm，一个，位于Ⅱ区，计长。
缺陷 φ2×40—5dB：8mm，三个，位于Ⅱ区．计长。
缺陷 φ2×40 一 12dB：5mm，二个，位于 I 区，不计长。
(2)焊缝质量级别评定
由己知得 T／3=90／3=30mm，2T／3=60mm，各缺陷间距 a＞8mm。标准规定 a＞8mm 时，长度小于 10mm 者按 5mm 计，大于或等于 10mm 者。接实际指
示长度计。因此缺陷总长为
Lf=5×3＋25=40mm＜2T/3(最大为 40mm)
∴该焊缝质量评为Ⅱ级。
例 3 探伤 T=40mm 对接焊缝，发现一个缺陷，其当量为 φ2×一 2dB，长为 10mm，试评定该焊缝的质量级别。
解：T=40mm，定量线为 φ2×40-12dB，判废线为φ2×40-4dB，该缺陷当量为 φ×40—2dB。
∴该缺陷位于Ⅲ区，此焊缝判废，需要返修。
第三节 管座角焊缝和 T 型焊缝探伤
一、管座角焊缝探伤
1.结构特点与探伤方法
管座角焊缝的结构型式有插入式和安放式两种。
插入式管座角焊缝是接管插入容器筒件内焊接而成，如图 7.21 所示，可采用以下几种方式探测。
16
(1)采用直探头在接管内壁进行探测，如图中探头位置 l。
(2)采用斜探头在容器简体外壁利用一、二次波进行探测，如图中探头位置 2。
(3)采用斜探头在接管内壁利用一次波探
测，如图中探头位置 3。也可在接管外壁利用二次波探测，但后者灵敏度较低。
安放式管座角焊缝是接管安放在容器简体
上焊接而成，如图 7.22 所示。可采用以下几种方式探测。
(1)采用直探头在容器筒体内壁进行探测，如图中探头位置 1。
(2)采用斜探头在接管外壁利用二次波进行探测，如图中探头位置 2。
(3)采用斜探头在接管内壁利用一次波进行探测，如图中探头位置 3。
由于管座角焊缝中。危害最大的缺陷是未熔合和裂纹等纵向缺陷(沿焊缝方向)因此一般以纵波直探头探测为主。对于直探头扫查不到的区域，如
安放式焊缝根部，需要另加斜探头进行探测。此外，凡产品制造技术条件中规定要探测焊缝横向缺陷的插入式管座角焊缝，应将容器筒体内壁加
工平，利用大 K 值探头在简体内壁沿焊缝方向进行正反两个方向的探测，如图 7.23 所示
2．探测条件的选择
(1)探头：在管座角焊缝探伤中，探测频率为 2.5～5.OMHz．采用单晶直探头或双晶直探头探测时，由于容器筒体或接管表面为曲面。探头表面为
平面，二者接触面小．耦合不良。为了实现较好的耦合，探头的尺寸不宜过大。一般推荐探头与工件接触面尺寸 W＜2√ R，式中 R 为探测面曲率
半径。
采用斜探头探测时，探头与工件接触耐尺寸应满足以下要求：
17
(7.20)
式中 a——斜探头接触面长度(周向探测)；
b——斜探头接触面宽度(轴向探测)：
D——探测面曲面直径。
(2)耦合剂：管座角焊缝探伤中，常用的耦合剂有机油、化学浆糊等。探测面应打磨使之平整光洁，表面粗糙度 Ra≤6.3μm。
(3)试块：直探头探伤用试块如图 7.24 所示，试块中 S、b 见表 7.6。
表面粗糙度同工件。该试块用于调整探伤灵敏度和对缺陷定量。
斜探头探伤用试块同平板对接焊缝探伤。
3.仪器的调整
(1)时基线比例调整：直探头探测时，可利用工件上或试块上已知尺寸的底面来调整。斜探头探测时，可利用 CSK—ⅠA或 IIW 2 试块按声
程调整仪时基线比例，使最大探测声程位于仪器时基线后半部分。
(2)灵敏度调整：直探头探伤时，常利用工件的圆柱曲底面的底波来调节。具体调整方法同锻件探伤。比外也可利用图 7.24 所示的曲面平
底孔试块来调整。直探头探伤灵敏度要求不低于 φ2 平底孔。
斜探头探伤时，按平板对接焊缝探伤中的方法调整。
4.距离——波幅曲线
直探头探伤时，平底孔距离——波幅曲线可在 CS—l 或 CS 一 2 试块上测试。距离——波幅曲线的灵敏度按表 7.7 确定。
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由上表可知，JB4730—94标准的评定线、定量线灵敏度与GBll345—89标准 B级检验相同。JB3144—82标准的定量线、判废线灵敏度同JB4730—94，
评定线灵敏度高于 JB4730 一 94 标准。
∵同距离处 φ3 与 φ2 平底孔的回波 dB 差为
∴JB4730—94 标准中评定线灵敏度 φ2 与 φ3 相当。而 JB3144—82 标准评定线灵敏度为 φ3—6dB。可见 JB3144—82 标准评定线灵敏度高于
JB4730—94 标准。
采用斜探头探伤时，距离—波幅曲线的测试同平板对接焊缝。
5.缺陷的测定
探伤过程中发现超过定量线的缺陷时，要测定缺陷的位置，当量大小和指示长度。
缺陷当量大小：直探头探伤时，可用当量计算法或试块比较法来确定。斜探头探伤时，按平板对接焊缝方法处理。
缺陷指示长度：当缺陷反射波只有一个高点时，用半波高度法测长。当缺陷反射波有多个高点时，用端点半波高度法或端点峰值法测长。
同深度的两个相邻缺陷间距小于其中较小者时作为同一缺陷处理，以各缺陷指示长度之和作为该缺陷的指示长度，若间距大于较小者时，则分别
计算其长度。
6.质量验收
JB3144—82 标准规定按以下原则评定管座角焊缝质量。
(l)不允许存在下列缺陷
①缺陷反射当量超过或达到判废灵敏度时。
②缺陷反射当量超过或达到定量灵敏度，并且纵向缺陷指示长度 Lf≥T／3。且最小可为 10mm，世最大不超过 30mm。横向缺陷指示长度 Lf≥15mm。
③危险性缺陷，如未熔合、裂纹等。
(2)以下缺陷不予返修，但应记录
