检测焊接接头时怎么选择超声波探伤仪和探头？

一、仪器选择

采用超声波探伤仪,其工作频率应至少包括0.5MHz ~ 10MHz频率范围，超声仪器各性能的测试条件和指标要求应满足 NB/T 47013.3 -2015标准中附录A的要求并有相应证明文件,测试方法按GB/T 27664.1标准的规定。

图中为宇时先锋YUT2600超声波探伤仪

二、探头选择

1.频率选择

探头频率是超声检测中一个很重要的参数。焊接接头超声检测选用何种频率，需要考虑被检测面的粗糙度、材质、晶粒大小、超声的穿透能力、分辨力、检测精确度、检测速度等因素。对于焊接接头检测，推荐采用表1所列频率进行检测。

2.晶片选择

（1）对接焊接接头的超声检测，主要是采用横波斜探头检测。目前横波斜探头是以方形晶片为主，实施检测时，为保证横波探头与工件良好的耦合，并且有较好的灵敏度,要求方形晶片的任一边长一般不应大于40mm。

（2）中厚板、厚板焊接接头检测,若被检测面平整，使用大晶片探头进行检测也能达到良好的耦合，在此种情况下，为了提高检测速度，可以使用晶片尺寸较大的探头。如果板较薄且变形较大，或者具有一定弧度的产品焊接接头检测，为了保证探头与被检测面之间很好的接触，以达到良好的耦合，应选择晶片尺寸较小的探头。

（3）横波斜探头性能指标应符合NB/T 47013.3 -2015标准附录B的要求并有相应的,证明文件，性能指标测试方法按CB/T 27664.2的规定。

3.K值选择

探头K值选择应遵循以下三方面原则:

a使声束能扫查到整个焊缝截面;

b.使声束中心线尽量与主要缺陷垂直;

c.保证有足够的检测灵敏度。

(1)焊接接头超声检测要求探头声束具有良好的指向性、较高的接收灵敏度、始波占宽小、杂波少、探头的前沿尺寸(l₀值)小以及合活的K值K值洗择的适宜，可保证横波检测灵敏度。

(2）横波斜探头进行对接焊接接头的检测，其声束中心线应与焊缝中的主要缺陷相垂直,保证焊接接头中主要缺陷的检出。

(3）为保证声束能扫查到整个焊缝截面，探头K值的选择应满足下述要求，即当探头前沿紧贴焊缝边缘时，横波直射波法的主声束应扫查到至少远离探头

侧的焊缝下焊角，而一次反射法的主声束至少应扫查到探头侧的焊缝下焊角。为保证直射波与一次反射波能扫查到焊缝整个截面,K值应满足下式:

式中：  a：上焊缝宽度的一半（mm）

b：下焊缝宽度的一半（mm）

t：焊缝母材厚度（mm）

 l₀: 探头前沿长度（mm）

实际检测时所选探头K值，大于或等于上述计算值,可保证其主声束能扫查到整个焊缝截面，超声检测不漏检。

对于单面焊,上述公式中的b可以忽略不计,则:

此公式还可转换为:（双面焊）或:（单面焊)

式中符号同上。

实际检测时所选探头前沿l₀值，小于或等于上述计算值,可保证其主声束能扫查到整个焊缝截面,超声检测不漏检。

公式推导:根据图7—5可知，当直射波法扫查到远离探头侧的焊缝下焊角时（图中的A点)，声束轴线与焊缝中心线的交点到工件上表面的距离为d₁，此时d₁点以下焊缝直射波法可检测;一次反射波法扫查到探头侧的焊缝下焊角时(图中的B点)，声束轴线与焊缝中心线的交点到工件下表面的距离为d₂，此时d₂点以上焊缝一次反射波法可检测为保证横波斜探头完全扫查到整个焊缝截面,应有:

根据图7—5可得出:

（4）实际工作中，K值的选择在满足声束完全扫查到整个焊缝截面的前提下，,可根据工件的厚度来选择。薄板焊接接头超声检测，为避免近场区的影响，提高定位定量精度，一般采用大K值探头。厚度较大焊接接头检测，为缩短声程、减少衰减、提高检测灵敏度以及减少打磨宽度,一般采用K值较小的探头。

（5）对于低合金高强钢，其厚壁焊缝中的裂纹，经实践证明，采用较大和较小的两种K值探头分别检测，尽管两者检测灵敏度完全相同，但K值较小的探头很难发现甚至根本发现不了此种裂纹，容易漏检。因此，尽管焊缝母材很厚，但在条件允许的情况下,也应尽量采用K值较大的探头，或者同时采用较大和较小两种K值探头联合检测。

超声检测时，K值常因工件中的声速变化及探头的磨损而发生变化，在超声检测前应对K值进行测定，并在超声检测过程中经常进行校验。推荐采用的斜探头折射角(K值)见表2。