薄板焊縫為何不宜進(jìn)行超聲波探傷?
現(xiàn)行的GB11345-89《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級(jí)》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定適用范圍為“母材厚度不小于8mm的鐵素體類鋼全焊透熔化焊縫的脈沖反射法手工超聲波焊縫檢驗(yàn)”。但是隨著輕型鋼結(jié)構(gòu)地興起和發(fā)展,在現(xiàn)今的鋼結(jié)構(gòu)工程中經(jīng)常會(huì)遇到構(gòu)件母材板厚小于8mm的情況。在很多地區(qū),建筑工程質(zhì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)又未開(kāi)展X射線探傷的檢測(cè)項(xiàng)目,對(duì)這類薄板(厚度小于8mm的板材,主要是4mm~7mm)焊縫無(wú)法進(jìn)行行之有效地檢測(cè)。而即使采用X射線對(duì)薄板焊縫進(jìn)行探傷也存在對(duì)人和環(huán)境危害大,對(duì)裂紋、未熔合等危害性缺陷漏檢率高等缺點(diǎn)。因此研究薄板焊縫超聲波探傷的可行性和探傷方法就顯得很重要了。 薄板焊縫超聲波探傷的可行性 ,薄板焊縫不宜進(jìn)行超聲波探傷的理論依據(jù)根據(jù)聲學(xué)理論基礎(chǔ),在不考慮介質(zhì)衰減的情況下,液體介質(zhì)中超聲波波源附近會(huì)有由于波的干涉而出現(xiàn)的一系列聲壓極大極小值的區(qū)域,稱為超聲場(chǎng)的近場(chǎng)區(qū),又叫菲涅耳區(qū)。在近場(chǎng)區(qū)進(jìn)行超聲波探傷對(duì)定量是不利的,處于聲壓極小值處的較大缺陷回波可能較低,而處于聲壓極大值處的較小缺陷回波可能較高,這樣就容易引起誤判,甚至漏檢。由于薄板焊縫的母材板厚較薄,基本都處于超聲場(chǎng)的近場(chǎng)區(qū),因此為避免誤判、漏檢,薄板焊縫不宜進(jìn)行超聲波探傷。
實(shí)際聲場(chǎng)與理想聲場(chǎng)的比較
理想聲場(chǎng)中討論的是液體介質(zhì),波源做活塞振動(dòng),輻射連續(xù)波等理想條件下的情況。實(shí)際探傷時(shí)往往是固體介質(zhì),波源非均勻激發(fā),輻射脈沖波的聲場(chǎng),簡(jiǎn)稱實(shí)際聲場(chǎng)。在近場(chǎng)區(qū)內(nèi),實(shí)際聲場(chǎng)與理想聲場(chǎng)存在明顯區(qū)別。理想聲場(chǎng)軸線上聲壓存在一系列極大極小值,且極大值為2P0,極小值為零。實(shí)際聲場(chǎng)軸線上聲壓雖然也存在極大極小值,但波動(dòng)幅度小,極大值遠(yuǎn)小于2P0,極小值也遠(yuǎn)大于零,同時(shí)極值點(diǎn)的數(shù)量明顯減少。這是因?yàn)椋?/p>
a、近場(chǎng)區(qū)出現(xiàn)聲壓極值點(diǎn)是由于波的干涉造成得。理想聲場(chǎng)是連續(xù)波,波源各點(diǎn)輻射的聲波在聲場(chǎng)中某點(diǎn)產(chǎn)生完全干涉。實(shí)際聲場(chǎng)是脈沖波,脈沖波持續(xù)時(shí)間很短,波源各點(diǎn)輻射的聲波在聲場(chǎng)中某點(diǎn)產(chǎn)生不完全干涉或不產(chǎn)生干涉。從而使實(shí)際聲場(chǎng)區(qū)軸線上聲壓變化幅度小于理想聲場(chǎng),極值點(diǎn)減少。
b、實(shí)際聲場(chǎng)的波源是非均勻激發(fā),波源中心振幅大,邊緣振幅小。由于波源邊緣引起的波程差較大,對(duì)干涉影響也較大。因此這種非均勻激發(fā)的實(shí)際波源產(chǎn)生的干涉要小于均勻激發(fā)的理想波源。
c、理想聲場(chǎng)是針對(duì)液體介質(zhì)而言的,而實(shí)際探傷對(duì)象往往是固體介質(zhì)。在液體介質(zhì)中,液體內(nèi)某點(diǎn)的壓強(qiáng)在各個(gè)方向上的大小是相同的。波源各點(diǎn)在液體中某點(diǎn)引起的聲壓可視為同方向而進(jìn)行線性迭加。在固體介質(zhì)中,波源某點(diǎn)在固體中某點(diǎn)引起的聲壓方向在二者連線上。對(duì)波源軸線上的點(diǎn),由于對(duì)稱性,使垂直于軸線方向的聲壓分量互相抵消,使軸線方向的聲壓分量互相迭加。顯然這種迭加干涉要小于液體介質(zhì)中的迭加干涉,這也是實(shí)際聲場(chǎng)近場(chǎng)區(qū)軸線上聲壓分布均勻的一個(gè)原因。