管子和用于承受压力的管道其最大的作用是输送介质，除常见的石油、天燃气外，还有工业用气体，如氧气、二氧化碳等、乙烯、液氨、矿浆、煤浆等介质。与其他特定种类设备相比，主要由以下几方面的特点：
1.管道与输送介质相对流动，所以管道内要减小阻力，保证光洁；还要对介质有所考虑，腐蚀性强的在设计上要增加相应的裕量。
4.在役运行的管道对地面建筑或区域构成威胁，尤其是易燃气体管道，威胁更大。
通过上述分析，说明管子和用于承受压力的管道的质量对整个输送系统的安全运行和常规使用的寿命是很重要的。因此，管子和用于承受压力的管道焊接质量是影响管道质量的非常非常重要的因素。
管子和用于承受压力的管道在锅炉制造安装中应用也较广，经常承受较高的压力。过去主要是采用X、γ射线检验，但由于管子透照厚度差大，安装过程中管子有时密集排列，X、γ射线检测缺陷检出率低。为此人们开始研究利用超声波来进行仔细的检测，目前已取得一定的成效，而且在一些大型锅炉厂及电建单位中已用于实际生产。
焊接接头种常见缺陷油气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等。管子曲率半径小，管壁厚度薄，常规超声检测困难大。曲率半径小，普通探头的检测接触面就小，曲面耦合的损失就大。同时超声波在内表面反射发散严重，检验测试灵敏度低。壁薄、杂波多，从而判断缺陷难度大。大量实验表明，利用大K值小晶片短前沿横波斜探头在焊缝两侧进行仔细的检测，可以轻松又有效地检出焊接接头中的各种缺陷。
小径管外径d=32-159mm，壁厚t=3-13mm，曲率半径小，管壁厚度小。
对比试块GS-1、GS-2、GS-3、GS-4用于测试仪器和探头的性能，调整扫描线比例和探伤灵敏度。（见图）
当缺陷反射波高于II区或II区以上，反射波只有一个高点用6dB法测指示长度，有多个高点，用端点6dB法测指示长度。
测长的指示长度为沿管子外径圆周长，其实际指示长度Lδ为Lδ=L×（R-H）/R，这里L-------探头沿管子外圆移动距离，R-------管子外半径，H-------缺陷离外表面深度。
①根部未焊透：有端角反射特征，回波较强。从焊缝两侧均可探到，位于焊缝中心线沿焊缝有一定长度。
②未熔合：均为V型坡口。出现在上部。常在二次波发现，回波较高焊缝一侧探到，另一侧探不到。
首先判定是否危险性缺陷，对判定为非危险性缺陷，如相邻两缺陷在一直线上，其间距小于其中较小的缺陷长度应作为一条缺陷处理，以两个缺陷长度之和作为单个缺陷指示长度，且不考虑间距，单个点状缺陷指示长度按5mm计。
1.不允许存在缺陷：反射波幅位于III区的缺陷和判定为裂纹等危险性缺陷。
2.反射波幅位于II区的缺陷，指示长度≤1/3T（最小5mm）评为I级，指示长度≤2/3T（最小6mm）评为II级，超过上述据评为III级。
3.如判为根部未焊透，则单个根部未焊透焊缝长度为1/3T（5-20mm），l累计长度≤10%圆周长且
目前利用超声设备焊接各种塑件已相当普及, 产品包装. 切割. 铆埋 .压花 .打孔.等行业是必不可缺的设备, 于是各式各样, 各种功能的超声焊接也应运而生, 应用领域不相同, 使用方法和对设备要求大不相同. 现时使用中消费者存在很大的区. 真对这些误区加一说明!
有相当一部分从事多年超声焊接方面的人员. 对超声能量地传递有一种误解, 认为是音波在接触面进行焊接, 其实这是一种误解, 真正的焊接原理是: 换能器把电能转换为机械后, 通过工件物质分子进行传导, 声波在固体中地传导声阻远小于在空气中的声阻, 当声波通过工件接缝时, 缝隙中的声阻大, 产生的热能相当就大. 温度首先达到工件的容点, 再加上一定的压力, 使接缝熔接. 而工件的其它部分由于热阻小, 温度低不会熔接. 其原理同电工学中的欧姆定律类似.
超声焊接机对要焊接的工件材质也是有要求的, 不是所有材料都能焊接, 有人理解为任何材料都可以焊接,这是一个很大的误解. 不同种材质之间有的能更好地焊接, 有的是基本能相熔, 有的是不相熔的. 同一材料之间熔点是相同的, 从原理讲是可以焊接的, 但是当要焊接的工件的熔点大于350℃时, 就不在适合用超声焊接了. 因为超声是瞬间使工件分子溶化, 判断依据是在3秒之内, 不能良好熔接, 就应选择其它焊接工艺. 如热板焊接等. 一般来讲abs料是最容易焊接, 尼龙是最难熔接的. 具体焊接材料选择请 参考 附表:
3) 超声能量是瞬间爆发地, 熔接处应成点或线条, 以及传递的距离都要符合超声焊接方式. 有的人觉得只要是塑料材料, 无论怎样接合面都可以良好地焊接, 这也是一个错误认识. 当瞬间能量产生时, 接缝面积越大,能量分散越严重, 焊接效果越差, 甚至无法焊接. 另外超声波是纵向传波的, 能量损失同距离成正比, 远距离焊接应控制在6厘米以内. 焊接线丝之间为宜, 工件的臂厚不能低于2毫米, 否则不能良好熔接, 特别是要求气密的产品.
4) 超声波输出功率的大小, 同压电陶瓷片的直径和厚度、材质 、设计工艺决定, 一但换能器定型,上限功率也就定型了, 衡量输出能量的大小是一个复杂的过成, 不是换能器越大,电路使用功率管越多, 输出能量就越大, 它须要相当复杂的振幅测量仪, 才能精准测量其振幅, 由于大多数使用者对超声知识太了解, 又加上某些销售人员的误导, 给消费者一个错误认识. 消耗电能多少并不能反应输出超生功率的大小, 如产生纵向能量低, 而消耗电流大, 只能说明设备的效率低下. 无功功率大而宜.
