冷丰冬 于涛 褚宏督

【摘  要】超声波本质上是一种固定的起伏波，是呆板的振动在固体液体气体中的传播。掌握超声波的本质属性，以及超声波在固体液体气体中的传播特点，对于从事检测工作的一线人员以及研发人员，提高发现并解决实际问题的成功率。不同的缺欠特征对应反射波的特征不同，通过对模拟人工缺欠的反射波特征分析缺欠的性质，在实际检测过程中起到一定的指导作用。

【关键词】缺欠;反射波特征;超声波;缺欠特征

引言

利用超声波检测技术，主要是通过超声波在材料中的传播特征，如超声波在穿过材料时能量会减少，在碰到声阻抗不一样的两种材料接触面时会产生反射等。超声波检验与其他四种检验方法最主要的区别在于对缺欠的定性，对于超声检验人员来说不是一件简单事情，即使已取得超声二级的人员来说同样是一件困难的事，仅仅想通过对 GB/ T29711-2013《焊缝无损检测超声检测焊缝中的显示特征》附录 C中反射体的 基本动态波形的学习就能掌握该项技能是不可能完成的一项任务。因此作为超声检验人员来说就必须通过在工作的学习与积累中，根据制件的制作工艺、缺欠特性、缺欠波形和底波反射情况，来分析评估缺欠的性质。

1 缺欠回波变化的影响因素

超声检测技术对缺欠定性评估，主要是依据波形信号的起波快慢，回波前沿的陡峻水平，及回波后沿下滑的快慢（下滑斜率）。波峰形态，回波占宽，以及滑动探头时缺欠回波的浮动情况（波幅、位置、数目、形态等），还可以根据分析多回底波的数量、底波占屏大小程度损失情况，再根据缺欠在被检制件中的位置、散布情况、缺欠的当量情况（与反射率有关）、伸展情况，根据具体制件、材质的特点和制作工艺等作出总结判断，评估出缺欠的类型和性质。

2 气孔和反射波的特征

2.1气孔的特征

通常情况下气孔体积不是很大，表现为球形或椭球形。在气孔中包含有气体，主要是因为，在施焊的过程中熔池温度过高吸收了大量的气体或冶炼反应中生出的气体，在冷凝之前还没来得及挥发出而存留在金属焊缝内造成孔穴。在焊缝中容易出现气孔的位置一般位于引弧和熄弧处。

2.2反射波的特征

在焊缝中遇到气孔时反射波反射频率较高，并且振幅是因为球状反射体所产生，所以，振幅一般不是很高。反射波波形分为两种情况：第一种情况是一个气孔发生的反射波，波的形状为单个高峰，较稳定，如图2.1;第二种情况是密集气孔产生的反射波，A型显示为束状密集型回波，如图2.2。在特定范畴内，紧密型回波，有时可辨别相邻回波，有时不得辩别相邻回波。当探头滑动时，回波振度随意的升高和下降，若彼此紧靠的回波可辩，则可觉察每个独自的反射体信号，出现的波形如图2.1。探头稍一移动，波形即消失。从不同方向检测，可出现大概一致的反射波，单独气孔的缺欠当量，没有特殊情况下都小于同声程。

3 夹渣和反射波的特征

3.1夹渣特征

夹渣是指存留在焊缝中的熔渣杂质，一般呈体积状，外形不规则，可能是线状的、孤立的、成簇的，是典型的固体夹渣。夹渣中一般为非金属夹杂物，金属夹渣物是存留在焊缝中的外来金属微粒，可能是钨、铜或其他金属。

3.2反射波的特征

夹渣的反射波，反射頻率不高，波幅普遍情况也很低。波峰为毛粗，主峰边上有小峰。探头移动时，波幅变动明显。从各个方向探测时，当量各不相同。夹渣的反射当量，除特殊情况下，也不大于且不等于同声程。圆状夹渣物回波呈现的信号，和圆状气孔呈现的回拨信号如出一辙，条状夹渣物回波情况所表现出来的特征大多情况下，表现为锯齿状，并且振幅低，波形大多情况下表现为树枝形状，主要波峰边上，伴有小波峰，如图3.1。探头转动，振幅有变化，在不同的方向检测时，反射波振动的幅度不一样。

4 未焊透和反射波的特征

4.1未焊透特征

“焊工施焊的熔深”小于“板厚熔深”而造成的不同的部位叫做“未焊透”。主要是根部未焊透，即焊接搭接位置根部没能全部熔透。未焊透有着相当的长度，没有特殊情况下，会出现在起弧和熄弧的位置。未焊透出现的地方若以坡口型式为依据，没有特殊情况下，会出现在焊缝中心、焊缝两边和焊缝底部。值得注意的是，未焊透是不是视为缺欠应根据必要的技术规程或设计规定评估。

4.2反射波的特征

未焊透的反射波，反射频率不低，反射振幅也不低。存在特定的延伸长度，并且有着不粗糙的反射体波形。因为有特定尺度，且存有稳定不变的位置，探头沿着焊缝向前滑动时，在仪器上显现的超声波形状不会随意变动。当从焊缝两边检测时，能得到基本一致的反射波振幅。未焊透的反射当量没有特殊情况下，不小于且不等于同样声程。反射波形如图4.1。

5 裂纹和反射波的特征

5.1裂缝特征

裂缝有一定的长度和深度，表面不平整。裂纹一般情况下出现在应力集中的位置，如十字型接头处。按裂纹的走向不同，可分为沿焊缝方向的裂纹和垂直于焊缝方向的裂纹。按产生原因分成热裂纹、冷裂纹、再热裂纹，热裂纹可能出现于焊缝中、熔合区、近缝区，冷裂纹一般产生在热影响区。

5.2反射波的特征

裂纹反射波反射频率不低，当检测方向正合适时声波振幅可以达到极大幅度。波形也较宽，且有多峰出现。探头沿着焊缝方向或垂直于焊缝方向滑动时，反射波持续存在。探头摆动时，多峰波交替呈现最大值，波峰有上下错动形迹，浮动角度较大。裂纹的缺欠当量没有特殊情况下，不小于且不等于一样声程。

6 结束语

无损检测的准确性和有用性，一方面在于所使用的方法和仪器可靠性，另一方面更主要的是在于检测人员的理论掌握程度、工作经验，以及综合分析能力。通过对超声波工作原理的正确理解，针对每一种缺欠类型归纳出反射波的特征，有助于检测人员在后期的检测工作中提高检测准确性，防止漏判错判。

（作者单位：山东广信工程试验检测集团有限公司）