周慶祥，劉 芳，李經(jīng)明，李建奎，張雙楠，蔡桂喜

(1.中車青島四方機車車輛股份有限公司 技術(shù)工程部，山東 青島 266111; 2.中國科學(xué)院金屬研究所 分析測試中心，遼寧 沈陽 110016)

隨著現(xiàn)代交通工具的快速發(fā)展，高速列車提速對車體輕量化提出了越來越高的要求[1-2]。鋁及其合金制品因其質(zhì)量輕、比強度高、耐腐蝕、可塑性高，性能接近甚至超過了一些優(yōu)質(zhì)鋼材，易實現(xiàn)其型材的大型寬體化等優(yōu)點得到了廣泛的應(yīng)用。近幾年鋁合金薄壁型材作為關(guān)鍵構(gòu)件大量應(yīng)用于高速列車制造中，已部分代替了傳統(tǒng)鋼鐵材料，列車車體的鋁合金焊接方法已成為軌道交通制造領(lǐng)域研究的基礎(chǔ)問題[3]。

激光—熔化極惰性氣體保護(Metal Inert Gas，MIG)復(fù)合焊是將激光與MIG電弧復(fù)合在一起，在激光焊的能量密度高、熱影響區(qū)小、焊接速度快等優(yōu)勢基礎(chǔ)上，通過MIG較好的指向性提高焊接適應(yīng)性，使焊接過程更穩(wěn)定，焊縫橋聯(lián)性好，熱效率高以及允許更大的焊接裝配間隙，同時由于MIG焊自身具有較為穩(wěn)定的填絲性能，可以改善焊縫金屬的微觀組織，進而提升焊縫的力學(xué)性能[4-5]。但是，激光和MIG焊是2種性質(zhì)完全不同的焊接熱源，在參數(shù)選擇的問題上增加了復(fù)雜程度。研究表明，選擇不合理的參數(shù)將會導(dǎo)致一些缺陷的形成。常見的缺陷有以下幾種類型：焊縫成形不良、熱裂紋缺陷、氣孔、夾渣、未熔合、未焊透缺陷等[6]，其中裂紋、未焊透、未熔合等面積型缺陷會導(dǎo)致應(yīng)力集中、危害性較大，這些缺陷的存在直接影響到焊縫的強度和高速列車運行安全性。為保證焊接質(zhì)量迫切需要對激光-MIG復(fù)合焊的焊縫性能進行無損檢測和質(zhì)量評定研究。

本文根據(jù)高速列車車體薄壁型材對接焊縫結(jié)構(gòu)特點，分析現(xiàn)有檢測標(biāo)準(zhǔn)和超聲檢測方法，提出針對薄壁型材激光-MIG復(fù)合焊焊縫質(zhì)量檢測的超聲爬波檢測工藝，即設(shè)計對比試塊、排除焊接結(jié)構(gòu)對爬波檢測的影響，利用該爬波檢測工藝對實際焊接試板的焊縫進行檢測，同時采用X射線檢測法、拉伸試驗和焊縫斷口觀測進行對比和驗證。

1 鋁合金薄壁型材對接焊縫檢測方法

鋁合金車體焊接結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為帶墊板型材插接式，在單面采用激光-MIG復(fù)合焊焊接而成的對接焊縫結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中：d1和d2為2個薄壁型材厚度；b為焊縫寬度。由圖1可見：薄壁型材厚度較薄(2～4 mm)，焊縫熔寬約10 mm，焊縫區(qū)域與型材結(jié)構(gòu)支撐板相距很近，由于板厚和檢測空間的限制，常規(guī)焊縫焊接質(zhì)量無損檢測方法不易實施。

圖1 激光-MIG復(fù)合焊薄壁型材結(jié)構(gòu)

1.1 現(xiàn)有檢測方法

目前現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T 22087—2008 《鋁及鋁合金的弧焊接頭缺欠質(zhì)量分級指南》與GB/T 22085.2—2008 《電子束及激光焊接接頭 缺欠質(zhì)量分級指南 第2部分：鋁及鋁合金》為激光-MIG復(fù)合焊焊縫提供了指導(dǎo)性的焊接質(zhì)量參考標(biāo)準(zhǔn)。在焊接質(zhì)量檢驗技術(shù)及評價標(biāo)準(zhǔn)方面，ISO 10675-2—2017《Non-destructive testing of welds─Acceptance levels for radiographic testing─Part 2: Aluminium and its alloys》，和NB/T 47013.2—2015《承壓設(shè)備無損檢測 第2部分：射線檢測》中規(guī)定了鋁合金熔化焊接頭射線檢測結(jié)果評定和質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)。但是，射線檢驗法在軌道車輛生產(chǎn)車間由于安全防護和效率等原因，無法全面地應(yīng)用于激光-MIG復(fù)合焊焊縫的質(zhì)量檢驗。因此，采用先進的無損檢測技術(shù)對鋁合金薄板激光焊縫進行高效、可靠、準(zhǔn)確地檢測及評價是非常必要的。