5) 使用多大输出功率, 振荡频率、振幅范围，要根据工件的材料、焊线面积、工件内是否有 电子 元器件、是否要气密等因素来考虑。误认为功率越大越好。这也是一个误解。如果对超声不是太了解。最好请教正规的超声波生产厂工程技术人员。有条件的话最好到厂家现场勾通，不要盲目听从一些非正规超声销售人员的误导。目前生产相关设备的公司特别混杂，其中大部为家庭式作坊，对电路进行生搬硬套仿制，对工作原理似懂非懂。仿制出的设备有以下致命缺陷。其一是外买元材料品质没办法保证，其二生产的基本工艺的核心技术没有掌握。设备在中功率和大功率工作时经常表现出不稳定，产品合格率低。有时会设备损坏。如驱动换能器的功率变压器，所使用的磁性材料参数无法测量，
磁饱和磁通密度（bs ） 磁感应强度（bm） 、有效磁导率（ue） 、剩余磁通密度（br）、矫顽力（a/m）、损耗因数（tan￡）、温度系数（au/k—1），绕制工艺相当讲究，包扩抽真空浸环氧树质。这些测试设备和生产环境家庭式工厂是没办法做到的。所以在勾买超声时，最好先了解一下公司情况，不要盲目听从销售员吹捧，也不要只看价格。只有这样才能日后减少不必要麻烦。
锂电池极耳超声波焊接技术是应用电磁感应传输原理进行焊接信息的传输，锂电池极耳超声波焊接将整体焊接的能量储存和传输都是依靠设计中的金属导电完成的，如图1[1]为锂电池极耳超声波焊接设计图。从图中设计的整体做多元化的分析，新型锂电池极耳超声波焊接设计内部形成了简单的电流传输线路图，是焊接技术在实际应用中的动力供应脱离了外部供应的电力资源控制，从而是超声波焊接技术的应用灵活性更强，例如：从图1中结构来看，电路中具有电能，小型发电机等电路传输系统，焊接作用主要是通过传感系统接受系统的焊接信号，小型供电系统来进行电流供应，保障超声焊接技术的应用。
其二，锂电池极耳超声波焊接设计结构的电流是将电压转变为超声电磁声波进行工作，从图1中设计结构可以进行分析，锂电池极耳超声波焊接设计中换能器是实电流与超声波之间电流交换的主要平台[2]，变幅器能够在机械控制领域进行机械振动能随着需求将超声波的振幅扩大，从而保障了焊接中焊头、焊座、焊件等压力整体结构在压力的作用下顺利开展工作，实现了锂电池极耳超声波焊接中的连接效果。
对锂电池极耳进行超声波焊接本质是一种摩擦焊接的工艺。经过设计的超声波焊接的压头在变幅器的驱动下开始震动，从而带动被焊接材料之间进行摩擦，摩擦使其产生一定热量产生局部轻微融化，然后焊头立即对材料进行顶压焊接，实现材料之间的连接。该焊接工艺的优势在于能量输入较少，同时对极耳表面的清理要求较低。同时超声波焊接工艺的施工温度较低，在焊接过程中热影响区非常小，对锂电池内部结构影响也较小。
从超声焊接技术的设计原理分析来看，新型超声波焊接技术能够保障焊接整体质量都处于相对完善的焊接结构中，超声波焊接能保障焊接中控制箱的资源供应结构完善。与传统的焊接相比，超声波焊接技术打破了焊接材质的限制，无论焊接的材质的熔点性有何不同，都能够保障锂电池中极耳焊接的可靠性；同时，超声波焊接中，焊接整体处于采用外部声控震动频率的焊接，实现了焊接技术和焊接结构的优化应用，在焊接中对锂电池的损伤性达到最小，保障了锂电池的焊接后应用寿命，是一种具有高强度稳定性和安全性的焊接形式，推进我国焊接技术水平和焊接质量的发展。
此外，还可以从技术应用对锂电池的应用寿命角度做多元化的分析，采用超声波焊接技术进行极耳焊接，可以将后期焊接对锂电池的损伤降至最低，从而避免锂电池受到损伤，使锂电池的应用寿命性得到保障。由此可见，超声波焊接技术在动力电池极耳焊接的工艺过程中具有较高的应用优势。
锂电池中极耳的连接质量，关乎锂电池的应用的安全和效率，采用超声波焊接的应用来看，新型超声波焊接技术能够保障焊接极耳之间的接触面积和连接可靠性，如果采用传统的焊接方式进行焊接，容易发生焊接高温融化，焊点飞溅、或者热传导破坏锂电池内部结构的问题。采用超声波焊接技术通过焊头振动摩擦生热过程，加压过程冷却过程，在焊点处无飞溅，同时产热量少，减少对锂电池内部结构的影响，保证焊接整体效果。
从异种金属焊接的困难看，超声波的焊接振幅传播可以突破多种材质的限制，超声波焊接技术实现了焊接材质的突破，突破了极耳焊接两侧材质不一致带来的焊接困难，实现了铜铝不同金属间的直接焊接。同时，超声波焊接技术可以根据焊接极耳的介质强度进行自动化调节，能够带来焊接介质应用的多样化发展，保障了锂电池中极耳连接的焊接质量。
从后期质量来看，极耳焊接中主要采用铜、铝等金属元素作为焊接的介质，但随着后期应用时间的逐步延长，传统焊接介质在氧化的作用下出现开裂等问题，如果依旧采用传统的方式进行焊接的补修，会使极耳的焊接效果受到影响，同时较强的后期焊接温度也会造成锂电池内部的损伤，对锂电池的安全性带来隐患。采用超声波焊接技术作为焊接方式，应为在焊接过程中对材料氧化层进行了破坏和清理，降低了极耳后期应用发生焊点腐蚀、开裂的情况，保障极耳焊接的质量。
超声波焊接技术在锂电池极耳焊接上应用有着诸多优势，但同时也有一些不足之处，主要是超声波焊接的实现需要焊头是一套压紧装置，因此在应用过程中需要充分考虑作业空间的问题，也就要求进行极耳连接的结构设计设计时需要充分考虑结构能否实现超声波焊接，往往会造成设计结构不够紧凑，牺牲产品的一些空间。
结论：超声波焊接技术锂电池极耳焊接上的应用，虽然会造成一些产品内部空间的损失，但是其突破了诸多传统极耳连接的不足之处，实现了异种金属的直接焊接，并且保证了使用过程的中载流面积，使锂电池应用的安全性和可靠性得到了较大的提高，延长了焊点的寿命，也延长的锂电池的使用寿命，一定会成为超声波焊接技术应用新趋向。
[1] 李林贺，刘志盛.锂电池极耳超声波焊接质量分析[J].焊接技术，2012，06：46-49.
