焊接熔深检测中超声检测技术的应用要点及操作规范

焊接熔深是衡量焊缝质量的核心指标，直接关系结构承载能力与安全可靠性。超声检测因非破坏性、实时性强、定量准确等优势，成为焊接熔深检测的主流技术。本文结合实际操作经验，系统梳理超声检测在焊接熔深应用中的关键要点与规范，帮助从业者精准把控技术细节，提升检测结果的可靠性。

超声检测技术的基本原理与焊接熔深适配性

超声检测基于脉冲反射法工作：仪器发射的超声脉冲通过探头传入工件，遇到不同声阻抗界面（如焊缝熔合线与母材分界面）时产生反射回波，探头接收后转换为电信号显示在荧光屏上，通过回波时间可计算界面距离——这正是熔深检测的核心逻辑。

焊接熔深是焊缝金属从表面到熔合线的垂直深度，本质是“焊缝与母材的界面距离”。超声能穿透焊缝金属（声阻抗与母材接近），精准捕捉熔合线反射信号，天然适配熔深检测。对比射线检测（熔深二维投影误差大）、破坏性检测（无法复现），超声的非破坏性与定量准确性更符合工业需求。

需注意的是，超声仅适用于均质材料焊缝（如碳素钢、低合金钢），对奥氏体不锈钢等声衰减大的材料，需调整参数或结合其他方法，避免信号弱导致误判。

检测前的工件预处理与仪器校准

工件表面状态直接影响耦合效果，预处理是关键。先用钢丝刷或砂纸去除焊缝及周边20mm内的锈迹、氧化皮与毛刺，再用酒精擦拭油污，最终表面粗糙度需达Ra≤6.3μm，确保探头与工件紧密接触。

仪器校准需用标准试块（如CSK-IA或专用熔深试块）：①声速校准：将探头置于试块已知厚度区域，调整声速值使回波位置与试块厚度一致（如试块20mm，钢声速调至5900m/s）；②灵敏度校准：将试块反射波调至荧光屏满幅80%，确保捕捉微弱回波；③线性检查：验证水平线性（误差≤1%）与垂直线性（误差≤5%），避免测量偏差。

校准后需记录参数，检测中每2小时或换工件时复核，确保仪器状态稳定。

探头的选型原则与参数匹配

焊接熔深检测以直探头（单晶片、纵波）为主——垂直入射声束集中，直接接收熔合线反射波，适合测量垂直熔深；斜探头多用于缺陷检测，很少用于熔深定量。

频率选择需平衡分辨率与衰减：熔深≤5mm选5MHz（分辨率高）；5-20mm选2.5MHz（平衡两者）；>20mm选2MHz（减少衰减）。晶片尺寸选Φ10-20mm，太小覆盖面积小易遗漏，太大难耦合焊缝表面。

还需检查探头前沿长度（≤5mm，避免超出焊缝）与声束扩散角（≤10°，保证声束集中），确保与检测需求匹配。

耦合剂的选择标准与使用规范

耦合剂用于排除探头与工件间的空气（空气声阻抗远小于钢，会反射99%声能），需满足“声阻抗接近工件、流动性适中、无腐蚀”。

常用耦合剂：①机油（便宜，适合一般碳钢，易挥发需补充）；②甘油（粘度大，适合粗糙或曲面焊缝，易吸潮需密封）；③专用耦合剂（声阻抗接近钢，无腐蚀，适合精密检测，成本高）。

使用规范：涂抹均匀（厚度0.1-0.3mm），用探头按压排除气泡（气泡会产生杂波），检测中及时补充干燥的耦合剂，避免干摩擦损伤探头。

扫查方式的设计与操作要点

扫查需覆盖焊缝中心线及两侧各20mm范围，常用两种方式：①直线扫查：沿焊缝长度移动探头，中心对准焊缝，速度≤100mm/s（太快漏信号），适合初步筛查；②格子扫查：直线扫查基础上垂直焊缝移动，步距≤晶片尺寸一半（如Φ10mm探头步距≤5mm），重叠率≥50%，适合精密检测。

操作要点：探头压力适中（0.5-1kg力，避免耦合不良或损伤探头）；保持垂直（夹角≤5°，倾斜会导致声束偏移漏信号）；实时观察荧光屏，遇回波异常（幅值突变）需停下调整位置确认。

熔深检测的信号分析与判定方法

信号分析需结合回波时间、幅值、波形：①回波时间：按“熔深=声速×回波时间/2”计算（声速已校准），如钢声速5900m/s，回波时间8μs，熔深=5900×8×10^-6/2=23.6mm；②幅值：正常回波≥校准灵敏度50%，太低需检查耦合或调整参数，太高可能是熔深浅或表面凸起；③波形：正常为清晰单峰，多峰或毛刺波可能是缺陷（需移动探头确认，同步移动则为缺陷）。

判定依据焊接工艺规程（WPS）：如要求熔深≥10mm，检测值≥10mm且信号正常则合格；否则需进一步验证（如破坏性检测）。

操作中的干扰因素及排除技巧

干扰1：表面耦合不良（无回波或幅值低）——重新打磨表面，涂抹更多耦合剂，按压排除气泡；曲面工件换软膜探头。

干扰2：焊缝表面凹凸（信号弱）——用甘油耦合，或垫薄塑料膜增加接触面积；打磨过高余高至母材平齐。

干扰3：焊缝缺陷（杂波）——移动探头观察杂波是否同步，同步则为缺陷，需记录位置；不同步则为耦合问题。

干扰4：仪器噪声（无规则杂波）——检查接地（电阻≤4Ω），远离强电磁场（≥5m）；重启或更换仪器。

检测结果的记录要求与复核流程

记录需真实可追溯，内容包括：工件编号、材质、焊缝信息；探头型号、耦合剂、声速、灵敏度；检测部位（如“焊缝起点+100mm”）、回波时间、熔深、幅值；检测人员及日期。用钢笔填写，涂改需划线更正并签名，保存至少5年。

复核由Ⅱ级及以上资质人员进行，内容包括：仪器校准、探头选型、耦合剂使用、扫查方式、信号分析、熔深计算。复核合格签署意见，不合格需重新检测。