超声检测焊缝“坡口未熔合”实战分析（上篇）

这一期我们来聊一聊坡口未熔合这类缺陷的超声检测，主要分析两个典型的实际检测案例。由于文章的篇幅较长，将其分为上、下两篇。

坡口未熔合缺陷，顾名思义焊缝坡口上的未熔合缺陷。

什么是未熔合缺陷？

未熔合是指焊缝金属与母材金属，或焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷。未熔合可分为坡口未熔合、层间未熔合和根部未熔合三种。未熔合是一种面积缺陷，坡口未熔合和根部未熔合对承载截面积的减小都非常明显，应力集中也比较严重，其危害性仅次于裂纹。

下面这幅图是实际检测中发现的坡口未熔合缺陷，经过线切割加工和金相检测后，焊缝未熔合形貌非常清晰的展示出来了。

焊缝坡口未熔合

焊缝内部缺陷形成及性质类别，受焊接工艺参数和焊工焊接水平等因素影响。比如焊接规范不合适、操作方法不当、焊条和焊道清理不干净，都是产生未熔合的主要因素。更多介绍自行百度，这里不再做过多展开，不然文章篇幅过长。

剖析两个典型的坡口未熔合超声检测案例，这两个案例都是我在实际检测中遇见的，并对缺陷进行打磨验证和分析，经过认真思考和总结后，写成了这篇文章。此文不是正规的技术论文，文章的论据和逻辑可能存在不严谨之处，望各位不吝指正，但也不乏作为超声检测入门者的学习资料。

第一个典型案例

先简单介绍检测背景，某电厂600MW超临界锅炉定期检验，超声检测高温再热器进口集箱环向对接焊缝（类似于管道对接焊缝），发现焊缝中存在缺陷，很遗憾没有留下缺陷的波形照片。不过没关系，另一个案例存有照片。

集箱内蒸汽压力约4.6MPa，温度约300°C。其材质为SA-335P12（材质为火电厂常见耐热钢），规格为Φ762×34mm。选用斜探头规格为2.5P13×13K1/K2，在CSK-IIIA试块上制作DAC曲线。

四个检测步骤如下：

超声检测焊缝示意图

（1）用K1的探头在位置1扫查，发现一处超过判废线的异常波，测量深度H=24.2mm，Φ1×6+12dB（SL+15dB），测量指示长度约L=95mm，反射体位于检测面对侧（2处），且偏离焊缝中心约2mm（处于坡口位置），只有一个波峰；

（2）用K2的探头在位置1扫查，同样发现该异常波，缺陷深度H=24.1mm，反射当量Φ1×6+10dB（SL+13dB），测量指示长度约L=93mm；反射体位于检测面对侧（2处），且偏离焊缝中心约2mm（处于坡口位置），只有一个波峰；

（3）将K1和K2探头在位置2处扫查，异常波的波幅均低于I区，找到该反射体的最高反射波，测量其深度约H= 24mm，反射体位置和上述两次检测基本一致；

（4）将焊缝余高磨平，用直探头扫查该异常波最大波幅的位置（离焊缝中心约2mm），将一次底波波幅自动增益到80%时，该缺陷波为约20%，深度约H=23.9mm。

提示：未找到该缺陷的波形图，贴上一张类似该情况的图片，以便加强理解。

超声检测“坡口未熔合”波形

再次提醒：上述缺陷并非该图。

混迹NDT多年，判定这个缺陷还是有一定把握。此反射波肯定是缺陷波，并且是典型的坡口未熔合。

为什么这么肯定说它是坡口未熔合呢？难道有什么特殊技巧或方法吗？发现异常波后如何判定呢？

之前写过一篇文章《无损检测是什么样的工作？侦探！》，这篇文章不是意淫NDT有多么高大上，而是提出了一种侦探式思维应用于无损检测。

超声检测集箱的对接焊缝时，仪器屏幕出现异常波，首先要判定该异常波是不是缺陷的反射波。好比发生了一起命案，侦探（这里把警察看做侦探）首先要进入现场勘查，鉴别是自杀还是他杀。如果是自杀，经简单的侦查，即可盖棺定论。如果是他杀，案件可能扑朔迷离、疑点重重，必须对案件进一步侦查，寻找破案的线索，推测谁是最具有作案动机的疑犯，根据获取的线索顺藤摸瓜，寻找该疑犯的真正作案动机和犯罪证据。作案动机、人证、物证俱在，案件也差不多完结，后续等待法院的最终审判。

超声检测完全可以借助侦探破案的思维方式，首先要甄别异常波是缺陷反射波？波形转换？还是结构波？我喜欢用下面3个步骤来验证是不是缺陷。

第1步：了解焊接工艺参数和焊工水平。焊接工艺参数可要求业主提供，焊接工艺需经过多次审批，一般也不会存在大问题，焊接工艺存在问题，会导致焊缝存在大面积的问题，我认为施工单位不会犯这种低级错误。

而焊工焊接水平却是参差不齐，项目可能已经完成了五六年，甚至十几年，说不定该焊工早就转行不干了，或者经过十多年的修炼，现在已是技术大仙。那是不是很难再了解到焊工水平？其实不然，佛说：“世间万物皆有因果”。