1 缺陷反射当量超过定量灵敏度但低于判废灵敏度，且指示长度小于判废长度(指示长度小于 lOmm 者不计)者。
2 缺陷反射当量超过测长灵敏度但低于定量灵敏度，而指示长度大于或等于判废长度者。
对可疑信号建议使用其他手段及探伤方法验证，并进行综合分析。
对于不允许存在的缺陷应予返修，返修后复探的部位应为补焊部位向两端各延伸 50mm。
JB4770—94、GBll345—89 标准规定管座角焊缝质量评定方法同平板对接焊缝。
二、管节点焊缝探伤
1.管节点焊缝的结构与探伤方法
管节点焊缝的结构型式有多种 t 归结起来基本型式有 T 型、Y 型和 K 型等三种，如图 7.25 所示。其中 T 型是 Y 型的特例，即主支管轴线夹角 A＝
90°的 Y 型。K 型可视为两个 Y 型的组合。因此下面以 Y 型管节点焊缝为例来说明管节点焊缝的一般探伤方法。
Y 型管节点焊缝如图 7.26(a)所示，由主支管组成。工程上一般主管直径 D1＝600～200mm，壁厚 t1＝18～80mm。支管直径 D2＝400～900mm，壁厚
t2＝12～60mm。主支管夹角 θ＝20°～90°。
19
Y 型管节点焊缝结构不规则，主支管曲率半径小，坡口开在支管上，用手工焊接而成，如图 7.26(b)焊缝内的缺陷有一定的规律性，统计数据表明，
70％的缺陷结构出现在支管侧焊缝熔合区，且大多出现在焊缝根部及中部。因此一般以横波斜探头从支管上进行探伤为主，必要时可从主管上作
辅助探伤。探伤时探头始终尽可能与焊缝保持垂直。
2.探测条件的选择
(1)探头：由于管节点焊缝的主支管直径较小，探测面曲率较大，因此探头的尺寸小一点好，以便改善耦合效果。常用 10×10、8×12、8×8等几
种晶片尺寸。又由于不同探测位置的戴面曲率半径不同，如图 7.26(b)所示，所以探头斜楔不要修成与支管表面相吻合的曲面。
实践证明，在 y 型管节点焊缝探伤中，采用折射角 β=45°、60°、70°的斜探头较好，其中 β=70°的斜探头缺陷检出率最高。
管节点焊缝的主支管材质晶粒细小，为了提高探伤灵敏度和分辨力．宜选用较高的频率，一般为 5MHz。
目前实际探伤中常用的探头有：5PlO×lOK2.5(2.0，1.5)，5P8×8A70(60，45)，5P8×12A70(60，45)等。
(2)试块：Y型管节点焊缝探伤中，采用的试块有如图 7.27 所示的对比试块和如图 7.28
所示的模拟试块。对比试块上加工有 1.6×1.6 的槽型人工缺陷，用于调整探伤灵敏度和测试距离——波幅曲线。模拟试块材质、曲率半径、壁厚
同工件，试块上加工有 2 一 φ4×4的柱孔、2 一 φ2×40 横孔和 1.6×1.6 的方槽。用于调节探伤灵敏度、时基线比例和测试距离——波幅曲线。
(3)耦合剂：Y型管节点焊缝探伤中，一般采用粘度较大的耦合剂，如黄油、浆糊，20＃航空滑油等。因为这里的探测面大多是倾斜式，耦合荆粘度
低，易流失，对探伤不利。
3.仪器的调整
(1)时基线比例调整：在 y 型管节点焊缝探伤中。一般采用声程法调节仪器的时基线比例，不用深度法或水平法调整。因为声程法定位较方便。按
声程法调节时，要事先大致确定探测范围，一般按 1.5 倍跨距声程在 CSK—IA 试块或其它试块上调整。
(2)灵敏度调整：Y 型管节点焊缝探伤前，常利用对比试块或模拟试块来测试距离——波幅曲线，如图 7.29 所示。
20
探伤基准灵敏度：探头置于 0.5S′处，将 1.6×1.6 方槽回波调至 100％即可。扫查灵敏度可在基准灵敏度的基础上再提高 6dB。当试块与工件存
在耦合差时，要适当进行补偿。
4.缺陷的测定与判别
探头在支管上扫查的方式与平板对接焊缝类似，主要有锯齿形、前后、左右、环绕、转角扫查等。扫查时。波束轴线要垂直焊缝，相邻两次扫查
要有 10%的重叠，扫查速度不大于 150mm/s。
扫查过程中发现缺陷后，要测定缺陷的位
置、当量大小和指示长度。缺陷位量常用作图法
确定。缺陷指示长度可用 6dB 法、20dB 法或端点峰值法测定。然后根据有关标准评定焊缝的级别，判别焊缝是否合格。
在管节点焊缝探伤中，常出现一些伪缺陷信号干扰对缺陷的判别。如图 7.30 所示的主管底波，图 7.31 所示的根部反射回波等。
此外，在 Y型管节点焊缝探伤中，存在探测布道的“死区”，如图 7.32 所示。 “死区”的大小与探头的折射角有关。折射角增大，“死区”1
区变小 2 区变大。采用不同折射角探头探伤或从主管上进行辅助探伤可以减少“死区”。
三、T 型焊缝探伤
1.T 型焊缝结构及探伤方法
T 型焊缝由翼板和腹板焊接而成，坡口开在腹板上，如图 7.33 所示。
对于 T 型焊缝常采用以下方式进行探伤。
21
(1)采用直探头在箕板上是进行探测，如图中探头位置 1，用于探测 T 型焊缝中腹板与翼板间束焊透或翼板侧焊缝下层状撕裂等缺陷。
(2)采用斜探头在腹板上利用一、二次波，进行探测，如图中探头位置 2。此方法与平板对接焊缝探伤方法相似。
(3)采用斜探头在翼板外侧或内侧进行探测，如图中探头位置 3。探头于外侧时利用一次波探测，探头于内侧时利用二次波探测。比较而
言，外侧一次波探测灵敏度高，定位方便。不但可以检测纵向缺陷，而且可以检测横向缺陷。不足之处在于外侧看不到焊缝，探测前要先测定并
标出焊缝的位置。
对于图 7.34 所示的角接接头，探测方法与 T 型接头类似，可采用直探头从端面探测，也可采用斜探头从腹板两面进行探测。
2.探测条件的选择
(1)探头：采用直探头探伤时，探头的频率为 2.5MHz，探头的晶片尺寸不宜过大。因为翼板厚度有限，晶片尺寸小，可以减少近场区长度。常用
