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1、毕业设计（论文）开题报告题目 带垫板单面焊缝超声检测方法探讨专 业 名 称 测控技术与仪器班 级 学 号 078201232学 生 姓 名 张伟佳指 导 教 师 李坚填 表 日 期 2011 年 3 月 3 日一、选题的依据及意义：无损检测是现代科学技术基础上产生和发展的检测技术 1，它借助先进的技术和仪器设备，在不损坏、不改变被监测对象理化状态的情况下，对被检测对象的内部及表面的结构、性质、状态进行高灵敏度和高可靠性的检查和测试，借以评判它们的连续性、完整性、安全性以及其他性能指标。作为一种有效的检测手段，无损检测在我国已经广泛应用于经济建设的各个领域，例如特种设备的制造检测和在用检测，以及
2、机械、冶金、石油天然气、化工、航空航天、电力、核工业、建筑等行业。尤其是保证承压设备产品质量和使用安全方面，无损检测技术显得特别重要。常 用 的 无 损 检 测技 术 有 ： 射 线 探 伤 、 超 声 检 测 、 涡 流 检 测 、 渗 透 探 伤 、 磁 粉 探 伤 。超声检测是五大常规无损检测技术之一，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。超生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。有资料表明，通过焊接加工的钢材占世界钢材产量的 50%以上，超声检测是检测焊接接头缺陷并为焊接接头质量评
3、价提供重要数据的主要无损检测手段之一。本次论文的选题（带垫板单面焊缝超声检测方法探讨）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，带垫板的单面焊就是一种常见的焊接形式。目前对于这种焊接形式，普遍的检测方式是采用超声检测。带垫板单面焊存在着与普通焊接一样的常见缺陷，气孔、夹渣、夹钨、内凹、焊瘤、烧穿、未焊透、未熔合、裂纹等。危害性缺陷有未焊透、裂纹 2。未焊透常见于单面焊的根部，接头部分金属未完全熔透，它不仅使焊接接头的力学性能下降，而且在未焊透处的缺口和端部形成应力集中点，承载后会
4、引起裂纹。因焊接电流小；焊速过快；坡口角度小；间隙小；坡口加工不规范；焊偏；钝边过大等原因所至。裂纹是在焊缝或母材的热影响区局部的缝隙破裂，危害性极大。在坡口背面放置一块与母材成分相同的垫板，以便焊接时能得到全焊透的焊缝，根部又不致被烧穿，这种接头称为垫板接头。常用的垫板接头形式有：I 形带垫板坡口、V 形带垫板坡口、Y 形带垫板坡口、单边 V 形带垫板坡口等见图 63。 焊缝焊角的干扰回波目前对于带垫板单面焊超声检测中较为难区分的是端脚反射波，对单面焊焊缝(如常见压力管道对接焊缝)进行超声波检测时，其根部可能产生的回波信号很复杂，既可能有未焊透、未熔合、裂纹、气孔和夹渣等焊接缺陷产生的回波，
5、也可能有焊缝内成型(内凸或内凹)和错边等产生的所谓几何回波 8。这些信号在探伤仪示波屏上出现的位置相同或相近，有的形态又很相似，给检测人员识别带来了难度，有可能造成误判、漏判。二、国内外研究概况及发展趋势：超声检测是国内外应用最广泛、使用频率最高且发展较快的一种无损检测技术，体现在改进产品质量、产品设计、加工制造、成品检测以及设备服役的各个阶段和保证机器零件的可靠性和安全性上。世界各国出版的无损检测书籍、资料文献中, 超声探伤所占的数量都是首屈一指的。有关资料表明, 国外每年大约发表 3000 篇涉及无损检测的文献资料, 全部文献资料中有关超声无损检测的内容约占 45%。以上这些都说明超声检测
6、在无损检测中的突出贡献与重要地位和研究势头, 所以超声检测一直以来都是研究的热点 4。带垫板单面焊是一种非常常见和普遍的焊接形式，在压力容器、钢结构、球罐体、汽车和船舶中都有带垫板单面焊。尤其在压力容器中，带垫板单面焊广泛运用。不同行业对带垫板单面焊的研究方向不同和层次不同，所以也有不同的成果。在很多压力容器的焊接中，经常采用带垫板单面焊成型，在焊缝根部或者靠近垫板部位容易产生未焊透，未融合，裂纹和夹杂的焊接接头常见缺陷 5。不同行业对于缺陷定性、定量也有着不同的要求，对于这种焊接形式的超声检测发展越来越走向自动化，精准的定位，定量缺陷的方向发展。目前对于带垫板单面焊焊接接头的超声检测已有许多
7、先进的方法，相控阵技术就是其代表，相控阵是换能器晶片的组合，利用脉冲定时产生的相位延迟来实现波束方向和聚焦位置的控制 9。其实是超声导波技术，焊缝作为钢板结构和设备中的重要联结部位，其内部可能存在的缺陷，将会降低设备的承载能力甚至导致事故。超声脉冲回波通过探头激励脉冲波后沿着薄板的板面方向传播，脉冲信号通过探头向前传播至被测焊缝，并通过探头探测反射信号，测量并接收该信号 10。以上为两种目前带垫板单面焊的前沿检测方法。三、研究内容及实验方案： 1 研究内容1.1 选带垫板单面焊缝超声检测方法1.2 相关探头的选择与制作 1.3 设计与加工相关带垫板单面焊缝1.4 带垫板单面焊缝的超声检测方法研
8、究2 实验方案2.1 准备好带垫板单面焊缝试块2.2 根据检测焊缝，选择探头2.3 调整好仪器，开始在试块上进行扫查，注意仔细观察当探头扫查到缺陷，无缺陷的各部位时的波形2.4 采用实验分析法，对不同探头扫查在不同缺陷位置，时的波形进行观察、记录、分析和对照、比较，总结带垫板单面焊缝不同检测方法的规律四、目标、主要特色及工作进度1 工作进度1.1 英文资料翻译及相关资料检索 第 12 周1.2 开题报告的完成 第 34 周1.3 相关带垫板单面焊接件的设计及制作 第 56 周1.4 相关探头的选择 第 78 周1.5 实验 第 910 周1.6 数据分析 第 1112 周1.7 结果分析 第
9、1314 周1.8 撰写论文 第 1517 周五、参考文献1 郑晖 林树青. 超声检测. 北京：中国劳动社会保障出版社， 20082 曾向民. 工艺因素对带垫板单面焊焊缝背面成形的影响. 成都五冶钢瓶厂 3 http:/ 焊接工艺问答 焊接工艺（一）4 罗雄彪 陈铁群. 超声无损检测的发展趋势. 广州: 无损探伤, 20045 于德凯. 压力容器垫板单面焊焊接接头缺陷超声检测. 大连：无损探伤，2010 6 李家伟 陈积懋. 无损检测手册. 北京: 机械工业出版社 , 20027 T.M.R. Tennakoon. Analysis software to interpret defects in ultrasonic testing. Defects inUltrasonic testing, Vol. 1 No. 1, 20108 王琳 梁玉梅. 单面焊焊缝根部端角反射波的识别方法 . 济南：无损检测，20069 罗华权 巨西民 吕郑 王树人. 油气输送管道对接环焊缝检测现状与研究进展 . 西安：焊管，200810 刘正凡 刘丽川 舒丹 朱亮. 超声导波检测对接焊缝缺陷试验研究 . 重庆：后勤工程学院报，2009