[2] 王宋.超声波金属焊接机理及实验装置研究[D].河南郑州：河南理工大学，2009.
变形，进而推导出焊接接头区域理论温度；然后通过人工热电偶试验测得铝片表面及铝片一铜管间的温度．再结合接头扫描电镜图片进
行验证，认为焊接接头的形成是由材料本身的塑性本质、一定的摩擦升温、工具头竖直方向压力3个因素共同作用的结果．整个过程使
(b)铝等塑性材料理论应力一应变关系曲线 工业铝的实测及理论应力一应变关系曲线 摩擦做功方程
容，j／(kg·℃)；p为材料的密度，g／cm ； 为受影响厚度，mm。
式中：c _2为材料合成比热容，取值410 j／(kg·℃)；p1-2为材料
深层区域， 式(4)中， 为0．5—0．8， 为0、7~0．9，所以 为
(a)铝片表面温度一汽缸压强曲线 (b)焊接接头区域温度一汽缸压强曲线 温度一汽缸压强曲线 焊接区域显微硬度测定
在工程上，有时需要将两段不同厚度的薄壁圆筒对焊在一起，由于多种焊接因素的影响，在焊接过程中可能会在焊接区域形成各种焊接缺陷，因此在焊接之后，需要对焊接区域的焊接缺陷进行定性、定量、定位的检测。对于大批量生产的焊接件，这种检测需要在线 不等厚对接焊接缝特点
（2）焊缝为不等厚对焊，筒底向左方厚度逐渐增大，几何形状复杂，焊道外侧表面粗糙，残留明显的车削刀纹。
（3）筒体和筒底以及焊道金属的化学成分不同。常见的焊缝缺陷有气孔，夹渣，裂纹，未焊透，焊偏等形式，其中未焊透和裂纹是焊缝中危险性缺陷，它们大多与基体表面呈垂直状态形成。文章的目的就是要解决这种不等厚薄壁筒对焊缺陷的无损检测技术，进而利用这种技术探讨钢质药筒焊缝缺陷在线检测问题。对于焊缝的探伤，目前已有多种检测手段，比较常见的有：射线检测、涡流检测，磁粉探伤和超声检测等技术。但对于这种薄壁不等厚对接的焊接方式，还没有一种成熟的技术可供在线检测使用。针对这种不等厚薄壁筒焊接情况进行了原理探索，在理论分析和实践的基础上，提出了一种水浸正交超声检测法。这一原理的关键在于针对轴向敏感缺陷采用轴向板波检测，针对周向敏感缺陷采用周向板波检测，从而达到对焊缝实施定性、定量和定位的在线 测试结果
为验证理论分析结果，分别用厚度30mm和50mm的碳钢板制作两组试块进行试验，每组四块试样，加工成倾角分别为10°，12°，14°和16°。按照上述方法进行试验，在每块试样上测定两个点，不同试块上两测试点距倾斜面起始点的距离相同，试验结果见表1。
有些缺陷是有一定体积与形状的，某一方向与波束垂直，波峰最高时并不一定代表缺陷在焊缝中的最深深度，所以以最高波定位时，往往存在一定误差，但误差不太大，而且通常在焊工返修时都能排除。例如本试验中编号为4b总长1mm的未熔合缺陷，与坡口有一定角度，且超声波主声束呈圆锥状，此时要根据声束分辨出1mm的深度太难，加上人眼的分辨力影响，所以只能得到一个最高波峰值。
由于仪器和使用量具的精度，以及操作人员的经验存在一定差异，不可能与理论计算的数据达到100%吻合。但从数据来看，误差值均较小，可忽略不计。
当使用二次波探伤时，如反射波位于一次波声程和二次波声程之间，则测量探头前沿至反射体的水平距离，若声束二次波在管子内壁上的转折点在焊缝外位于探头一侧，反射于焊缝或热影响区内，则该反射体初步判定为缺陷。
（1）当从焊缝两侧探伤都可发现反射波，且从两侧对反射体进行水平定位都在焊缝中心附近同一位置，则可判定为缺陷波。
（2）当从焊缝两侧探伤都可发现反射波，且从两侧对反射体进行水平定位都在靠近探头一侧的焊缝中，则可判定为缺陷波。
（3）一次波标记点附近出现的反射波，只要一侧定位在靠近探头侧的焊缝中，或两侧定位都在焊缝中心线上，都可判定为缺陷波。
除以上各方法初步判定为缺陷波的反射波外，其余各种情况的反射波均可作为伪缺陷波处理。
另外因管线焊接的特殊性，以下几种特殊情况产生的伪缺陷波较为常见，分析如下：
焊接时，当根部余高过大或成形不规则时，易形成与未焊透根部缺陷相似的反射波形，判断方法为：
（2）根部成形不良的反射波水平定位在偏离焊缝中心线远离探头一侧，而根部缺陷的反射波水平定位在焊缝中心线上或靠近探头一侧。
错边反射波，此时应从焊缝另一侧进行探测，由于声束与错边方位不合适，将不会有反射信号。
（2）错口处多数除产生横波反射外，还可能因余高的存在而产生变型纵波，既显示为山字波，此时可用沾有耦合剂的手指拍打相应的余高处，则山字波的后面两个波将跳动，即可确认为错口引起的反射波。
以上操作可分辨缺陷波和伪缺陷波，但仍不能对缺陷进行定性。缺陷的定性需了解各种缺陷的成因及其典型波形，结合大量的实际经验方可进行，在这里简要介绍各种缺陷的成因及其典型波形。
火电发电机组小径管焊接接头无损检验过程中，由于使用射线检测技术受到现场条件的制约，不能对所有的焊接接头进行100%射线检测，因此必须对受条件制约的管子进行超声波检测。为了提高火力发电厂安装工程的质量，我对小径管超声波检测方法进行了一些探讨。从而提高了小径管焊接接头超声波检测的可靠性和准确率。
小径管超声波技术适用与对管道外径小于或等于159mm，壁厚大于或等于4mm、小于或等于14mm的铁素体类钢制承压管道单面焊接双面成型的中厚壁管焊接接头手工A型脉冲反射法超声波检验。
射线检测对裂纹这些面积性缺陷容易产生漏检现象，裂纹的检出率大大降低。因此，使用小径管超声波检测，对小径管焊接接头面积性缺陷检出率高，能更好的解决此类问题。