的直探头有 2.5P10z，2.5P14z 等。
采用斜探头探伤时，斜探头的频率为 2.5～5.0MHz。在腹板上探伤的探头折射角根据腹板厚度来选择，见表 7.8。扳厚较小时，选用大 K 值探头探
伤，目的在于避免近场区探伤。
表 7.8 腹板厚度与折射角
翼板外侧探伤，常用斜探头的折射角为 45°。探伤角接接头的斜探头的折射角一般也为 45°。
(2)耦合剂：T 型焊缝探伤中，常用的耦合剂有机油、浆糊等。
3.仪器的调整
(1)时基线比例调整；直探头探伤时，利用 T 型焊缝的翼板或试块调整。斜探头探伤时，调整方法同平板对接焊缝。
(2)灵敏度调整：直探头探伤时，利用翼板底波或平底孔试块调整灵敏度。灵敏度要求同管座角焊缝。斜探头探伤时，按平板对接焊缝的方法调节。
4.扫查探测
(1)确定焊缝的位置：在丁型焊缝外侧探伤时，焊缝位置不可见，探伤前要在翼板外侧测定并标出腹板的中心线及焊缝的位置。方法如下：
斜探头在焊缝两侧移动，使焊角反射波在示波屏上同一位置出现．如图 7.35 所示。同时标记两探头前沿的位置和二者的中点，用同样的方法确定
另一中点，则这两个中点的连线就是中心线。然后根据腹板厚度标出焊缝的位置。
22
此外，也可用直探头来确定腹板中心线和焊缝位置。方法与斜探头类似，不同的地方是探头位置由底波下降一半来确定。
(2)扫查方式：直探头探伤时，探头应在焊缝及热影响区内扫查。斜探头探伤时，探头需在焊缝两测作垂直于焊缝的锯齿形扫查，每次移
动的间距不大于晶片直径，同时在移动过程中作 10°～15°转动。
为探测焊缝中的横向缺陷，探头还应沿焊缝中心线进行正反方向的扫查。
5.缺陷的判别
采用直探头探伤时，要注意区分底波与焊缝中未焊透和层状撕裂。发现缺陷后确定缺陷的位置，指示长度和当量大小。
斜探头探伤时．探头在焊缝两侧沿垂直于焊缝方向扫查，焊角反射波强烈。当焊缝中存在缺陷时，缺陷波一般出现在焊角反射波前面，如图 7.36
所示。焊缝中缺陷位置、当量大小和指示
长度的测定方法同平板对接焊缝。焊缝质量分级和验收可参照平板对接焊缝。
第四节 堆焊层超声波探伤
一、堆焊层中常见缺陷
当工件既要求有较高的强度又要求有良好的耐腐蚀性时，往往需要在工件的表面堆焊一层不同的材料，堆焊的材料一般为不锈钢或镍基合
金等。
堆焊层中常见缺陷有以下几种。
(1)堆焊金属中的缺陷，如气孔、夹杂等。
(2)堆焊层与母材(基板)间的未熔合(未结合)，取向基本平行于母材表面。
(3)堆焊层下母材热影响区的再热裂纹，取向基本垂直于母材表面。
二、堆焊层晶体结构特点
奥氏体不锈钢和镍基合金堆焊层凝固过程中没有奥氏体向铁素体转变的相变，在室温下
仍保留铸态奥氏体晶粒。因此晶粒较粗大。超声波衰减较为严重。此外，堆焊层金属在冷却时，
母材方向散热条件好。因此奥氏体晶粒生长取向基本垂直于母材表面。特别是采用带极堆焊工
艺时，柱状晶更为典型，声学性能各向异性明显。对于这种材料，采用纵波直探头探测，声波沿
23
柱状晶方向传播衰减较小。采用横波斜探头探测，散射衰减严重，示波屏上会出现草状回波，信
噪比低。
三、探伤方法
堆焊层中不同部不同性质的缺陷危害不同，探伤要求和方法也不一样。
1.堆焊层内缺陷检测
对于堆焊层内的缺陷，一般采用纵波双晶直探头从堆焊层侧或母材侧进行探测。
探头的频率一般为 2.5MHz，探头面积不超过 325mm2。
利用纵波双晶直探头从堆焊层侧进行探测时，需利用图 7.37 所示试块来调整探伤灵敏
度。这时母材厚度丁至少应为堆焊层厚度的两倍。从母材侧进行探测时，需利用图 7.38 所示
的试块来调整探伤灵敏度，这时试块厚度与母材厚度之差不超过 25mm。试块母材及堆焊层材
质与工件相同或相近，并使用相同的焊接工艺制成。
探头置于 T1 试块堆焊层表面上，移动探头使 φ2 平底孔回波达 80%，以此作为基准灵敏度。
探头在工件堆焊层表面上进行扫查探测，扫查时，双晶探头隔声层应平行于堆焊方向，沿两个互相垂直的方向进行扫查。发现缺陷后用试块比较
法测定缺陷的当量大小，用 6dB 法测定缺陷的指示长度。然后根据有关标准进行评级和验收。
JB4730--94 标准规定堆焊层不允许存在以下缺陷。
①任何裂纹。
②大于 φ4平底孔当量的缺陷。
③小于或等于 φ4 平底孔当量的线状缺陷，其指示长度超过如下规定者：
2≤φ<3，指示长度大于 30；
3≤φ<4，指示长度大于 20。
24
④反射波幅大于 φ1.5～10dB 且长度大于或等于 30mm 的线性缺陷；
⑤反射波幅超过 φ1.5 的缺陷；
2.堆焊层与母材间的未结合缺陷的探测
对于这种缺陷一般采用纵波直探头从母材侧进行探测或采用纵波双晶探头从堆焊层侧进行探测。实际探伤中，一般选择其中一种方法探测即可。
如果对检测结果有怀疑，也可选另一种方法作补充探测。
纵波直探头的频率为 2.0～5.0MHz，探头面积不超过 625mm2。
探测堆焊层与母材间的未结合缺陷，可利用图 7.39 所示的 T 3 试块来调整探伤灵敏度。试块的要求同 T1、T2。
直探头探测时，将探头置于 T3 试块的母材侧表面上，移动探头使 φ10 平底孔回波达 80％，以此作为基准灵敏度。
纵波双晶直探头探测时，将探头置于 T3 试块的堆焊层侧表面上，移动探头使 φlO 平底孔回波达 80％，以此作为基准灵敏度。
直探头探测时，探头在工件母材侧进行扫查探测。纵波双晶直探头探测时，探头在工件堆焊层侧进行扫查探测。发现缺陷后，用 6dB 法测定缺陷
的面积大小。
JB4730—94 标准规定：不允许存在直径大于 25mm 的未结合缺陷。
