31 陕西科技大学过程装备制造与检测课程设计
3 焊缝的选择及常见缺陷类型介绍
3.1焊缝的选择
随着工业和科技的不断发展,焊缝超声波检测的主要方法和技术要点也日益提高，焊接接头形式有等厚平板对接、变截面平板对接、角型接、T 型接等。本文检测的零件为对接接头式的焊缝，实物图如图3-1所示。
焊接接头的缺陷包括外部缺陷和内部缺陷，外部缺陷有：焊缝尺寸不符合要求、未焊透、咬边、焊瘤、表面气孔、表面裂纹等，通常采用目视检测、磁粉检测、渗透检测等方法对这些缺陷进行检测；内部缺陷有：气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等，如图3-2所示，
32 陕西科技大学过程装备制造与检测课程设计 图3-1 厚度为16mm钢板焊缝
超声检测主要目的是为了检测出焊接接头中存在的内部缺陷。
3.2常见的焊缝缺陷类型简单介绍
(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（如坡口角度过小，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
图3-2 焊接中常见缺陷
(4) 夹渣
33 陕西科技大学过程装备制造与检测课程设计 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不及浮起而形成的。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。按裂纹的取向可分为纵向裂纹和横向裂纹。
焊缝中的气孔、夹渣是立体型缺陷，危害性较小。而裂纹、未熔合是平面缺陷，危害性大。在焊缝探伤中，由于余高的影响及焊缝中裂纹、未焊透、未熔合等危害性大的缺陷往往与检测面垂直或成一定的角度，因此一般采用斜射横波接触法，在焊逢两侧进行扫查。
4 超声波检测的过程
4.1 检测前的准备
(1) 选择探头
1）K值的选择
探头K值的选择应从以下三个方面考虑： a. b. c.
使声束能扫查到整个焊缝截面；
使声束中心线尽量与主要危险性缺陷垂直； 保证有足够的探伤灵敏度
设工件厚度为T，焊缝上下宽度的一半分别为a和b，探头K值为K，探头前沿长度为L0，则有：
K≤（a+b+L0）/T
一般斜探头K值可根据工件厚度来选择，较薄厚度采用较大K值，如8～14厚度可选K3.0～K2.0探头,以便避免近场区探伤，提高定位定量精度；较厚工件采用较小K值，以便缩短声程，减小衰减，提高探伤灵敏度。如15～46厚度可
34 陕西科技大学过程装备制造与检测课程设计 选K2.0～K1.5探头，同时还可减少打磨宽度。在条件允许的情况下，应尽量采用大K值探头。
探头K值常因工件中的声速变化和探头的磨损而产生变化，所以探伤前必须在试块上实测K值，并在以后的探伤中经常校验。
2）频率选择
焊缝的晶粒比较细小，可选用比较高的频率探伤，一般为2.5～5.0MHz。对于板厚较小的焊缝，可采用较高的频率；对于板厚较大，衰减明显的焊缝，应选用较低的频率。 (2) 探头移动区宽度
焊缝两侧探测面探头移动区的宽度P一般根据母材厚度而定。
图
4-1 探头移动区和检测区
厚度为8～46mm的焊缝采用单面两侧二次波探伤，探头移动区宽度为：
P≥2KT+50 (mm)
厚度为大于46mm的焊缝采用双面两侧一次波探伤，探头移动区宽度为：
35 陕西科技大学过程装备制造与检测课程设计 P ≥KT+50 (mm)
式中K----探头的K值； T-----工件厚度。
工件表面的粗糙度直接影响探伤结果，一般要求表面粗糙度不大于6.3?m，否则应予以修整 (3) 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，实际探伤中用的最多的是浆糊和机油。而本次设计用到的耦合剂是机油。
4.2 探头测定与仪器的调节
(1) 探头测试
1）斜探头入射点的测试
斜探头的入射点是指其主声束轴线与探测面的交点。入射点至探头前沿的距离称为探头的前沿长度。测定探头的入射点和前沿长度是为了便于对缺陷定位和测定探头的K值。
将斜探头放在CSK-IA试块上，使R100的圆弧面反射回波达到最高时斜楔底
图4-2 用CSK-IA试块斜探头入射点的测试
面与试块圆心的重合点就是该探头的入射点。这时探头的前沿长度L0为：
L0 = R- M