超声波技术本身对于面积性缺陷有着较高的灵敏度跟检出率，比如：裂纹，未熔合，未焊透等等。但是对于体积性缺陷的灵敏度不高，甚至容易发生漏检，比如：气孔。这就要求小径管超声波检测人员要有丰富的理论知识和实践经验，并且细心，负责，及时做好记录。
由于小径管多为薄管，曲率半径小，在检测过程中容易产生杂波干扰，最好使用数字式超声波检测仪进行检测，在平时工作中使用的是泛美EPOCH LT的数字式超声波检测仪进行检验。
对福建华电漳平火电有限公司2×300MW火电机组锅炉受热面过热器系统进行小径管超声波检测，管子规格为φ63.5×7，如下图所示。
1）工件表面的处理：尽量不采取机械工具对工件表面进行打磨。油漆结合的好的情况下，也不需要进行打磨；
2）在小径管对接接头的超声波探伤过程中，使用的耦合剂是纤维类的，比如浆糊，而不是使用油类作为耦合剂，浆糊可以使探头滑动的更好，降低杂波的干扰；
3）探头与焊接接头接触面之间进行耦合存在缝隙容易对检测造成干扰，形成变形波，所以应该将探头打磨到与焊接接头能较好的耦合。
使用泛美EPOCH LT数字式超声波检测仪进行检测，探头前沿为5P5×6K3，探头前沿为5mm。在小径管专用试块上面进行调整灵敏度，扫查速度为深度1：1，扫查灵敏度为φ2×15-18dB。
φ63.5×7的过热器管子，采用手工氩弧焊打底，手工焊盖面的焊接接头，常见的焊接缺陷有：裂纹，未焊透，未熔合，气孔，焊瘤等等。检测要区分的是根部内凹或者咬边等伪缺陷的影响。
变形波对小径管焊接接头缺陷的判断形成了干扰，存在一定的鉴别难度。在超声波一次声波范围内的缺陷基本上都是缺陷；二次声波范围如果定位在焊接接头同侧也是缺陷，定位在焊接接头另外一次则不能定为缺陷。因此，实际情况因以缺陷的位置判定为准。有如下的几种缺陷波形：
1）气孔。当气孔的尺寸大到一定程度时，它的反射波幅反而减小。当气孔的直径小于1mm时，它的反射波幅随着气孔尺寸的增大而增大。当气孔直径比1mm大时，反射波幅由尖变宽。因此，大尺寸的气孔应配合射线检测进行最终判定；
2）密集气孔。超声波探头前后左右移动，它的反射波幅不高。在基准线附近会出现起起伏伏的宽波形反射波；
3）未熔合。用一次波检查反射波不会很高，但是用二次波检测反射波很高，并且定位在焊接接头边缘，所以二次波判定未熔合比较准确；
4）未焊透。反射波类似于端角反射，回波较强，在焊接接头两侧都能探测到，靠近焊接接头中心或者一侧，沿着焊接接头方向有一定的长度性；
6）裂纹。接头两端判定均出现反射波，波形尖且较高，焊接接中心定位与一个垂直性缺陷，测量它的水平位置不是同一个点；
7）焊瘤。焊瘤一般出现在焊接接头一个壁厚的厚度范围之外。水平定位在中心线远离探头的一侧，波形不尖且波幅较宽。
通过以上措施，并加以严格控制工艺，认真做好每一步的检测。此次共接受委托的过热器焊接接头数量为183个，经过超声波全部检查，结果发现有密集气孔2个，未焊透或者未熔合6个。在焊接接头的返修过程中，超声波检测人员参与了有缺陷的焊接接头的打磨，发现缺陷与检测结果一致，足以说明了这次的小径管超声波检测结果准确。
随着数字式超声波检测仪，高性能高灵敏度探头的发展与更新，小径管焊接接头的超声波检测将更加准确，缺陷的定性跟定量将更加的精确。使得小径管超声波检测投入更多的生产实践中，它的检测将比射线检测更方便，更快捷，使用过程更安全环保，更大程度地发挥了它的经济效应。
[1]中国机械工程学会无损检测分会，编.超声波检测[M].北京：机械工业出版社，2000.
声波探伤是通过超声波仪探头产生和发射高频超声波到待检材料中, 利用超声波在同一均匀介质中按恒速直线传播, 而从一种介质传播到另一介质时, 它会产生反射和折射的原理, 再用探头接收这些反射、折射的超声波到超声仪, 由超声仪放大显示在超声显示屏上, 超声波探伤工作者根据显示的波形和波高来分析和判定缺陷的类型和大小的检测方法。超声波探伤具有高灵敏度、操作简便、探测速度快、成本低且对人体无损伤的优点, 故得到广泛应用。其缺点是该探伤方法进行定性定量的评定受探伤人员的经验和技术熟练程度的影响较大, 且不直观, 至今仍难达到精确评定的要求。
寸的锻件、轧制件、焊缝和某些铸件，无论是钢铁、有色金属和非金属，都可以用超声波法进行检验。各种机械零件、结构件、电站设备、船体、锅炉、压力容器等，都可以采用超声波进行有效的检测。有的采用手动方式，有的可采用自动化方式。就物理性能检测而言，用超声波可以无损检测材料厚度、材料硬度、淬硬层深度、晶粒度、液位和流量、残余应力和胶结强度等。
超声 波 是 超声振动在介质中的传播，它的实质是以波动形式在弹性介质中传播的机械振动，其频率在20KHz以上。超声波检测可探测厚度较大的材料，且具有检测速度快，费用低并能对缺陷进行定位和定量，对人体无害以及对危害性较大的面积型缺陷的检测灵敏度较高等优点。因此，超声波检测已经发展成一种很重要的无损检测方法，在生产实践中得到了广泛的应用。超声波被用于无损检测，主要有以下几个特性:
超声波检测是工业无损检测中应用最为广泛的一种方法。就无损检测而言，超声波适用于各种尺寸的锻件、轧制件、焊缝和某些铸件，无论是钢铁、有色金属和非金属，都可以用超声波法进行检验。各种机械零件、结构件、电站设备、船体、锅炉、压力容器等，都可以采用超声波进行有效的检测。有的采用手动方式，有的可采用自动化方式。就物理性能检测而言，用超声波可以无损检测材料厚度、材料硬度、淬硬层深度、晶粒度、液位和流量、残余应力和胶结强度等。