3.堆焊层下母材热影响区再热裂纹的探测
这种缺陷基本垂直于探测面，危害较大，一般采用纵波双晶直或斜探头从堆焊层侧进行探测，缺陷检出率高。
详细内容，请查阅有关文章，论文
第五节 奥氏体不锈钢焊缝超声波探伤
一、组织特点
奥氏体不锈钢焊缝凝固时未发生相变．室温下仍以铸态柱状奥氏体晶粒存在，这种柱状晶的晶粒粗大，组织不均，具有明显的各向异性，给超声
波探伤带来许多困难。
奥氏体不锈钢焊缝的柱状晶粒取向与冷却方向、温度梯度有关。一般晶粒沿冷却万向生长，取向基本垂直于熔化金属凝固时的等温线。对于堆焊
试样，晶粒取向基本垂直于母材板面，而对接焊缝晶粒取向大致垂直于坡口面，如图 7.40 所示。
25
柱状晶粒的特点是同一晶粒从不同方向测定有不同的尺寸，例如某奥氏体柱状晶粒直径仅 0.1～0.5mm，而长度却达 lOmm 以上。对于这种晶粒，
从不同方向探测引起的衰减与信噪比不同。当波束与柱状晶夹角较小时其衰减较小，信噪比较高。当波束垂直于柱状晶时其衰减较大、信噪比较
低。这就是衰减与信噪比各向异性。
手工多道焊成的奥氏体不锈钢焊缝，由于焊接工艺、规范存在差异，致使焊缝中不同部位的组织不同，声速及声阻抗也随之发生变化，从而使声
束传播方向产生偏离．出现底波游动现象，不同部位的底波幅度出现明显差异，给缺陷定位带来困难。
二、探测条件的选择
1.波型
超声波探伤中的信噪比及衰减与波长有关，当材质晶粒较粗，波长较短时．倍噪比低，衰减大。而同一介质中纵波波长约为横波波长的两倍，因
此在奥氏体不锈钢焊缝探伤中，一般选用
纵波探伤。实验证明，纵波探测奥氏体不锈钢焊缝 60mm 深的 φ2 横孔．信噪比达 15dB，而横波探测时信噪比为 0dB。
2.探头角度
奥氏体焊缝中危险性缺陷方向大多与探测面成一定的角度，为了有效地检出焊缝中这种危险性缺陷，一般需要采用纵波斜探头探伤，即利用折射
纵波来探伤，由于奥氏体不锈钢焊缝为柱状晶，不同方向探测信噪比和衰减不同。因此纵波斜探头的折射角要合理选择。实验证明。
对于对接焊缝，采用纵波折射角βL=45°的纵波斜探头探测，信噪比较高，衰减较小。当焊缝较薄时，也可采用βL＝60°或 70°的探头探测。
3.频率
探伤奥氏体不锈钢焊缝时，频率对衰减的影响很大，频率愈高，衰减愈大，穿透力愈低。奥氏体不锈钢焊缝晶粒粗大，宜选用较低的探伤频率，
通常为 0.5～2.5MHz。
4.探头种类
超声波脉冲宽度和波束宽度对奥氏体不锈钢焊缝探伤有影响。一般脉冲宽度窄．波束宽度小，信噪比较高，灵敏度也较高。因此采用窄脉冲探头
和聚焦探头探伤奥氏体不锈钢是有利的，采用窄脉冲聚焦探头效果会更好。此外探头晶片尺寸对奥氏体不锈钢焊缝探伤也有影响，一般大晶片探
头的信噪比优于小晶片探头。原因是大晶片探头波束指向性好，波束宽度小，可以减少产生晶粒散射的面积。
在奥氏体不锈钢焊缝探伤中，常用的是单晶纵波斜探头和双晶纵波斜探头。前者用于探测深度较大的缺陷，后者用于探测深度较浅的缺陷。
三、仪器的调整与探测
时基线比例调整：用纵波斜探头探测时，时基线比例需利用如图 7.41 所示的奥氏体不锈钢制成的 IIW2 试块来调整。但调整方法与普通横波斜探
头不同。这里不宜直接利用 IIW2 试块束调整，因为当纵波斜探头对准 R25 或 R50 圆弧时，由于这时入射角小于第一临界角，因此折射纵波
和横波同时在试块中传播，反射到探测面后又会发生波型转换，这样示波屏上反射回波较多，难以分辨，不便调整。而常用下述方法来调整。
下面以 1:1 的时基线比例为例说明之。
先用苦通纵波直探头对准IIW2 试块 40mm厚的大平底，调整仪器使第一、二次底波B1、B2分别对准水平刻度 40、80，即B1一 40，B2—80，如图 7．41(a)。
然后换上纵波斜探头对准IIW2 试块上的R50 圆弧，使第一个最大回波B。对准 50 即可，如图 7.41(b)。这时纵波斜探头纵波 1:1 就调好了。
灵敏度调整：探伤奥氏体不锈钢焊缝时，一般利用材质、几何形状、焊接工艺与工件相同的参考试块上的长横孔来调整。长横孔的直径有 φ2、
φ3、φ4、φ6 等几种，具体尺寸由设计图技术要求确定或委托单位与检测单位协商确定。
利用纵波斜探头探测工件时，一般采用一次波探测，不用二次波探测。因为一次波经底面反射后会产生波型转换，本来一次波就有纵波和横波两
种波在工件中传播，经底面反射后可能有四种波在工件中传播，这样示波屏上杂波多，灵敏度低，判伤困难。即使利用一次波探测，缺陷判别与
定位也比纯横波探测困难，撵测时要引起注意。
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第六节 铝焊缝超声波探伤
一、铝焊缝特点与常见缺陷
与钢焊缝比较，铝焊缝的重要特点是导热率大，热膨胀系数大，材质衰减系数小，塑性好，强度低。此外，铝中纵波声速比钢大，横波声速比钢
小。
铝焊缝中常见缺陷与钢焊缝类似，如气孔、夹渣、束熔合、未焊透和裂纹等。其中危害最大的是裂纹与未熔合。为了有效地检出危险性缺陷，一
般采用横波斜探头进行探伤。具体探测方法有单斜探头探测法、串列式探测法等。单斜探头探测法是最常用的基本探测法，用于一般焊缝探伤。
对于厚度在 30mm 以上具有垂直于探测面的坡口或中心钝边的焊缝，为了检出坡口或钝边未熔合缺陷，除了采用单斜探头探测外，还要用串列式探
测法作补充探伤。
二、探测条件的选择
1.探头
在铝焊缝探伤中，要使用探测铝的专用探头。由于铝焊缝衰减较小，因此宜选用较高的频率探测，一般为 5.OMHz。探头的横波折射角有 70°、60°