超聲檢測方法具有設(shè)備簡單、檢測速度快、靈敏度高等優(yōu)點，且對面積性缺陷具有較高的檢測靈敏度，在板材對接焊縫檢測方面得到了廣泛應(yīng)用，且已經(jīng)形成了諸多檢測標(biāo)準(zhǔn)；其中NB/T 47013.3—2015《承壓設(shè)備無損檢測 第3部分：超聲檢測》和GB/T 11345—2013《焊縫無損檢測 超聲檢測技術(shù)、檢測等級和評定》分別規(guī)定了母材厚度不小于6 mm和母材厚度不小于8 mm的對接焊縫超聲橫波檢測法。然而標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的橫波檢測法無法應(yīng)用于薄壁型材對接焊縫檢測，原因在于：①薄壁型材厚度較薄，橫波的直射波和一次反射波的聲程短，基本處于探頭聲場的近場區(qū)，信號混疊或處于檢測盲區(qū)中，結(jié)果分析難度極大；②焊縫余高影響，橫波檢測對接焊縫時易形成“山形”偽缺陷干擾波，影響缺陷的判定，尤其在薄板檢測時影響更為明顯；③利用橫波的多次反射波進行檢測，會因反射次數(shù)增加，能量衰減大，使檢測靈敏度降低。

其他幾種常見超聲波檢測方法，如相控陣檢測方法一般用于摩擦攪拌焊焊接質(zhì)量檢測，因受焊縫余高影響較大，檢測時須打平余高；超聲Lamb波檢測方法由于Lamb對焊縫形貌變化敏感，且在傳播過程中會發(fā)生模態(tài)轉(zhuǎn)換、頻散和能量衰減，檢測結(jié)果分析難度大；超聲表面波檢測方法對表面缺陷敏感，焊縫余高和焊道的不平整都會干擾檢測結(jié)果分析。綜上所述，對于板厚小于6mm的薄壁型材對接焊縫的超聲檢測方法還有待完善和開發(fā)新的檢測技術(shù)。

1.2 超聲爬波檢測技術(shù)

超聲爬波檢測技術(shù)在薄壁管對接焊檢測方面試驗研究及應(yīng)用較多[7-9]，國家電網(wǎng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[10]與電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[11]對厚度范圍為4～8 mm的薄壁管爬波檢測進行了規(guī)定。然而，在2～4 mm厚鋁板對接焊縫檢測方面應(yīng)用研究較少，且本文研究對象薄壁型材結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在焊道表面凹凸不平狀況，對爬波檢測效果有一定影響。

鑒于以上分析提出薄壁型材對接焊縫超聲爬波檢測工藝：設(shè)計相關(guān)對比試塊，提前在檢測設(shè)備上標(biāo)定焊道自身干擾和型材結(jié)構(gòu)干擾的信號位置和幅度，檢測時通過設(shè)置閘門位置和檢測增益等參數(shù)排除檢測結(jié)果中非缺陷信號干擾，采用這種超聲爬波檢測工藝檢測鋁合金薄板激光-MIG復(fù)合焊焊縫，同時采用X射線檢測法和拉伸試驗進行對比和驗證，為鋁合金薄板焊接接頭無損檢測提供借鑒。

爬波在薄壁型材結(jié)構(gòu)中的激勵及傳播示意圖如圖2所示。由圖2可見：采用鋁合金用超聲爬波探頭，其入射角αi約為26°時，在鋁合金薄板中會形成折射角約90°的掠入射的縱波(longitudinal wave)，簡稱L波。爬波探頭以臨界入射角在鋁合金薄板中形成折射縱波L并在板中傳播，當(dāng)縱波傳播到位置①時，縱波L波線為弧形，在板的上下表面產(chǎn)生波型轉(zhuǎn)換形成折射角約30°的橫波(Shear wave)，簡稱S波；隨著縱波向前傳播，縱波L不斷衍生出橫波S，S波也在薄板中傳播；當(dāng)縱波L傳播到位置②時，其衍生的橫波S傳播到薄板的相對側(cè)，再次產(chǎn)生波型轉(zhuǎn)換形成縱波L，最終形成如圖中所示的X型波結(jié)構(gòu)。2個縱波波前的間距約為1.73d(d為板厚)。傳播中的縱波衍生出的橫波S，也稱為頭波，頭波是以縱波波前與側(cè)壁的交點為波源[12]。這種掠入射縱波所形成的縱波與頭波同時在傳播的波型，稱之為爬波。

