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NDT专栏 | 超声波在焊缝中的应用特点及相关标准解析
NDT专栏 | 超声波在焊缝中的应用特点及相关标准解析
原创
2020-12-31
技术文章
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超声波检测主要用于全熔透焊缝,对非全熔透焊缝一般不要求进行超声检测,主要通过控制焊接工艺来保证质量。

材质方面以检测碳钢及合金钢等细晶材料为主,以奥氏体不锈钢为代表的的粗晶材料检验难度较大,需制定专用检测工艺,并通过演示实验进行验证。

焊缝接头结构形式分为对接接头,T型接头,角接接头,端接接头,搭接接头。

图一 对接接头

图二 T型接头

图三 角接接头

图四 端接接头


焊接缺陷根据其性质、特征主要分为以下6个大类:

(1)裂纹:纵向裂纹、横向裂纹、焊趾裂纹、弧坑裂纹、中心裂纹、热影响区裂纹、层状撕裂等。
(2)孔洞:气孔、结晶缩孔、弧坑缩孔等。
(3)固体夹杂:焊剂或熔剂夹渣、氧化物夹杂、金属夹杂等。
(4)末焊透及未熔合(根部、坡口、层间)。
(5)尺寸和形状不良:咬边、缩沟、下塌、焊瘤、错边、烧穿、未焊满等。
(6)其他缺陷:电弧擦伤、飞溅等。

焊接缺陷图示:

焊缝检测特点:

1. 不仅焊缝本身需要检测,热影响区也需要检测
2. 平面状缺陷危害大,体积型缺陷危害小
3. 未熔合,未焊透,裂纹属于平面状缺陷
4. 气孔,夹渣等体积类缺陷相对危害较小

检测时机:

1. 碳素钢、奥氏体不锈钢、有色金属等冷却到室温即可检测,对于有延迟裂纹倾向的材料,需要24小时甚至48小时或更长时间才能检测。
2. 由于焊缝余高的存在,直探头检测焊缝耦合不好,即使焊缝磨平,由于声束方向垂直向下,容易漏检坡口未熔合以及中心裂纹,根部裂纹,焊趾裂纹等与声束方向基本平行的危害缺陷。
3. 优先选择与坡口角度垂直的斜探头进行检测。

直探头和斜探头检测同一类缺陷对比

焊缝超声波检测常用标准:

美标体系:

AWS D1.1/D1.1M《钢结构焊接规范》
ASME Sec. V《锅炉及压力容器规范 第V卷  无损检测》
ASTM E164《焊缝超声波接触法检测实施规程》

欧标体系:

EN ISO 17640《焊接接头超声波检测 》
EN ISO 11666《焊接接头超声波检测验收等级》
EN ISO 22825《奥氏体钢及镍基合金焊缝的超声波检测》

澳标体系:

AS 2207《碳钢及低合金钢熔化焊焊接接头的超声波检验》
AS/NZS 1554.1《钢结构焊接规范》

国内体系:

NB/T 47013.3《承压设备无损检测第3部分:超声检测》
GB/T11345《焊缝无损检测超声波检测技术、检测等级和评定》
GB/T29712《焊缝无损检测超声检测验收等级》

美国钢结构标准最新版 AWS D1.1/D1.1M-2020

检测对象:8-200mm碳钢及其合金对接焊缝,不在这个厚度范围的需参考附录O执行
人员要求:基于SNT-TC-1A的2级人员,或者1级人员(须在2级监督指导下工作)。
设备要求:斜探头2-2.5MHz,晶片尺寸长15~25mm,宽15~20mm,并且长宽比应该在1.0~1.2之间。直探头晶片面积323mm²~645mm²。
试块:IIW(船型试块)
灵敏度设置:IIW试块上的Φ1.5mm孔调节到40%~60%屏幕高度
焊缝检测范围:焊缝+热影响区
探头移动范围:1.25P P-跨距(见下表)
验收标准:分两种使用环境 1.静载荷 2.周期载荷
公式 d=a-b-c
a:缺陷波幅40%-60%高度时的读数
b:基准值
c:衰减系数,25mm以内不计衰减,25mm以上(声程-25)x0.08。

 

美国压力容器标准最新版 ASME SEC.V-2019ED

检测对象:未具体规定材质及厚度要求
人员要求:SNT-TC-1A,CP-189,ACCP,ISO 9712
设备要求:仪器的工作频率范围1-5MHz,探头频率范围1-5MHz
试块:IIW,管焊缝试块,非管焊缝试块和其他结构形式和材质试块
灵敏度设置:侧钻孔DAC,孔径随厚度不同而变化
评估验收:超过20%DAC进行评定,以ASME SEC. I为例,裂纹,未熔合,未焊透不允许,其他类型缺陷按照长度和波幅进行验收。

EN ISO 17640:2018《焊接接头超声波检测》

检测对象:手工超声检测,铁素体钢,纵波声速5920±50m/s,横波声速3255±30m/s,工件温度0℃-60℃,全熔透焊缝。检测等级D适用于不符合上述条件的情况。
人员资质:ISO 9712体系证书或等同证书
检测级别:A、B、C要求依次提高,D适合特殊情况的检测
设备要求:探头2-5MHz
检测范围:焊缝+两侧各10mm热影响区
灵敏度设置:四种灵敏设置技术,以第一种技术3mm横孔DAC应用最为常见。
试块:要符合ISO 16811试块标准
评估验收(ISO 11666):分为2级和3级,没有1级。需要定性时,平面型缺陷不允许,体积型缺陷按照板厚,波幅和长度进行评定。不需要定性时,按照板厚,波幅和长度评定。

AS 2207:2007 R2017《碳钢及低合金钢熔化焊焊接接头的超声波检验》

检测对象:
厚度6mm以上,全熔透或部分熔透焊缝,碳钢或低合金铁素体钢,不适用不锈钢,和直径小于250mm,厚度/外径之比大于0.22的管道纵缝
人员要求:AS 3998 或等同标准
设备:探头频率2-10MHz,未规定晶片尺寸
检测等级:level 1~level 4,若没有指定等级默认level 2
试块:Φ1.5mmx22mm(min.)侧钻孔,level 4见下表。
灵敏度设置:Φ1.5mmDAC(最少4个点)
评定:level 1(25%DAC)需要测量高度和长度。level 2(50%DAC),level 3(100%DAC)和level 4(20%DAC)测长度
验收评定:无,参考产品制造标准,如澳大利亚钢结构标准AS/NZS1554.1
表面状态:分为四种表面状态


SGS定制化解决方案:超声波检测

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