和 45°等几种。为了有效检出坡口未熔合，应尽量使波束轴线与坡口面垂直。实际探伤中常根据板厚来选择折射角，当板厚较厚时，常用 45°；
当板厚较薄时，常用 60°或 70°。
2.试块
探测铝焊缝时，常用的试块有钢制 CSK 一 IA 标准试块与铝制横孔对比试块。CSK—IA 标准试块用于测定探头的入射点和调整仪器的时基线比例，
铝制横孔对比试块如图 7.42 所示，该试块尺寸见表 7.9。试块的材质与工件相同或相近，用于测定探头的折射角、调整仪器时基线比例和测试距
离——波幅曲线。
3.耦合剂
在铝焊缝探伤中，常用的耦合剂有机油、变压器油、甘油和浆糊等。注意不宜使用碱性耦合剂，因为碱对铝合金有腐蚀作用。
三、探伤准备
1.入射点测定
探测铝的专用斜探头入射点的测定可在 CSK—IA 钢试块上测定，测试方法同普通斜探头。
2.折射角的测定
如图 7.43 所示，将探头对准铝制对比试块上的 φ5 横孔，前后移动探头，使横彳乙回波达最高，然后测定这时的水平距离 L 和深度 d，则探头的
折射角 β 为
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测定折射角 β 时，要考虑一次波的声程和近场区长度，要尽量避免在近场区内测试。
3.时基线比例调整
可利用铝制横孔对比试块或CSK—IA钢试块来调整。利用CSK—IA钢试块调整时，要将CSK—IA钢试块的尺寸X Hg换算为铝的尺寸XAl。设铝中横波
声速CsAL=3150m/s，钢中横波声速CsFg=3230m/s，换算方法为
4．探测方式
根据板厚 T 来确定，当 T＜40mm 时，采用单面双侧利用一、二次波探测；当 T≥40mm 时，采用双面双侧利用一次波探伤。
5.距离——波幅曲线
铝焊缝探伤距离——波幅曲线常利用铝制横孔对比试块来测试。可绘在坐标纸上，也可绘在仪器面板上，不过绘在仪器面板上使用较方便。距离
——波幅曲线的评定线(EL)、定量线(SL)和判废线(RL)灵敏度见表 7.10。
6.扫查探测
扫查探测灵敏度不低于评定线。扫查方式有锯齿形扫查及前后、左右、环绕和转角扫查等。
四、缺陷的测定与评级
在扫查探测过程中发现波幅位于定量线或定量线以上的缺陷时，要测定缺陷的波幅和指示长度。
指示长度的测定：当缺陷波只有一个高点时，用 6dB 法测定其指示长度。当缺陷波有多个高点时，用端点 6dB 法测定其指示长度。
同一直线上相邻两缺陷间距小于等于其中较小缺陷指示长度时，应作为一个缺陷处理，其指示长度为两缺陷指示长度之和(不含间距)。
铝焊缝质量级别的评定：
(1)不允许存在波幅位于判废线或判废线以上的缺陷。
(2)不允许存在任何危害性的缺陷。
(3)波幅位于定量线及定量线以上判废线以下的缺陷按表 7.11 评级。
第七节 小径管对接焊缝超声波探伤
一、概述
小径管是指外径 D=32～159mm、壁厚 t=3～13mm 的管子。小径管对接焊缝一般采用手工电弧焊、氩弧焊打底手工焊填充或等离子焊等方法
进行焊接，焊接接头中常见缺陷有气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等。
小径管在锅炉制造安装中应用较广，承受较高的压力。小径管对接焊缝过去主要采用 X、r 射线检验，但由于小径管透照厚度差大，安装
过程中管子有时密集排列，X、r 射线检验缺陷检出率低。为此人们开始研究利用超声波束进行检验，目前已取得一定的成效，而且在一些大锅炉
厂及电建单位用于实际生产。
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小径管曲率半径小，管壁厚度薄，常规超声波探伤困难大。曲率半径小，普通探头探测接触面小，曲面耦合损失大。同时超声波在内表面
反射发散严重，探伤灵敏度低。壁薄。杂波多，判伤难度大。大量实验表明，利用大 K 值小晶片短前沿横波探头在焊缝两侧进行探测，可以有效
地检出焊缝中的各种缺陷。
二、探测条件的选择
1.仪器
小径管曲率半径小，壁薄、超声波探伤时杂波多。为了便于判伤．要求仪器具有较高的分辨
力和较窄的始脉冲宽度。一般要求横波探头探测 φ6/φ10 阶梯孔分辨力 Z≥20dB，始脉冲占宽 不大于 2.5mm。目前国内 CTS—22 等型号超声波探
伤仪可以满足探伤要求。
2.探头
(1)楔块：小径管表面为曲率半径较小的曲面，为了实现良好的耦合，一般将探头楔块加工成与管外壁吻合良好的曲面。
(2)晶片尺寸：如图 7.44 所示，探头楔块加工成曲面后，探头边缘声束会产生散射。晶片尺寸愈大，这样散射愈严重。此外晶片偏装，也
会使散射增加。为了减少这种散射的不利影响，晶片尺寸不宜太大，而且要求晶片装配对中精度较高。目前实际探伤中常用的晶片尺寸为 6×6mm、
8×8mm 等几种。
(3)频率：探头晶片尺寸小，指向性变差。小径管壁薄，反射杂波多。为了改善探头指向性和
提高分辨力，一般宜采用较高的探测频率，常用 4～6MHz。
(4)K 值：小径管壁薄，宜选用大 K值(或大折射角)探头进行探伤。因为 K 值小，一次波声程小，多位于近场区，缺陷定位定量误差大。常用 K2.5、
K3.0。电力部门《小径管对接焊缝超声波探伤方法与质量评定导则》(简称电力导则)中规定按表 7.12 选择探头折射角。
(5)前沿长度：小径管超声波探伤中，由于内壁反射发散严重，因此二次波灵敏度明显低于一次波，为了尽可能增加一次波在焊缝中的扫
查面积，保证一次波能扫查到焊缝根部，探头前沿长度应予以限制，一般要求前沿长度≤10mm，常用 5～8mm。