根据《钢结构工程施工及验收规范》GB50205- 2001 规定, 对一级、二级焊缝内部质量应进行超声波探伤检测, 检测比例分别是焊缝长度的100%、20%。对于手工电弧焊, 同一制造企业的焊工焊接水平可能存在较大差异, 抽取部分构件的20% 进行焊缝检测往往不能有效的反映整批焊缝质量。标准强调了探伤比例按每条焊缝长度的百分数计, 且不小于200mm。而绝对不是部件、构件焊缝总长度的百分数, 这是保证每条焊缝质量的硬性规定。
抽检工作分两种情况, 对于制造厂质保体系具备探伤条件的厂家, 根据其企业内部检验报告, 进行抽样核实, 其探伤比例适当减小, 为焊缝数量的20%。对于制造厂质保体系不具备探伤条件的情况, 严格按照GB50205- 2001 规定,探伤比例按每条焊缝长度的20% , 且不小于200mm 操作。在严格的管理下, 制造厂也对焊缝探伤工作引起了足够重视。一些厂建立了自检体系, 并不断通过检验, 发现和改进焊接工艺中存在的问题。目前, 不少单位对接焊缝已改用埋弧自动整板拼接后切割的方式, 有效的控制了焊接质量,同时, 在切割组装前进行超声波探伤, 既满足了GB50205- 2001规定, 又相对减小了工作量。焊缝超声波探伤要求探伤人员具有一定的超声理论知识和丰富的实际操作经验, 同时还应了解焊接工艺过程、材料特征和可能产生缺陷等, 只有这样, 才能采取适当的探测方式, 并作出正确的判断。
探头晶片尺寸较大时, 探头入射至反射体的能量大, 且指向角较小, 能量相对集中, 发现远距离缺陷能力强。但通常晶片尺寸大的探头, 前沿较大, 一次波能直接扫查的区域减小。探测频率相同时, 晶片尺寸小, 有利于发现薄板焊缝缺陷。大K 值探头, 一次波能直接扫查的区域也较大, 但实际使用中, K3. 0 的探头会有不同程度的表面波干扰, 增加缺陷判断的难度。当然,表面波与缺陷波还是能区别的, 在一定范围内前后移动探头, 表面反射波讯号通常始终存在,且波幅变化不显著。而缺陷波只有探头在特定的位置, 才具有最佳的反射条件, 因而, 发现缺陷波时前后移动探头, 波幅变化显著。
在探伤过程中, 示波屏上常会出现一些非焊缝内部缺陷引起的反射讯号, 主要有焊角反射、咬边反射及反沟槽射等。咬边属于焊缝的表面缺陷, 咬边一般有一定的长定, 可通过表面检查加以判别。焊角反射和沟槽反射可通过反射波在示波屏上的位置计算得到水平距离及垂直距离, 与焊角和沟槽的位置相同; 用手指沾油在焊角和沟槽处轻轻敲击, 反射波会上下跳动。
在实际探伤中, 焊缝中常见的缺陷主要有气孔、夹渣、未焊透和未熔合。根据缺陷波的大小、位置、探头运动时波幅变化的特点, 结合工艺情况, 可以对缺陷的性质进行大致的估计。气孔一般产生于引弧和熄弧处, 在我们的实际工作中, 发现一些制造厂不严格按焊接工艺生产, 不加引弧板和熄弧板, 往往这种情况下, 焊缝的两端问题较集中。气孔缺陷探头稍一移动, 波形即消失, 从各方向探测, 可得到大致相同的反射波, 缺陷当量一般不大。夹渣一般波幅也不高, 但从各方向探测时,缺陷当量各不相同。未焊透的位置根据坡口型式, 一般在焊缝中部、焊缝两侧和焊缝根部, 通常有一定长度,反射波幅较高, 且从焊缝两侧探伤时, 能得到大致相当的当量。
由于严格把关及宣传, 近年来某市的钢结构焊缝质量有了明显的提高, 一次抽查合格率已达95% 以上。我们也曾应邀到临近县市协助进行钢结构焊缝超声波检测, 其结果不仅焊缝外观不符要求, 内部质量更不如人意。这充分说明了严格执行GB50205- 2001规范的必要性。但目前不少钢结构制造厂尚未具备焊缝内部质量超声波检测的自检能力。因此, 建议进一步加强超声波监督抽检力度, 同时加强钢结构生产体系的资质认证, 完善企业内部质保体系。
随着我国钢产量迅速增加, 建筑物中钢结构和混合结构的应用越来越普遍, 这些钢结构建筑物中, 钢构件之间多采用焊接连接, 如钢梁与钢梁的连接、钢梁与钢柱的连接、直接相贯的钢管桁架连接等, 而焊接作为钢结构中应用最为广泛的一个基本连接方式, 然而、由焊接问题造成的事故也越来越频繁, 事故的危害性也越来越严重。故而, 对于采用焊接连接的钢结构, 提高和保证其焊接质量已成为当前焊接生产中的关键问题。为了判定焊接结构或焊件在成型后能否满足使用要求, 而又不进行大面积破坏性试验的情况下, 能够针对钢结构焊缝进行无损检测的技术在目前国内外钢结构领域应用广泛。
[2] 任森智,张新胜.我国钢结构焊缝无损检测探析[J]. 山西建筑. 2007(15)
核电站反应堆压力容器接管异种金属焊缝，内径为Ф736mm，外径为Ф916mm，壁厚为T=90mm，材料为SA508+预堆边+不锈钢焊缝+316L，该焊缝为厚壁异种金属焊缝，检测技术难度大，现场工作条件苛刻、对设备要求高、对人员要求高[1]。目前美国、法国、日本等核电强国都具备此种焊缝的检测能力，国内只有少数几家科研院所在进行此类焊缝的研究，例如武汉核动力运行研究所、上海核工程研究设计院、中国第一重型机械集团公司等，在对焊缝中缺陷的精确定位方面与国外检测水平还存在较大差距[1]。
接管安全端异种金属焊缝结构为铁素体钢+预堆边+焊缝+不锈钢焊缝。焊丝为镍基合金焊丝，接管侧材料为316L不锈钢，安全端侧材料为SA508-III钢，SA508-III侧内表面堆焊有6mm的不锈钢堆焊层（材料309），坡口处采用镍基合金预堆边。SA508-III焊缝内外表面留有一定的焊缝余高[1]。