圖2 爬波在薄壁型材結(jié)構(gòu)中的激勵及傳播示意圖

根據(jù)爬波的形成機制和傳播特性可以看出，爬波中的縱波以幾乎平行于板表面的方向傳播，有利于發(fā)現(xiàn)上下板表面間垂直于表面的裂紋；爬波中的頭波相當(dāng)于在板的上下表面有方向相差180°的2個橫波探頭在自動沿板表面掃查，因此也可以檢測與表面呈傾斜角度的面型缺陷，尤其適合于檢測坡口角度為30°的側(cè)壁未熔合。

2 試驗方法

2.1 焊接試塊

選取如圖1所示接頭形式的3種厚度組合(規(guī)格為A,B和C型)焊接試塊，采用激光-MIG復(fù)合焊焊接而成，均為帶墊板的單面焊對接焊縫。鋁合金板材料為6106-T6。對接焊縫規(guī)格參數(shù)見表1。

表1 對接焊縫規(guī)格參數(shù)

激光-MIG復(fù)合焊接試塊上焊縫寬度為8～10 mm，焊縫余高約為0.5～0.8 mm。

2.2 X射線檢測

由于激光-MIG復(fù)合焊接試塊結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常規(guī)X射線檢測方法無法將上下表面的焊縫分開檢測，為了不破壞試板，采用雙壁雙投影射線檢測方法。將待檢測工件平行于地面，射線機沿一定角度(約55°)放置在1個可以移動的平臺上，射線在工件的上表面拍攝，底片貼于工件的下表面。這樣通過射線拍攝，將2條焊縫成像在1張底片上，并且2條焊縫成像不重合，保證成像質(zhì)量。雙壁雙投影射線檢測方法示意圖如圖3所示，由于該方式檢測效率低，適合作為復(fù)查驗證或抽查時使用，無法作為常規(guī)檢測方法使用。

圖3 雙壁雙投影射線檢測方法示意圖

檢測多塊焊接試塊，X射線檢測的焊縫累計長度約為20 m。具有典型特征缺陷的試板檢測結(jié)果如圖4所示。按NB/T 47013.2—2015之6.2條，評定結(jié)果分別為：A型試塊焊縫中存在連續(xù)未焊透缺陷；B型和C型試塊焊縫中均存在斷續(xù)局部未焊透。對所有經(jīng)X射線檢測的焊縫再用超聲爬波檢測驗證。

對長度近20 m焊縫的射線檢測結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，3種規(guī)格對接焊縫中主要存在的缺陷為未焊透缺陷，占總?cè)毕?2%，少量為氣孔類缺陷。圖4中方框所示區(qū)域為下一步有損試驗試樣的取樣位置，在A型焊縫試樣的未焊透區(qū)取樣，在B型焊縫試樣的無未焊透缺陷區(qū)取樣，在C型焊縫試樣的局部未焊透區(qū)取樣。

2.3 超聲爬波檢測

2.3.1 人工缺陷試塊

實際焊接結(jié)構(gòu)板上的加強筋支撐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且與對接焊縫相距較近，加上帶墊板結(jié)構(gòu)的特殊設(shè)計，都給超聲檢測帶來不利影響。為了研究薄壁型材復(fù)雜結(jié)構(gòu)對爬波檢測的影響，設(shè)計了模擬焊接結(jié)構(gòu)試塊，用與實際焊縫牌號相同的塊體鋁合金為原料，按實際焊接接頭結(jié)構(gòu)的幾何尺寸，用線切割加工出相同的接頭結(jié)構(gòu)，如圖5所示，圖中：紅色虛線標(biāo)記了實際焊接時理想“焊縫”邊界線的位置。