有两个方法，一个方法，观察焊缝的外观。焊缝外观不仅可以体现出焊工的水平，还能体现出焊工的做事态度。漂亮的焊缝多出自能人之手，细节方面也能做到恰到好处。焊缝外观太“丑”，不仅说明技术不行，可能工作态度也很差，不按工艺操作、焊条不烘烤、焊渣清除不干净、焊到一半抽支烟（有点夸张）…这样的焊缝肯定存在很多问题。

另外一个方法，利用其它方法检测，发现焊缝存在多处缺陷，比如：磁粉检测发现许多磁痕，或超声检测也发现很多记录缺陷，保不齐焊缝内部存在什么鬼东西呢。

第2步：了解焊缝的结构。可通过查看图纸获取，确认焊缝不存在特殊的焊接结构，排除波形转换波或结构波的可能。按照经验判断，集箱或管道环向焊缝，通常是简单的对接焊缝，有V型，U型等形式的坡口，所以我们偷懒没去查看图纸（这是不严谨的做法）。

第3步：用不同的方法和手段验证。换校准的新探头扫查，或采用2个不同K值的探头在不同位置扫查，均发现该波，且位置基本一致。另外再用直探头扫查，发现确实存在该波。

根据这3个步骤，基本可以确认是缺陷。接下来仔细测量缺陷的长度、深度、位置以及反射当量，并记录下来，然后依据相应的检测标准（NB/T47013.3-2015）进行评级，并下发缺陷通知单。超标的缺陷该挖就得挖，消除缺陷后，渗透或磁粉复查没有问题，进入下一步工序——补焊、热处理，补焊部位再做一遍超声检测。一切OK后，出具检测报告。

到此为止，所有工作基本完成，可以安心的睡大觉了。其实不然，还有一个重要的步骤落了，那就是分析缺陷的性质。虽然标准并未要求判定缺陷性质，况且常规超声检测不是判定缺陷性质的好手段，但不乏是一个好的学习机会。不断的发现问题、分析问题、解决问题以及总结经验，才能让我们的技术和经验进一步升华。

判定缺陷味坡口未熔合的依据是什么呢？

采用K1和K2的探头扫查，发现缺陷的波幅很高均位于III区，这是坡口未熔合的典型特征之一，这是怀疑坡口未熔合为犯罪嫌疑人的第一线索；缺陷波形很干脆，只有一个波峰，而且波幅很高，进一步验证是坡口未熔合，是第二个线索；探头在对侧扫查，也发现该缺陷波的存在，但是波幅很低，这既是线索也是证据；缺陷处于焊缝坡口处，这是第二个证据…

好了，有这么多线索和证据，可以提人审问，就让案件的真相从犯罪嫌疑人嘴中一一抖出来吧。提审疑犯相当于打磨缺陷，缺陷打磨出来后，的确是坡口未熔合这个可恶嫌疑犯，下图是缺陷打磨后的照片（点击图片看大图）。

坡口未熔合

打磨缺陷过程中，遇到点小插曲。由于焊缝的特殊性，如果采用气刨方式消除缺陷，气刨产生的热量会改变焊缝的金相组织，影响焊缝材质的力学性能，更何况DL/T438标准的规定，焊缝只能进行两次热处理。

所以只能用打磨机打磨，而打磨机打磨的速度太慢，焊缝打磨到一定深度后，仅仅发现了几点气孔和夹渣，无痛无痒的小缺陷并不超标。此时，打磨工人不干了，用一上午的实际挖了这么一大坑，并且啥都没发现，如果继续挖不小心挖穿了焊缝该咋办呀，把焊缝给挖穿，等于给自己挖坑自己跳啊，他也不敢继续往下挖。

此时，我们心里有点忌惮，要是真没挖出缺陷来，丢人是小事，辜负业主对我们的一番信任，不是我们想看到的结果。用尺子量了坑的深度为约22mm，而超声检测缺陷深度约24mm，打磨的深度已经非常接近缺陷。用超声波再扫了下，没有发现缺陷，心里更加担心。摆在我们面前只有一条路，必须将缺陷挖出来，以此证明我们的结果是正确的。

不过我们还是信心满满的，同事亲自操起打磨机，呲呲呲…。缺陷打磨出来了，终于可以松一口气了。不仅给业主增添了一份好印象，而且对我们更加信任。

一点心得：检测要仔细、认真，这不是一句口号，凡事保持良好的态度，多发现一个缺陷，少承担一份风险，往更高的层面讲，这是职业道德或者说是敬业精神；发现“缺陷”要谨慎行事，要清楚焊缝结构及内壁情况，并用不同的方法验证，比如换不同K值的探头扫查、在不同部位扫查、用直探头扫查等，有条件可采用TOFD、相控阵或射线检测验证，不轻易下结论，避免错判。“宁可错杀一百，也不放过一个”，从经济学角度来讲，这种想法并不可取；最后要相信自己的判断，敢于下结论；当然分析问和总结经验，才是提升“段位”的最好方法。

这篇案例就介绍到此，下篇继续侃「低压加热器（换热类容器）筒体对接焊缝的超声检测案例」。

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