鋁鋼復合板探傷

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1、回波高度對比法檢測鋁-鋼復合板內部缺陷常太根（太原（鋼鐵）集團公司技術中心探傷站030003）摘要：介紹了一種利用回波高度對比法確定復合板中未結合缺陷及缺陷邊界的超聲波檢測方法。探傷方法選擇單直探頭直接接觸法和局部水浸法?？蓱糜阡X-鋼復合板內部質量的檢測，操作簡單，判定結果準確。關鍵詞：鋁-鋼復合板；超聲波探傷；回波高度ABSTRACT:Acomparativemethodofultrasonicflawdetectionthroughechoheightisintroduced,whichisusedin

2、measuringtheunconnectedflawanditsedgeofcomplexplateofaluminumandsteel.KEYWORDS:Complexplateofaluminumandsteel;Ultrasonicflawdetection;Echoheight1前言鋁-鋼復合板是一種具有特殊使用性能的新型結構材料。由于鋼具有高硬質、高脆性、高熔點等特點，而鋁又具有優(yōu)良的導電性、導熱性，良好的耐蝕性、密度小等特點，兩者復合后充分發(fā)揮兩種金屬的優(yōu)良特性，它的用途越來越受到人們的重視。爆

3、炸復合是鋁-鋼復合板最好的焊接工藝，在復合過程中，由于爆炸速率，藥量，間隙等原因，可能在某些部位出現(xiàn)未結合現(xiàn)象，超聲波探傷是較好的檢測該缺陷的方法。不銹鋼-普通鋼復合板兩介質聲阻抗差異極小，利用超聲波探傷時，結合界面幾乎沒有反射波。而鋁和鋼兩介質的聲阻抗差異很大，超聲波在傳播過程中遇兩介質界面時，在完全結合的情況下也產生反射。因而探傷時結合界面反射波與未結合缺陷反射波常出現(xiàn)在顯示屏同一位置，難以區(qū)分是否為缺陷波，給正確檢測鋁-鋼復合板中未結合缺陷帶來一定的困難。本文介紹了一種利用波高對比法確定鋁-鋼復合板中未

4、結合缺陷及缺陷邊界的超聲波探傷方法。2超聲波探傷方法選擇采用頻率為2.5MHz，探頭直徑為Φ20mm的單直探頭對規(guī)格為7mm+24mm的鋁-Q345C復合鋼板進行縱波探傷，耦合方式選擇直接接觸法和水浸法。實際檢測過程中發(fā)現(xiàn)采用雙晶探頭進行復合板探傷時如果探頭焦點落在結合面，則反射波相當強烈，與鋼板底面回波無法比較；如探頭焦點不在結合面上則波形較復雜，不利于用波高比較法確定缺陷。所以不建議采用雙晶聚焦探頭。3試驗結果分析3.1直接接觸法探傷結果分析分別從鋁-鋼復合板鋁板側和鋼板側進行探傷所得到的超聲波波形圖見圖

5、1和圖2。（a）完全結合（b）未結合（c）未結合邊界圖1接觸法從鋁板側探傷所得波形（a）完全結合（b）未結合（c）未結合邊界圖2接觸法從鋼板側探傷所得波形從圖1和圖2所示波形特征可以得出：1）圖1（a）所示波形中為復合板完全結合時超聲波反射波形，B1為結合界面反射波，B2為底面反射波，根據(jù)聲壓反射率公式計算得出鋁-鋼界面聲壓反射率r=（ρc鋼－ρc鋁）/（ρc鋼＋ρc鋁）＝0.457；透射波到達復合板底面全反射，往復透過率T＝1－r2=0.7975。結合界面波與底面反射波分貝差ΔdB（B1－B2）=20lg︱

6、r/T︱=-4.8dB。復合板完全結合時，結合界面反射波波高比底面反射波波高始終低4.8dB。圖2（a）中可以看出從鋼板側探傷結果和鋁板側探傷結果相同。因此，從鋁板側和鋼板側探傷時，探頭掃查過程中，超聲波波形顯示結合界面反射波比底面反射波波高相差為-4.8dB時即可認為鋼板完全結合。2）圖1（b）和圖2（b）為分別從兩側探傷檢測到完全未結合缺陷時超聲波反射波形，特征為底面反射波消失，出現(xiàn)多次未結合缺陷反射波。3）圖1（c）和圖2（c）為測定未結合缺陷邊界時的超聲波反射波形圖。當出現(xiàn)結合界面反射波與底面反射波的

7、波高差值大于-4.8dB時，可認為存在未結合缺陷。移動探頭觀察波形變化，當結合界面和底面反射波高差值為0dB時，探頭中心點即為未結合缺陷邊界點。3.2水浸法探傷波形分析對面積較大的鋁-鋼復合板進行檢測時，往往采用局部水浸法。圖3、圖4為局部水浸法探傷時所得各類波形。（a）完全結合（b）未結合（c）未結合邊界圖3水浸法從鋁板側探傷所得波形（a）完全結合（b）未結合（c）未結合邊界圖4水浸法從鋼板側探傷所得波形從圖1和圖2所示波形特征可以得出：1）圖3（a）和圖4（a）中為分別從鋁板側和鋼板側采用局部水浸法檢測鋁

8、-鋼復合板時結合界面完全接合情況下所得波形，波形有兩個特點，其一是有兩個較強發(fā)射波S1、S2，它們是水/鋁（或水/鋼）界面一次回波和二次回波。且S1與始波之間有一段距離，這是超聲波在水層中傳播的距離，檢測是可忽略此段波形，將S1調至顯示屏零點位置；其二是鋁-鋼結合界面回波B1與鋼板底面回波B2相差約-4.8dB。根據(jù)理論公式計算可證明，復合板完全結合時，B1與B2始終相差-4.8dB。計算如下（以從