316L钢属于奥氏体不锈钢，奥氏体不锈钢焊缝凝固时未发生相变，室温下仍以铸态柱状奥氏体晶粒存在，这种柱状晶的晶粒粗大，组织不均，具有明显的各向异性。508-III钢区和堆焊层的热影响区的晶粒细小；焊缝区域晶粒粗大且呈现一定方向性的柱状，有明显的各向异性[1]。异种金属焊缝晶粒情况对实施超声波检测有较大的影响，材料晶粒度的大小以及晶粒的方向都会影响超声波在材料中的传播方向与能量衰减[2]。因此了解异种金属焊缝中的显微组织情况对异种金属焊缝超声检测具有重要意义。据英国疲劳断裂工程材料杂志接管安全端焊缝残余应力数据调查一文中调查数据显示[3]，压力容器端母材和堆焊层的热影响区的晶粒细小；堆焊的镍基合金层组织不均匀，晶粒非常粗大；对接焊缝的晶粒呈现一定方向性的柱状，有明显的各向异性；对接焊缝的热影响区和管道端的母材组织晶粒大小不一，非常不均匀，明显各向异性和奥氏体钢晶粒的特点。
异种金属焊缝晶粒不均匀及晶粒呈现一定方向性的柱状，有明显各向异性的特点，会增大超声波在金属内部传播的散射衰减[1]。散射衰减与材质的晶粒大小密切相关，当材质晶粒粗大时，散射衰减严重，被散射的超声波沿着复杂的路径传播到探头，在示波屏上引起林状回波，使信噪比下降，严重时噪声会湮没缺陷波。在实际探伤中，当介质晶粒较粗大时，若采用较高的频率，就会引起严重衰减，示波屏上出现大量草状回波，使信噪比明显下降，超声波穿透能力显著降低。
纵波直探头扫查：利用纵波直探头扫查焊缝及母材区域，以检测是否有影响斜探头检测结果的分层或其他种类缺陷存在。多探头多角度分层检测：接管安全端异种金属焊缝结构复杂，组织晶粒粗大，需要采用多种角度的探头对焊缝进行检测。将检测区域分为上（0mm～30mm）、中（30mm～60mm）、下（60mm～90mm）三个部分，利用55?以上双晶纵波斜探头对上部焊缝区域进行扫查，利用40?～50?双晶纵波斜探头对中部及下部焊缝区域进行扫查，利用40?以下双晶纵波斜探头对下部焊缝区域进行扫查。
探头频率选择：探头频率通常是根据晶粒尺寸、波长、信噪比和分辨率等综合因素确定的，探头频率选择1MHz～2MHz。
探头晶片尺寸选择：选择大晶片尺寸探头，该种探头具有能量大，传播距离长，适合检测较大厚度的焊缝。
探头参数范围：根据探头选择的理论分析，结合实验室现有的超声探头，初步选用频率为1～2MHz，角度为35°～65°，晶片尺寸为50～240mm2的纵波斜探头进行检测。
CIVA是目前应用最多的模拟软件，在该软件中可以进行探头参数、工件参数以及扫查方向等设置，利用该软件可以实现对接管安全端异种金属焊缝的超声检测仿真模拟，为下一步检测灵敏度试验和超声检测工艺确定提供参考[4]。
CIVA可以实现对接管安全端属于异种金属焊缝的模拟。采用母材显微组织分析结果，按照声学性能的差异将接管安全端异种金属焊缝分成多个区域。在工件模拟中人为加入多个不同深度的横通孔。
通过模拟软件模拟出各种不同参数的探头在模拟工件上进行模拟的超声检测，根据模拟检测的结果来选择购买合适的探头。进行仿线 超声扫查仿线 不同晶片尺寸双晶纵波斜探头仿真模拟
进行了不同晶片尺寸双晶纵波斜探头仿真，结果表明：对于厚壁异种金属焊缝大晶片双晶纵波斜面探头检测灵敏度要优于相同参数的小晶片双晶纵波斜探头。
进行了不同形状晶片双晶纵波斜探头仿真，结果表明：具有相似面积的方形晶片探头较圆形晶片探头具有更高的检测灵敏度。
进行了不同频率双晶纵波斜探头仿真，结果表明：随着超声波传播深度增大，超声波的衰减越严重；超声波的频率对能量衰减影响较大，频率越高，衰减越严重。在进行实际检测时，需尽量采用1MHz～2MHz的低频探头进行检测。
进行了探头对不同深度人工反射体检测灵敏度仿线°双晶纵波斜探头对浅层缺陷有较好的检测灵敏度；45°双晶纵波斜探头对中间层缺陷有较好的检测灵敏度。
进行了探头对不同深度人工反射体定位精度仿真，结果表明：具有相同频率（2MHz）、相同晶片尺寸（双晶矩形：10×22mm）的超声波双晶纵波斜探头（#1、#8、#9），对于焊缝近表面缺陷，45°和60°探头具有较高的定位精度，35°探头定位精度较低；对于焊缝中部缺陷，35°、45°探头定位精定较高，60°探头定位精定较低；对于焊缝下部缺陷，35°探头定位精度最高，45°探头定位精定其次，60°探头定位精度最低。
模拟试块对比实验：设计并制作模拟试块，利用建立的模型及选定的探头在试块上进行检测，将实验数据与模拟数据进行对比分析。
该模拟试块在材料、焊缝结构、焊接工艺等方面，与真实的焊缝相同或者相近，模拟试块焊缝不同深度和位置设计人工反射体，人工反射体为Φ2mm的横通孔。具体的试块设计见图1。
利用专用纵波斜探头WHT35、VRY45、VRY60、VSY45、VSY60和专用模拟试块进行灵敏度对比实验，探头频率为1.5MHz或2MHz，角度从35°到60°，探头形式为双晶矩形，实验结果见表2。
1）WHT35纵波斜探头可以检测整个横孔深度区域，在深度为60mm～90mm时，灵敏度较高，与计算机仿真结果相似，该类探头适合检查焊缝深层区域；
2）VRY45纵波斜探头可以检测整个横孔深度区域，在深度为30mm～60mm时，灵敏度较高，与计算机仿真结果相似，该类探头适合检查焊缝中层区域；