(6)探头型式：探伤小径管对接焊缝，可选用平面单晶横波探头，也可选用单晶、双晶线聚焦横波探头。平面单晶横波探头，灵敏度较低，
杂波较多，但每次扫查面积大，检测效率较高。聚焦横波探头灵敏度较高，杂波较小，波型清晰．但每次扫查面积小，检测效率低，探头成本较
高。
3.试块
小径管对接焊缝探伤时，要利用专用试块来调节仪器的时基线比例和灵敏度。电力导则中推荐的专用对比试块有以下几种。
(1)对比试块 I：小径管对比试块 I 的结构尺寸如图 7.45 所示，试块材料及制造技术要求符合 ZBY232 规定。图中尺寸 D 应与被小径管外
径接近。电力导则规定按表 7.13 确定。
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该试块主要用于测试仪器和探头的性能、调整时基线比例和探伤灵敏度。
①D、D/2 圆弧面用于测定斜探头的入射点。
②φ6/φ10 阶梯孔用于测定斜探头的分辨力。
③6 个 φ2 横通孔用于调整时基线比例和探伤灵敏度，还可测斜探头的折射角。
(2)对比试块Ⅱ：小径管对比试块Ⅱ如图 7.46 所示，试块材质、曲率半径同被 探小径管一般从被探管子上截取。试块上加工有一个 φ2 竖孔。该
试块主要用于调整时基线比例和测试探头前沿长度。
3.对比试块Ⅲ
对比试块Ⅲ外形与对比试块 I 相同，材质及其它要求也同对比试块 I，不同的是该试块上没有 φ2 竖孔，而在其内表面加工有矩型槽或 V
型槽，深度和长度据合同或指定标准确定。该试块用于对根部未焊透、内凹等缺陷的定量。
4.耦合剂
常用的耦合剂有机油、甘油和浆糊等。
三、仪器的调整
1.时基线比例调整
小径管对接焊缝探伤中，常利用对比试块按水平 1:l 调整仪器时基线比例。
具体调整方法有两种。一种是利用对比试块 I 来调整：探头对准两个不同深度的 φ2 横孔，使二者的回波分别对准相应的水平刻度值即可。
另一种是利用对比试块 I 来调整：前后移动探头，用一次波和二次波探测竖孔 φ2，使二者的最高回波分别对准相应的水平刻度值即可。
此外也可利用对比试块 I 上不同深度的|声 2 横孔按深度 1:l 来调整，电力导则就推荐这种方法。
2.灵敏度的调整
小径管对接焊缝探伤中，调整灵敏度的方法有两种。一种是利用对比试块 I 上某一深度的 φ2 横孔采调整。例如电力导则规定：使对比试
块 l 上深度 5mmφ2 横孔反射波达 60%，然后再提高 6dB 作为探伤灵敏度。另一种是利用对比试块Ⅱ来调整：前后移动探头，利用一、二、三次波
探测试块上竖孔 φ2，找到三者最高回波，再连成一条 φ2竖孔距离一一波幅曲线。然后以 φ2—△dB 作为探伤灵敏度。
4.探测打磨范围
小径管对接焊缝探伤时，焊缝两渊要进行打磨。一般可按 7～9倍壁厚来计算打磨范围。电力导则推荐焊缝两侧打磨范围为：
管子壁厚(mm)4～6 6～8 8～13
打磨宽度(mm) 50 60 70
四、扫查探测与缺陷判别
1.扫查探测
小径管对接焊缝一般采用一、二、三次波探测，用一、三次波探测焊缝下部缺陷。用二次波探测焊缝中上鄙缺陷。电力导则规定用一、二次波探
测，用一次波探测焊缝下部缺陷，用二次波探测焊缝中上部缺陷。
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探测小径管焊缝时，探头在焊缝两侧正对焊缝作锯齿形扫查，相邻两次扫查至少有 10%重叠，扫查速度≤150mm/s。为区分缺陷真伪或确定缺陷位
置和方向·还可采用前后、左右、转角等多种扫查。
2.缺陷判别与测定
小径管对接焊缝探伤中，常根据反射波的水平位置来判别缺陷。
(1)水平定位不到焊缝中心线，在靠近探头一侧的焊缝区或热影响区，按缺陷论处。
(2)焊缝两侧探测，水平定位在焊缝中心线上，按缺陷论处。
(3)仅能从焊缝一侧能探测到，水平定位在中心线上，按错边论处。
此外还可根据反射波幅度，游动范围等来判别缺陷的类别。
(1)根鄙木焊缝；小径管根鄙未焊透垂直于内表面，形成端角反射，回波较强。从焊缝两侧探测位于焊缝中心，沿焊缝方向有一定的游动范围。
(2)未熔合：小径管采用 V 型坡口，未熔合多出现在坡口面上，一般二次波探伤容易检出，位置位于探头一侧，另一侧探测难检出。
(3)气孔：气孔可出现在焊缝任何位置，气孔回波幅度较低，游动范围小。
探伤中发现缺陷以后，要测定缺陷的位置、当量和指示长度。缺陷当量用 φ2 士△dB 表示。缺陷指示长度用 6dB 法测定。
五、质量评定
小径管对接焊缝探伤中，要根据发现的缺陷情况对焊缝质量进行评定。
电力导则对质量评定规定如下：
1.对接接头中任何裂纹、未熔合均为不合格。
2.对接接头根部缺陷
(l)凡氩弧焊打底的焊缝有根部未焊透者为不合格。
(2)根部内凹深度≥1mm 者为不合格。
(3)允许根部凸出部位中的气孔存在，但应记录其反射当量。
3.对接接头中上鄙缺陷
(1)凡评为坡口上的未熔合、密集气孔者均为不合格。
(2)其它点状缺陷和条状缺陷超过以下指标之一者为不合格。
缺陷反对波高 单个缺陷指示长度 缺陷总长
≥φ2 一 4dB ≥10mm ≥12mm
小径管对接焊缝中的超标缺陷允许返修。返修后应按原探伤条件对返修部位及两端各 10mm 区域进行复验。
第八节 焊缝探伤中缺陷性质与伪缺陷波的判别
一、缺陷性质的估判
检出缺陷后，应在不同的方向对该缺陷进行探测．根据缺陷波形状和高度的变化，结合缺陷的位置和焊接工艺。对缺陷的性质进行综合判断。但
到目前为止．还没有任何可靠的方法，只是进行估判。下面简单介绍对典型缺陷的估判方法。
1.气 孔
气孔是焊接时，熔池中的气体在凝固时未能逸出而形成的空穴，呈球形或椭球形。气孔可分为单个气孔和密集气孔。单个气孔回波高度低，波形