為測試爬波檢測方法對各種缺陷的檢測能力，設(shè)計人工模擬缺陷試塊，試塊的原材料從相應(yīng)規(guī)格的實際型材焊接試塊上截取，保留焊冠，利用電火花刻槽的方式，在模擬焊縫上表面加工出深0.25和0.50 mm的裂紋缺陷，在模擬焊縫下表面加工出距下表面4.7 mm深和5.2 mm深的根部未焊透缺陷，在焊縫上表面鉆孔的方式模擬焊縫內(nèi)部氣孔類缺陷，試塊尺寸詳圖如圖6所示。

圖4 不同規(guī)格焊接試塊對接焊縫射線檢測結(jié)果

圖5 模擬帶墊板焊接結(jié)構(gòu)試塊

圖6 人工缺陷對比試塊焊縫不同截面示意圖(單位：mm)

2.3.2 檢測工藝

由于實際焊接型材樣件如圖1所示，無法從實施焊接的對側(cè)進行檢測，所以檢測時只能選擇單面檢測；再者，通過理論分析和實際檢測驗證，從帶墊板側(cè)檢測時，由于墊板影響，結(jié)構(gòu)干擾信號與實際缺陷信號分開難度較大，檢測效果不理想，故實際檢測時，通過仿真和優(yōu)選試驗，特別設(shè)計制作了晶片振動頻率為5 MHz、尺寸為6 mm×4 mm的專用爬波探頭，采用較高頻率的小晶片，以克服因焊縫距離加強筋結(jié)構(gòu)較近(僅約8 mm)而對缺陷檢測帶來的不利影響。由不帶墊板的平板側(cè)向焊接接頭區(qū)域發(fā)射超聲波，探頭前邊沿與焊縫的邊沿對齊，平行焊縫邊沿進行直線掃查。采用EUT-101C型超聲檢測儀進行檢測試驗，先采集1組由型材結(jié)構(gòu)特征引起的反射波形，作為結(jié)構(gòu)特征信號，利用儀器的“峰值保持”功能，將結(jié)構(gòu)特征信號以紅色標(biāo)記在儀器屏幕上，如圖7所示；再將探頭放置在待檢測的試塊上進行同樣的試驗，探頭位置、儀器參數(shù)和閘門設(shè)定與焊縫結(jié)構(gòu)分析試塊(JG-01，JG-02)上試驗時的參數(shù)保持一致。根據(jù)缺陷回波與型材結(jié)構(gòu)回波在時域上的位置不同，可以據(jù)此設(shè)定閘門的位置和長度，以鑒別爬波檢測時的缺陷。

2.3.3 檢測結(jié)果

參照結(jié)構(gòu)試塊檢測工藝方式，對人工模擬缺陷試塊上6個人工缺陷的進行檢測，檢測結(jié)果如圖8所示。檢測時，結(jié)構(gòu)波出現(xiàn)的區(qū)域已利用峰值保持功能顯示在A掃結(jié)果圖中，位置在橫向刻度30 mm左右，據(jù)此設(shè)置閘門；在始波與結(jié)構(gòu)波信號之間閘門內(nèi)出現(xiàn)的信號為模擬缺陷信號。由圖8(a)0.25 mm刻槽檢測結(jié)果和圖8(b)0.5 mm刻槽檢測結(jié)果可見：隨著刻槽深度增加，模擬缺陷回波信號幅值隨之變大；由圖8(c)0.5 mm深孔缺陷檢測結(jié)果和圖8(d)1.5 mm深孔缺陷檢測結(jié)果可見：隨著鉆孔缺陷深度增加，模擬回波幅值變化不太明顯，但回波信號分辨率更高；由圖8(e)4.7 mm深未焊透缺陷檢測結(jié)果和圖8(f)5.2 mm深未焊透缺陷檢測結(jié)果可見：隨著未焊透深度尺寸的增加，模擬缺陷回波信號幅值隨之變大；由模擬人工缺陷檢測結(jié)果可見:爬波檢測技術(shù)對3種模擬缺陷有很好的檢測效果。

3種規(guī)格焊縫試塊上選取的有損試樣爬波檢測結(jié)果如圖9所示。圖中：位置1和2代表2個不同典型信號的位置，具體位置如圖4所示。

圖7 結(jié)構(gòu)試塊檢測結(jié)果

圖8 人工缺陷試塊上6個模擬缺陷檢測結(jié)果

分析比較圖9(a)—圖9(c)可見：圖9(a)為A型焊接試塊人工模擬試塊上0.5 mm深的刻槽缺陷檢測結(jié)果，以此參數(shù)設(shè)置，檢測A型實際焊接接頭，通過與紅色的型材焊接結(jié)構(gòu)回波的對比，在A型帶焊冠余高的焊接試塊焊縫中發(fā)現(xiàn)閘門內(nèi)有缺陷回波，其缺陷信號幅度與0.5 mm深表面刻槽大小相當(dāng)；由于焊縫表面未見裂紋，這些缺陷信號可判定性為根部未焊透。