3）VSY60纵波斜探头和VRY60纵波斜探头不能检测事个横孔区域，在深度为10mm～30mm时，灵敏度较高，与计算机仿真结果相似，该类探头适合检查焊缝浅层区域；
4） VSY45探头不能检测到深度超过60mm的横孔，VSY60探头不能检测到深度超过10mm的横孔。VRY45和VRY60探头能够检测到更大深度的缺陷，结果表明低频探头更有利于发现焊缝中的缺陷。
实际模拟试块对比实验结果与计算仿真模拟试验结果相似，所选探头可以对整个焊缝区域进行较好的检测，验证了对该焊缝检测工艺的可靠性。
本文对核电站接管安全端异种金属焊缝进行了焊缝物理特性分析，包括异种金属焊接接头组成，焊缝及母材显微组织分析，焊缝组织对超声波衰减影响分析等，根据分析结果及该类型焊缝的检测特点，进行了超声检测工艺研究，并建立了该异种金属焊缝超声检测工艺。利用无损检测专用模拟软件CIVA进行了该焊缝超声检测的计算机仿真模拟实验，得到可适用于该焊缝检测的超声检测参数，最后利用模拟试块进行了对比实验，实验结果表明模拟试块对比实验结果与计算仿真模拟试验结果相吻合，所选探头检测参数可以对整个焊缝区域进行较好的检测，验证了该焊缝检测工艺的可靠性。
[1] 陈怀东， 肖学柱， 李明， 刘金宏 核电站安全端异种金属焊缝超声检查技术 无损检测 2009年第31卷第11期
为使超声检测结果易于评定,用相控阵探头在焊缝两侧进行扇形扫查,观测其图像显示。利用数据分析软件的屏幕设置,能使缺陷信息的三维数据易于识别、定位和定量。体积状缺陷先观测代表体积状缺陷的横孔反射信号的显示。图3即为相控阵探头探测壁厚T=25mm焊接试样时获得的超声S扫描(扇形扫描)的成像结果;由左右两图像显示,即可从焊缝两侧观察到被检焊缝体积的声束覆盖范围和缺陷S扫描显示特征(左上和右上为S扫描图像,显示缺陷在壁厚方向的深度位置和范围;左下和右下为C扫描(平面投影)图像,显示缺陷在焊缝轴线方向的位置和长度范围)。平面状缺陷试样底面开口线槽再观测位于试样底面、代表平面状缺陷的电火花切割线槽,用相控阵扇形扫查检测到的超声回波信号的显示特征。实验证明,用给定的探测布置,要使超声波束通过含镍量相对于母材较高的焊缝金属,检测到位于焊缝远侧(即离探头较远的焊缝一侧)的热影响区的线槽是不可靠的。但从焊缝近侧(即靠近探头的焊缝一侧)还是可以检测到的。图4即为T=25mm焊接试样用相控阵探头探得位于焊缝近侧热影响区线槽的超声图像。中间小图表示h=2mm线槽经变焦放大后获得的图像。由图可见,线槽端部衍射回波信号与线槽和底面构成的端角反射回波信号很容易区别,因而可对代表底面开口裂纹的电火花线槽准确测高。
试样表面开口线槽第三步,观测位于试样表面(探测面)、代表平面状缺陷的电火花切割线槽的超声回波信号图像显示特征。对此类缺陷,若用一次波(即直射波或0.5S波)检测,显然要用更大的声束角度才能探到(即用表面下纵波甚至表面波探到)。图5即为板厚25mm焊接试样中外表面h=2mm线槽的PAUT信号的图像显示(注意:这张图像显示的是一次波成像,不是二次波成像)。这里正好彰显了PAUT不同于常规UT的优势:前者可通过电子方法,利用聚焦法则的改变,阵元激活延迟时间的改变,来改变声束探测角度,改变波型,方法简捷;而后者必须更换探头,重新调整仪器,费时费劲。同理,由于焊缝金属的高镍含量,超声波束一般很难通过焊缝金属、检测到焊缝远侧热影响区的电火花线槽或坡口面缺陷。为此,通常就用同一相控阵探头,用二次波(即1.0S波或一次反射波)扫查,使入射声波覆盖焊缝近侧上层区域。对试件表面缺陷的检测,屏幕上的S扫描声成像,一般用镜像显示。给出了单面焊表面焊趾裂纹PAUT二次波S扫描的镜像显示示例。T型接头结构对液化天然气储罐上的T型接头结构,可将相控阵探头置于腹板侧,用扇形(S)扫查+电子(E)扫查,探测腹板侧坡口面熔合性缺陷。在条件许可的情况下,为保证整个焊缝体积及相邻母材区全部检测到,最好在储罐内外两面都进行扫查。施探前,要制作拟合实际结构的、带特定参考反射体的专用焊接试样,通过操作演示,验证检测T型接头结构中平面状缺陷和体积状型的PAUT工艺的可靠性。最后,对多种封闭试样(缺陷不告知)和实际试件进行了半自动PAUT试验。结果表明:封闭试样和实际试件中的所有缺陷均能被检出,而且缺陷定量精确度也达到要求。使用多种声束角度和多种波型,能获得优于射线照相的缺陷检出率。作封闭检测试验时,半自动PAUT与RT双管齐下,试验结果两两对照,令人满意。
优势国际权威法规ASME锅炉压力容器法规2011版明确规定:承压设备要用超声检测取代射线%检测,施探前,必须制定基于车间或现场制造验收标准的超声检测工艺,而此UT工艺必须采用基于计算机声成像技术(即CITs)的半自动或全自动超声检测—目前,就是指TOFD和PAUT技术。试验研究表明,用半自动PAUT取代RT有以下种种优势:(1)检测速度快,检测结果可靠;(2)有数字化记录,便于随后数据分析和资料存档;(3)结果快捷,可随即反馈给焊工;(4)检测中无辐射影响,不影响生产流程;(5)无需消耗化学药品(显影液等);(6)不用胶片、增感屏等,费用省。结论和讨论(1)针对液化天然气储罐9%镍钢焊缝的金属组织高镍含量特点,采用半自动超声相控阵检测(PAUT)方法,通过制备带缺陷的焊接试样,依据规范要求制定PAUT工艺,而后进行开放演示试验和封闭演示试验,试验结果表明半自动PAUT能取代RT,获得优于RT的检测结果。(2)带缺陷焊接试样要求模拟被检壁厚、材料、曲率和焊接坡口等焊接工艺条件,在焊缝金属中和焊缝附近母材热影响区,特意设置典型焊接缺陷或人工缺陷,至少设置三个平面状缺陷或电火花切割(EDM)线槽,缺陷或线槽的方向应模拟平行于被检产品焊缝轴线和主要坡口面,缺陷或线槽的位置则应如下设置:a.一个表面缺陷设在试样外表面;b.另一个表面缺陷设在试样内表面;c.第三个缺陷设在试样内部。(3)对热影响区和坡口熔合面的面状缺陷,尽量用一次声程波(0.5S波)在焊缝近侧扫查下半部,而用二次声程波(1.0S波)在焊缝近侧扫查上半部。(4)操作者应充分熟悉焊接缺陷位置和性质、形态与PAUTS扫描图像的对应特征,熟悉面状缺陷的信号图像表征与测长测高方法。
