1、 1 1 1 绪论绪论 1.11.1 课题的研究背景和意义课题的研究背景和意义 钢铁材料是工程上所使用的最重要的材料之一，应用范围极其广泛。焊接是各种 工业生产和国防建设等领域不可缺少的先进制造技术，在世界范围内，发达国家利用 焊接方法来加工的钢材已超过钢材总产量的一半，伴随着科学技术的的发展和进步， 焊接的发展趋势也朝着高参数、轻量化及大型化发展，由于钢焊接其性能出众和经济 效果显著等特点，在焊接中的应用越来越广泛，成为国内外众多研究者和工程人员重 点研究的方向。 焊接是指通过加热或加压，或两者兼用，而且用或不用填充材料，使工件达到原 子结合的一种加工方法。钢制对接焊缝焊接以其强度高、重量轻
2、、塑性和韧性好、材 质均应，制造方便、密封性好等优异特点，已经得到了非常广泛的应用。在传统的一 些工业部门， 如工业和民用建筑行业的建筑结构； 交通运输业中的车辆、 飞机、 船舶、 桥梁；电力部门的高架塔桅；机械工业中的一般工程机械、重型机械等方面，而且在 新兴的宇航工业、海洋工程等诸多领域也不可缺少。由于焊接种类繁多、强度较大， 因此对焊缝的可靠性提出了更高的要求 1。 近一个世纪以来，焊接已成为应用最广的材料加工技术之一。从核电技术到微电 子技术的发展，从探索宇宙空间到开发海洋资源，从汽车行业到家电产品制造，均离 不开焊接技术。焊接工艺技术的应用规模之大、范围之广，是别的工艺技术不能比拟
3、的。焊接技术现在以及将来仍面临着许多重大的挑战。钢材失效比例中有 55%是由疲 劳引起的，16%由材料腐蚀所致，因为钢材在焊接过程中存在产生目视不可见、隐蔽 性和危害性都极高的各种内部缺陷，这将导致钢材的使用性能和寿命大幅度降低。因 此钢制对接焊缝缺陷定性的研究，受到了人们高度重视 2。 主要有以下几种（见图 1.1） 。 图 1.1 对接焊接接口的坡口形式 2 超声检测是五大常规无损检测技术之一，也是目前国内外应用最广泛、使用频率 最高而且发展较快的一种无损检测技术。超声检测是产品制造中实现质量控制、节约 原材料、改进工艺、提高劳动生产效率的重要手段，也是设备维护中不可或缺的手段 之一。 超
4、声检测是检测焊接接头缺陷并为焊接接头质量评价提供重要数据的主要无损 检测手段之一 3。 超声波形成机理的研究始于19世纪初， 但它在无损检测中的应用大约是从20世纪 20年代才开始。在30年代，超声波技术才广泛应用于无损检测。在随后的1955年，超 声波技术发展迅速，技术的进步促进了超声波设备的快速发展。从20世纪80年代直到 今天，计算机技术的进步使得超声波设备体积更小、性能更稳定、功能更强大。最近 几年，超声波测绘技术得到了极大的发展。超声波探测试验中需要采集精确的数据， 这种需求进一步推动了定量测量技术的发展。同时，基于超声波能量形成和非接触检 测技术的发展也促进了激光器和电磁传感器的技
5、术进步。如今，便携式设备中已经运 用了相控阵式激光技术。采用这种技术，单一发生器定时或定相发射的超声波元素阵 列，能够精确截取被测对象的超声波波形。 超声波探伤的原理是通过对被测物体发射超声，然后利用其反射、多普勒效应、 透射等来获取被测物体内部的信息并经过处理形成图像。目前应用最多的是反射法。 反射法是基于超声波在通过不同声阻抗组织界面时发生较强反射的原理工作的， 声波 在从一种介质传播到另外一种介质的时候在两者之间的界面处会发生反射， 而且介质 之间的差别越大反射就会越大，所以对一个物体发射出穿透力强、能够直线传播的超 声波， 然后对反射回来的超声波进行接收并根据这些反射回来的超声波的先后
6、、幅 度等情况就可以判断出这个组织中含有的各种缺陷的大小、 分布情况以及各种介质之 间的对比差别程度等信息，从而判断出该被测物体是否有异常。 本文针对中厚板对接焊缝进行超声 A 扫描检测和动态波形分析， 广泛适用于焊接 接头的检测。随着社会日新月异的发展和进步，许多大型设备，大型储油罐，大型刚 结构的运用，对接焊越来越广泛运用，工程上对对接接头焊缝的要求越来越高。目前 对于这种焊接形式，普遍的检测方式是采用超声检测。 1.21.2 研究现状研究现状 1.2.11.2.1 中厚板的应用中厚板的应用 中厚板是指厚度 4.5-25.0mm 的钢板，厚度 25.0-100.0mm 的称为厚板，厚度超过 3 100.0mm 的为特厚板。中厚板在各行各业有着广泛的应用, 主要应用于建筑工程、机 械制造、容器制造、造船、桥梁建造等。还可以用来制造各种容器、炉壳、炉板、桥 梁及汽车静钢钢板、低合金钢钢板、造船钢板、锅炉钢板、压力容器钢板、花纹钢板、 汽车大梁钢板、拖拉机某些零件及焊接构件等。 1.2.21.2.2 中厚板超声检测发展趋势中厚板超声检测发展趋势 超声波探伤作为一