同A型帶焊縫余高的焊接試塊檢測方式相似，圖9(d)為B型焊接試塊人工模擬試塊上0.25 mm深的刻槽缺陷檢測結(jié)果，據(jù)此進行參數(shù)設(shè)置，檢測B型實際焊接接頭，如圖9(e)和圖9(f)可見，在B型帶余高的焊接試板焊縫中幾乎沒有發(fā)現(xiàn)大于0.25 mm深表面刻槽的缺陷回波，因此，該區(qū)域B型焊接試塊未檢測到缺陷。

從圖9(g)—圖9(i)可見，在C型帶余高的焊接試塊焊縫中，有些區(qū)域發(fā)現(xiàn)缺陷回波，但其信號幅度大于0.25 mm略小于0.5 mm深表面刻槽的缺陷回波，有些區(qū)域沒有發(fā)現(xiàn)缺陷回波，因此，C型焊接試塊存在局部較淺的根部未焊透。

圖9 人工缺陷試塊與實際焊接接頭爬波檢測結(jié)果

2.4 拉伸試驗

為驗證超聲爬波檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，進行拉伸有損試驗對比驗證。將2.3.3所述爬波檢測試樣，按標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2651—2008/ISO 4136:2001《焊接接頭拉伸試驗方法》制作成焊接接頭拉伸試樣，并選取與焊縫結(jié)構(gòu)中薄板厚度相同的母材試樣，制作母材拉伸試樣。試樣尺寸如圖10所示。拉伸試驗結(jié)果見表2和圖11。

圖10 拉伸試樣加工圖(單位：mm)

表2 力學(xué)拉伸結(jié)果

試樣規(guī)格及編號試樣厚度/mmd1d2試樣寬度/mm焊縫余高/mm抗拉強度/MPa斷裂位置A型1#2.833.3525.020.8294.264母材位置2#2.833.3724.970.8300.286母材位置B型1#2.362.5625.060.57262.943熱影響區(qū)2#2.362.5625.100.56266.856熱影響區(qū)3#2.362.5625.050.58271.762熱影響區(qū)4#2.362.5625.000.78267.576熱影響區(qū)C型1#2.812.3625.040.78260.689熱影響區(qū)2#2.812.3625.060.73256.841熱影響區(qū)3#2.812.3625.020.82265.611熱影響區(qū)4#2.812.3625.010.77259.629熱影響區(qū)B型母材1#2.4325.00285.2922#2.4325.05281.344C型母材1#2.3625.02288.4412#2.3625.02282.200

圖11 力學(xué)拉伸位移—載荷曲線

由表2可知：A型試樣在母材區(qū)斷裂，B，C型試樣斷裂在熱影響區(qū)，都沒有斷在焊縫上，說明射線檢測顯示出的帶有氣孔和未焊透缺陷的焊縫不是焊接接頭的最薄弱區(qū)。

根據(jù)鋁合金焊接設(shè)計要求，焊縫強度應(yīng)達(dá)到所要求的母材強度指標(biāo)的80%～95%，而母材的屈服強度和抗拉強度指標(biāo)分別為≥205 MPa和≥245 MPa。由表2可見，B，C型母材均滿足對母材的強度要求；3種規(guī)格試塊焊縫的抗拉強度也達(dá)到了母材強度80%～95%的要求(196～233 MPa)。

從圖11的拉伸曲線也可看出：各個焊接接頭相對于母材，伸長率有明顯降低，但接頭強度沒有明顯下降。說明前述焊縫中氣孔和未焊透缺陷還不足以影響焊接接頭達(dá)到設(shè)計強度的要求。

2.5 斷口分析

圖9超聲檢測結(jié)果顯示：A，C型試樣焊縫內(nèi)部存在不同程度的未焊透缺陷，為驗證圖9所示超聲檢測結(jié)果準(zhǔn)確性，需要查驗焊縫中心線處的斷口。對A，B，C型力學(xué)拉伸后的試樣，再以焊縫中心線為支點進行彎曲試驗，得到焊縫斷口，如圖12所示。