较稳定。从各个方向探测，反射波高大致相同，但稍一移动探头就消失。密集气孔为一簇反射波，其波高随气孔的大小而不同，当探头作定点转
动时，会出现此起彼落的现象。
2.夹 渣
夹渣是焊后残留在焊缝的熔渣，夹渣表面不规则。夹渣分点状夹渣和条状夹溘。点状夹渣的回波信号与点状气孔相似。条状夹渣回波信号多呈锯
齿状。它的反射率低，一般波幅不高，波形常呈树枝状，主峰边上有小峰。探头平移时，波幅有变动，从各个方向探测，反射波幅不相同。
3.未焊透
焊接时，接头处母材与母材未完全熔透的现象称为未焊透。一般位于焊缝中心线上，有一定的长度。在厚板双面焊缝中，未焊透位于焊缝中部．声
波在未焊透缺陷表面上类似镜面反射，用单斜探头探测时有漏检的危险，特别是 K 值较小时。漏检可能性更大。为了提高这种缺陷的检出率，应
增大探头 K值探伤或采用串列式探伤。对于单面焊根郝未焊透，类似端角反射，K＝O.7～1.5 灵敏度较高。探头平移时，未焊透波形较稳定。焊
缝两侧探伤时，均能得到大致相同的反射波幅。
4.未熔合
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熔焊时，焊道与母材之间或焊道与焊道之间，未完全熔化结合的部分叫未熔合。当超声波垂直入射到其表面时，回波高度大。但如果探伤方法和
折射角选择不当．就有可能漏检。
未熔合反射波的特征是：探头平移时，波形较稳定。两侧探测时，反射波幅不同，有时只能从一侧探到。
5.裂 纹
一般来说，裂纹的回波高度较大，波幅宽，会出现多峰。探头平移时，反射波连续出现，波幅有变动；探头转动时，波峰有上、下错动现象。
6.咬边反射
一般情况下此种缺陷反射波的位置分别出现在一次与二次波的前边。当探头在焊缝两侧探伤时，一般都能发现，见图 7.47。咬边辨别方法如下：
①测量这个信号的部位是否在焊缝边缘处，如能用肉眼直接观察到咬边存在，即可判定。
②在探头移到出现最高反射信号处固定探头，适当降低仪器灵敏度。用手指沾油轻轻敲打焊缝边缘咬边处，观察反射信号是否有明显的跳动现象。
若信号跳动，则证明是咬边反射信号。
此外还可用动态波形法估判缺陷性质
动态波形法主要是依靠探头移动过程中波形的变化和缺陷的表面状态，进而判断缺陷性质，它是假定缺陷由许多微元面积组成的。这些微元面积
又是按不同的方位排列起来的。
例如，可以把未熔合面看作是微元面积排列在一条直线上，裂纹是按折线排列的，而条状夹渣则可看作按圆滑曲线排列的。在从任何方向探测时，
波形都可以看作是这些微元面积的反射信号叠加的结果。微元面积的排列情况不同，信号的叠加情况亦不同，同一个缺陷从不同方向探测，信号
的叠加情况也不同。从探头在移动过程中波彤的变化情况判断微元面积的排列情况。以达到判断缺陷性质的目的。
基本的探头移动路径有纵向移动、横向移动、环绕移动和定点移动四种。几种不同的缺陷，
在探头移动过程中，波幅变化规律也不同。从幅度上看，有表 7.14 中的几种情况。
32
二、伪缺陷波的判别
焊缝超声波探伤中，荧光屏上除了出现缺陷回波以外，还会出现伪缺陷波(假讯号)。所谓伪缺陷波是指荧光屏上出现的并非焊缝中缺陷造成的
反射信号。
伪缺陷波的种类甚多，现将常见的伪缺陷波归纳如下：
1.仪器杂波
在不接探头的情况下，由于仪器性能不良，探伤灵敏度调节过高时，荧光屏上出现单峰的或者多峰的波形，但以单峰多见。接上探头工作时，此
波在荧光屏上的位置固定不变。一般情况下，降低灵敏度后，此波即行消失。
2.探头杂波
仪器接上探头后，即在荧光屏上显示出脉冲幅度很高、很宽的信号。无论探头是否接触工作，它都存在，且位置不随探头移动而移动，即固定不
变．此种假信号容易识别。产生的原因主要有探头吸收块的作用降低或失灵，探头卡子位置装配不合适，有机玻璃斜楔设计不合理，探头磨损过
大等等。
3.耦合剂反射波
如果探头的折射角较大，而探伤灵敏度又调得较高，则有一部分能量转换成表面波，这种表面波传播到探头前沿耦合剂堆积处，也造成反射信
号。遇到这种信号，只要探头固定不动，随着耦合剂的流失，波幅慢慢降低，很不稳定。用手擦掉探头前面耦合剂时，信号就消失。
4.焊缝表面沟槽反射波
在多道焊的焊缝表面形成一道道沟槽，当超声波扫查到沟槽时，会引起沟槽反射。鉴别的方法是，一般出现一次、二次波处或稍偏后的位置．这
种反射信号的特点是不强烈、迟钝，见图 7.48。
5.焊缝上下错位引起的反射波
由于板材在加工坡口时，上下刨得不对称或焊接时焊偏造成上下层焊缝错位，如图 7.49 所示。由于焊缝上下焊偏，在 A 侧探伤时，焊角反射波很
象焊缝内的缺陷。当探头移到 B 侧探伤时，在一次波前没有反射波或测得探头的水平距离是焊缝的母材上。这说明焊偏。
33
6.其它伪缺陷波
焊缝超声波探伤中，除了上述几种伪缺陷波外，还会产生如图 7.50 所示的几种伪缺陷波．这些伪缺陷波是因工件结构、表面状况特别而产生的，
仔细观察焊缝蛄构形式、表面状况，认真分析反射条件，这些伪缺陷波是可以辨认的。
复 习 题
1．焊缝中常见缺陷有哪几种?各是怎样形成的?
2．焊缝超声波探伤中，为什么常采用横波探伤?
3．横波探伤焊缝时，如何选择探头的 K 值?
4．试说明利用 CSK—IA 和 CSK—ⅢA 试块测定探头 K 值的方法。
5．试分别说明焊缝纵向缺陷和横向缺陷的探伤方法。
6．焊缝探伤中，调节扫描速度的常用方法有哪几种?各适用于什么情况?
7．试说明利用 CSK—ⅢA 试块按水平和深度 1:1 调节横波扫描速度的方法。
8．什么是距离——波幅曲线?距离——波幅曲线有何用途?
