超声检测焊缝缺陷

超声检测在焊缝缺陷检测中的应用是一项重要的无损检测技术，以下是对该技术的系统概述：

一、基本原理

声波传播与反射

利用高频超声波在材料中传播，遇到缺陷或界面时产生反射，通过接收回波的时间和幅度分析缺陷的位置、大小和性质。

探头类型

直探头：用于检测与表面平行的缺陷（如分层）。

斜探头（角度探头）：常用于焊缝，通过折射声波检测与表面成角度的缺陷。

相控阵探头：多晶片阵列，可动态调整声束角度，适用于复杂几何形状。

二、检测步骤

表面准备

清洁焊缝及附近区域，去除锈蚀、油污等。

使用耦合剂（如甘油、水或凝胶）确保声波有效耦合。

校准与参数设置

根据材料厚度选择探头频率（厚材料用低频，薄材料用高频）。

校准仪器的时间基线（如使用标准试块）。

扫描方式

锯齿扫描：探头沿焊缝横向移动，覆盖整个焊缝宽度。

前后扫描：沿焊缝纵向移动，检测沿长度方向的缺陷。

信号分析

A扫描显示波形幅度与时间，B/C扫描显示二维图像。

通过回波位置（深度）、幅度及波形特征（如尖锐或宽大）判断缺陷类型。

三、常见焊缝缺陷及超声特征

裂纹：尖锐回波，可能伴随多次反射，方向性强。

未熔合：界面反射信号，通常位于焊缝边缘，回波幅度较低。

气孔：点状反射，幅度低且随机分布。

夹渣：不规则回波，幅度因非金属夹杂物而异。

未焊透：根部连续反射信号，位于焊缝中心线。

四、关键参数与标准

频率选择

薄板（<10mm）：5-10 MHz；厚板（>50mm）：1-5 MHz。

标准依据

国际：ISO 17640（焊缝超声检测）、ASME BPVC Section V。

国内：NB/T 47013.3-2015（承压设备无损检测第3部分：超声检测）。

验收标准

根据行业规范（如压力容器、桥梁）判定缺陷是否超限（如长度、深度）。

五、优缺点分析

优点：

可检测内部缺陷，灵敏度高。

便携、实时成像（如相控阵）。

无辐射风险，适合现场作业。

局限性：

需耦合剂，表面粗糙度影响检测。

对操作人员经验依赖度高。

难以检测平行于声束的平面缺陷（需多角度扫查）。

六、新技术发展

相控阵超声检测

多角度声束扫描，生成实时二维/三维图像，提升检测效率。

全聚焦法

通过全矩阵数据采集与算法优化，提高分辨率和缺陷表征能力。

自动化检测系统

机器人扫查，适用于大型结构（如管道、储罐）的快速检测。

超声检测是焊缝质量控制的核心手段，需结合工艺特点、缺陷类型及标准规范灵活应用。随着相控阵等技术的发展，其精度与效率持续提升，未来将进一步向智能化、自动化方向演进。同时超声检测也会和激光视觉检测搭配进行使用，激光视觉检测可以快速的检测出表面的焊缝缺陷。