超声波探伤技术是当前应用最为广泛的无损探伤方式之一，其应用具有灵敏度高、穿透性超强、探测速度快、使用便携方便且对人体无损害等一系列优点。超声波探伤在建筑方面的应用中，对于钢材料的穿透能力具有十分大的优势，主要应用与探测厚度较大的钢板和焊缝。对于钢板平面上的缺陷，尽管有些缺陷深度大，但是只要超声波能直射到缺陷界面就能得到十分清晰的缺陷波。因此，超声波探伤技术在压力容器焊缝探伤和未焊透裂纹等危险性较高的缺陷检测中具有十分重要的应用意义。
对于平面状的缺陷类型，在不同方向上的探测，其缺陷回波的高度也具有明显的不同，在缺陷垂直方向进行探测时，其缺陷回波较高；而在平行面上进行缺陷探测时，其缺陷回波较低，有些情况甚至没有缺陷回波。所以针对裂纹类的缺陷类型来说，在超声波探伤识别中通常会出现较大的回波高度，且波幅宽，波峰较多。将探头进行平移，会出现反射波连续的现象，且波幅也随之变动；将探头转动会发现波峰有上下错动的现象出现，这些都可以作为检测平面状缺陷识别的依据。
点状缺陷的探测识别在方向上，缺陷回波不会出现显著的变化，其波形稳定，不同方向探测的反射波高度也大致相同，但是在实际的检测中一旦移动探头，回波就可能消失。根据不同材质内含物阻抗的不同，超声波探伤检测的表现形式也有所不同。气孔内通常含有气体，其声阻抗较小，反射率较高，波形呈陡直尖锐状；而金属夹渣或者非金属夹渣类型的缺陷类型的声阻抗较大，反射波也会更低一些，夹渣面较粗糙的情况，其波形较宽，呈锯齿形状；气孔较为密集的反射波的波高会随着气孔的大小不一而表现出不同的高度，当探头进行定点转动检测时，波高就会呈现出此起彼落的现象。
咬边缺陷的超声波探测识别主要表现在反射波上，通常情况下这种缺陷类型的反射波会出现在一次与二次波的前面。在探测过程中当探头在焊缝两侧进行探伤时，都能发现这种现象，当探头移动到能够出现最高反射波信号时，固定探头，可以适当降低仪器的检测灵敏度。用手指沾一些油对焊缝边缘咬边出进行轻轻敲打，对反射信号进行观察，当反射信号有明显的跳动情况时，则说明是咬边反射信号，证明该缺陷类型为咬边缺陷。
通常情况下，裂纹的回波高度都比较大，波幅较宽，其具有多峰现象。将超声波探头进行平移，观察反射波以连续形式出现，波幅会有一定的变动；将探头进行转动检测时，波峰出现上下错动的现象。此外，裂纹缺陷也比较容易出现的焊缝热影响区，且裂纹多数情况下垂直于焊缝，进行探测时，应该在平行于焊缝的方向上进行检测，这样比较容易使超声波直射到裂纹，便于发现裂缝缺陷。
未焊透缺陷类型主要是由于焊缝金属没有填到接头根部的原因造成的。这种缺陷类型主要分布在焊根部分，且两端较钝，具有一定的长度，也是平面缺陷类型的一种。将探头进行平移检测时，会发现未焊透缺陷的反射波的波形比较稳定；在焊缝两侧进行探伤检测时，基本上都能得到反射波幅一致性较好的反射波，从而能够判断识别出缺陷的类型。
所谓的未熔合熔焊缺陷类型主要是指焊道与母材之间或者焊道与焊道之间在焊接过程中未完全熔化结合而形成的缺陷。当使用超声波进行探伤检测时，超声波可以通过垂直射到其表面的方式，得到波峰较高的回波。但是，在实际的探测过程中如果探伤方式和折射角的选择不合理，也可能造成漏检的问题。对于未熔合熔焊的缺陷的检测识别判断依据的特征有：当探头进行平移检测时，波形呈现比较稳定；进行两侧的探测时，反射波的波幅会产生变化，且存在只能在一侧能探测到的情况。
这种伪缺陷波通常是在不接探头的情况下，由于设备仪器性能不良以及探头灵敏度调节过高等原因引起的，在荧光屏上表现的单峰或者多峰的波形。当接上探头进行工作时，该波形在荧光屏上的位置维持不变，通过降低探头灵敏度的方法，可以消除这类伪缺陷波。
焊缝表面沟槽的缺陷波类型主要集中表现在反射波方面，使用超声波探测焊缝表面时，会因为其表面的沟槽而产生沟槽反射波。这种波形一般会出现在一次或者二次波偏后的位置，波形表现不强烈，较为平缓、迟钝。
在钢材料来加工坡口工作中，由于上下刨的不对称或者焊接过程中的偏移都会形成焊缝错位的问题，由于上下焊缝焊偏，在进行超声波探伤检测时，焊角的反射波同焊缝缺陷波十分相似，但是，通过转移到另一侧进行探伤时，其一次波前不会出现反射波，以此可以最为避免误判的标准。
综上所述，造成缺陷的原因较多，且缺陷类型众多，不同的缺陷类型在超声波探伤识别过程中的表现也有所不同，但是也不排除个别有类似的情况，因此，在实际的超声波探伤技术应用过程中，要不断积累经验，且在实际探测中还要熟悉各种缺陷类型的不同探测方式、回波类型以及反射波特征，最终判断识别出正确的缺陷类型，为采取相应的有效处理措施提供指导。
[1]李政，罗飞路，邹毅.基于PC机的多通道超声波探伤系统[J].不伤害原有设备的检测，2009（01）.