9．试说明利用 CSK—ⅢA 试块测试距离——dB 曲线和面板曲线的方法(设板厚为 40mm)。
10．如何测定薄板焊缝表面声能损失差?
11．如何测定中厚板焊缝表面声能损失差?
12．画图说明焊缝探伤中扫查方式的种类和作用。
13．焊缝探伤中，如何测定缺陷在焊缝中的位置?
14．焊缝探伤中，测定缺陷指示长度的方法有哪几种?各适用于什么情况?
15．试简要说明焊缝中常见缺陷回波的特点。
16．焊缝探伤中，常见的伪缺陷波有哪几种?
17．锅炉和钢制压力容器对接焊缝超声波探伤标准 JBll52—8l 适用于什么范围?不适用于何种情况?
18．为什么测定探头的 K 值必须在 2N 以外进行?
19．焊缝探伤中，如何选择探头的频率、晶片尺寸和耦合剂?
20．JBll52—81 标准规定如何调节焊缝探伤灵敏度?
21．JBll52—81 标准规定在什么情况下测定缺陷的幅度和指示长度?
22．用K2探头在R50 半圆试块上按声程l:2 调节扫描速度，试画出探头对准R50 示波屏上可能出现的各种反射波。
23．用 K2 探头在 R50 半圆试块上按水平和深度 l:1 调节扫描速度，试画出探头对准 RS0 示波屏上可能出现的各种反射波。
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24．用K2探头探伤厚度分别为 30mm和 60mm的钢板对接焊缝，试确定焊缝两侧的打磨宽度。(P=170mm)
25．用K2探头探测厚度T=40mm的焊缝，仪器按深度 1:l调节扫描速度，探伤时在示波屏水平刻度 30 和 60 处出现两缺陷波，求此两缺陷的位置。
(F1:df1=30mm，l1f=60mm。F2:df2=20mm，lf2=120mm)
26．用入射角aL=50°的斜探头探伤T=22m的钢焊缝，已知探头楔块中CL=2730m/s，钢中Cs=3230m/s，仪器按水平 1:1 调节扫描速度，探伤时在
水平刻度 60 处发现一缺陷，求此缺陷的位置?(df=16mm，lf=60mm)
27．用K2探头探测Cs=3080m/s，T=20mm的铝焊缝，仪器在CSK—IA试块(钢)上按水平l:l调节扫描速度，探伤中在水平刻度 20 处发现一缺陷，求
此缺陷的位置?(钢中Cs=3230m/s)(lf=18.2mm，df=11.2mm)
28.用 K 值探头探测 T=20mm，上下焊缝宽度为 20mm 的工件，探头前沿长度为 20mnl，为保证声束能扫查整个焊缝截面，试确定用一、二次波探
伤时探头的 K 值。(K=2.0)
29.用 Kl 探头探测 Cs=3840m/s，T=40mm 的某合金铜焊缝，仪器在钢试块(Cs=3230m/s)上按声程 1:2 调节扫描速度，探伤中在水平刻度 60 处发
现一缺陷，求此缺陷的位置?(lf=120mm，df=2.74mm)
30.用 K2 探头探测 T=100mm 的焊缝，仪器按深度 l:1 调节扫描速度。在 CSK—IA 试块上测距离——波幅曲线。已知工件 a=O.01dB/mm，
试块上 a=0，二者表面耦合差为 4dB。试块上 φ2×40 横孔回波高的 dB 值为：
d(mm) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
φ2×40 46 44 41 38 35 33 31 29 27 25
(1)如何利用 CSK—l A 试块上 d=30mm 处的 φ2×40 来调节灵敏度?(d=30mm 处 φ2×40 回波达 50％基准高后增益 38.5BdB 即可)
(2)探伤时在水平刻度 30 处发现一缺陷，其波高为 28dB。求此缺陷的当量和区域?(缺陷当量：φ2×40--8dB。区域：位于定量线上)
31.在上题中，若不考虑表面耦合损失和衰减系数，其他条件不变。如何利用 d=30mm 处 φ2×40 调节灵敏度?探伤时若在 d=30mm 和 d=50mm 处有
一缺陷，其波高均为 43dB。求此二缺陷的当量和区域?(d=30mm 处 φ2×40 回波达基准高时增益 30dB 为灵敏度。d=30 处缺陷当量为 φ2×40+2dB，
位于判废线上。d=50 处缺陷当量为：f52×40+8dB．位于Ⅲ区)。
32.超声波探伤厚度 T=40mm 的钢板焊缝，探伤中发现位于 l区的缺陷情况为：14mm 长一个，8mm 长一个。以上缺陷间距大于 8mm，且均在 8mm
范围内。试根据 JBll52--81 标准评定该焊缝的级别。(Ⅱ级)
33.超声波探伤厚度 T=100mm 的钢板焊缝，在 150mm 长度范围内发现间距大于 8mm 的缺陷情况如下：φ2×40+ldB 长 25mm 一个，φ2×40—6dB
长 8mm 三个，φ2×40—12dB 长 5mm 二个，试根据 JBll52—81 标准评定焊缝的级别。(Ⅱ级)
34.试说明管座角焊缝的结构特点、探伤方法和质量级别评定方法。
*35.试说明管节点焊缝的结构特点、探伤方法和常见伪缺陷波产生原因。
*36.试说明管节点焊缝探伤中的“死区”是怎样产生的?它与哪些因素有关?串列式扫查探伤平板焊缝中的“死区”与它有何不同?
37.试说明 T 型焊缝的结构特点、常用探伤方法和质量级别的评定方法。
*38.试说明堆焊层中常见缺陷、晶体结构特点和常用探伤方法。
*39.试说明奥氏体不锈钢焊缝的组织特点、探伤困难所在和目前所采用的探伤方法。
*40.用纵波斜探头探伤奥氏体焊缝时，如何调节仪器时基线比例?为什么不能直接用 IIW 试块来调节?
*41.试说明铝焊缝的组织特点、常用探伤方法和质量级别评定方法。
*42.为什么探测铝焊缝时要用探测铝的专用斜探头?用普通斜探头探伤会带来哪些问题?
*43 在铝焊缝探伤中，能否利用钢制 CSK--IA 试块来调节仪器的时基线比例?如何调节?
*44.超声波探伤小径管对接焊缝的主要困难是什么?探伤小径管焊缝的探头有何特点?
*45.试说明小径管对接焊缝中缺陷的判别方法和质量级别评定方法。
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