由圖12(a)斷口可見：A型試樣對接板較厚，確實存在根部未焊透；焊縫截面斷口照片中紅色虛線標(biāo)記即為根部未熔透區(qū)域，經(jīng)測量未焊透最深為0.75 mm左右，與超聲檢出0.5 mm深當(dāng)量缺陷是相對應(yīng)的(見圖9(c))。斷面存在多處氣孔型缺陷，這些彌散分布的氣孔對焊接強度沒有明顯影響。

由圖12(b)可見：B型試樣對接焊縫截面斷口未見根部未焊透缺陷，與超聲檢測結(jié)果小于0.25 mm深當(dāng)量缺陷是相對應(yīng)的(見圖9(e))，斷面處存在個別氣孔型缺陷，個別氣孔對焊接強度沒有明顯影響。

由圖12(c)可見：C型試樣對接焊縫根部確實存在局部未熔透缺陷，如圖中紅色虛線所示，與超聲檢出超過表面0.25 mm深，小于0.5 mm深刻槽當(dāng)量的檢測結(jié)果基本對應(yīng)(參見圖9(h)、圖9(i))。

圖12 斷口照片

2.6 有損與無損檢測結(jié)果

(1)焊縫中缺陷類型：由斷口截面檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鋁合金-MIG復(fù)合焊焊縫中主要存在未焊透缺陷和少量的氣孔類缺陷。

(2)超聲爬波和射線檢測結(jié)果與斷口截面檢測結(jié)果吻合度很高。

(3)缺陷對拉伸強度影響：通過對3種不同厚度組合的對接焊縫焊接質(zhì)量檢測發(fā)現(xiàn)：A型試樣厚度較大，0.5 mm刻槽深度當(dāng)量的根部未焊透缺陷對強度沒有影響；B和C型試樣在熱影響區(qū)斷裂，主要是熱影響區(qū)軟化降低了整個接頭的承載能力，而不是小氣孔和較淺的未焊透缺陷。另外，未打磨的焊縫加強高(焊冠)在一定程度上會抵消小氣孔和較淺的未焊透缺陷對焊接強度的不利影響。

3 結(jié) 論

(1)斷口觀察結(jié)果表明，未焊透是復(fù)合焊縫中發(fā)生概率很高的缺陷，除未焊透之外，還發(fā)現(xiàn)少量尺度很小的彌散分布?xì)饪?，未發(fā)現(xiàn)其它缺陷。X射線對于氣孔和未焊透缺陷檢測效果良好，但是由于檢測方式與防護特殊，檢測速度緩慢，不能滿足高速列車車體鋁合金薄壁型材焊接結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測需求，可以作為輔助的檢測手段，必要時進行少量抽查。

(2)薄壁型材對接焊縫，因焊接結(jié)構(gòu)限制，使得現(xiàn)有各種超聲檢測技術(shù)都很難實施有效檢測，因而提出了爬波檢測方法，并經(jīng)仿真和優(yōu)選試驗設(shè)計了較高頻率(5 MHz)，小尺寸(6 mm×4 mm)晶片的專用爬波探頭。利用型材焊接結(jié)構(gòu)對比試塊和帶焊冠的人工缺陷焊接試塊，制定的超聲爬波檢測工藝，檢測結(jié)果表明，該檢測工藝克服了型材焊接結(jié)構(gòu)和焊縫加強高(0.5～0.8 mm)焊冠對超聲爬波檢測的不利影響，顯示了爬波技術(shù)檢測帶焊冠焊縫的優(yōu)勢。爬波檢測可發(fā)現(xiàn)薄壁(2～4 mm)復(fù)合焊縫中當(dāng)量≥0.25 mm的未焊透缺陷。

(3)通過有損和無損檢測結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)爬波檢測的缺陷回波與射線檢測和斷口觀察發(fā)現(xiàn)的未焊透缺陷對應(yīng)關(guān)系良好，未發(fā)現(xiàn)漏檢和誤報。

(4)拉伸試驗表明，當(dāng)量≤0.5 mm的未焊透對焊縫的拉伸強度無影響。斷裂發(fā)生在母材或熱影響區(qū)，滿足接頭強度大于母材強度85%的設(shè)計要求。

(5)為保證高速列車鋁合金薄板型材的激光-MIG復(fù)合焊縫的安全服役，需要對焊縫進行無損檢測；效果較好的檢測方法是超聲爬波檢測，重點是檢測未焊透缺陷。建議以10 mm×0.2 mm×0.5 mm刻痕的回波幅度作為焊縫是否合格的判據(jù)。