鋁合金焊縫超聲檢測方法、儀器校準
鋁合金與鋼對接焊縫并非我們想象中那么簡單，并不僅因聲速的不一樣，引起的檢測方法有所不一樣。確實，鋁合金的橫波聲速與鋼的聲速存在一定的差別，其選用探頭的方式也有所不一樣。除此之外，還有一個重要的原因——鋁合金的晶粒組織并非像鋼中那樣均勻分布，并且不一樣的生產工藝和元素成分，造就了鋁合金擁有特殊的組織形態。
鋁合金金相組織
從圖中可以看出
1、鋁合金的組織形態和鋼區別很大，鋁合金金相組織分布不均，超聲波聲束入射發生偏轉，導致定位不準。
2、鋁合金的聲衰減系數小于鋼，制作的DAC曲線趨近于直線，同深度的橫孔所對應的增益值也小于鋼。
我們現在正式開始分析鋁合金對接焊縫超聲檢測的方法。
一、如何選擇合適的探頭
在NB/T47013.3-2015標準附錄H中用了一句話詳細描述了探頭的選擇方式，“探頭的選擇按6.3.6的規定執行”。你理解了這句話的真正內涵嗎？
如果選用的鋁合金專用探頭，應參照該規定執行，否則就不能完全參照該規定執行。
比如你采用的是K2的非鋁合金專用斜探頭，該K2值一般指鋼中的標稱值，應換算成鋁合金中的K值后才能參照該規定。
根據鋁合金中橫波傳播聲速（3100m/s）和鋼中橫波傳播聲速（3240m/s），再利用SNELL計算公式，可以將鋼中K值換算成鋁合金中K值，再按6.3.6表中的要求執行即可。
例如：鋼中K2的斜探頭，換算成鋁合金的K值為1.65。
鋁合金的聲衰減系數小于鋼，探頭頻率可以參考6.3.6的規定執行。
二、對比試塊選擇
在NB/T4713.3-2015標準的附錄H中給出了對比對比試塊尺寸和形狀參數，如“1號對比對比試塊”和“2號對比對比試塊”，對比對比試塊材質應與被檢工件聲學性能相同或相近。
鋁合金超聲檢測1號對比試塊
因為鋁合金材質質地較軟，某些廠家生產的對比試塊不能滿足檢測要求，比如鉆的橫孔不是圓的，而是成橢圓形狀，制作出來的DAC曲線不光滑，影響檢測效果。因此，找一家合格的對比試塊生產廠家購買十分必要。
標準對比試塊可以采用與被檢工件聲學性能相同或相近材質制作的CSK-IA對比試塊，另外推薦采用鑄鋁制作的CSK-IA對比試塊，至于為何推薦采用鑄鋁，后續將揭露答案。
三、儀器校準
接觸過鋁合金焊縫超聲檢測的同行應該了解，鋁合金焊縫超聲檢測儀器校準是所有檢測過程中的重點、難點和關鍵點。
為什么說儀器校準是重點、難點和關鍵點？
剛接觸鋁合金焊縫超聲檢測，很多人就過不了儀器校準這關。最初接觸鋁合金超聲檢測時，在校準儀器過程中遇到了許多難題，比如測量探頭的前沿值嚴重大于實際值、校準的聲速與理論值偏差較大、K值測量不準，最終導致無法對缺陷進行準確定位，這就腦袋大了。
若將儀器校準的問題一一解決，鋁合金焊縫超聲檢測的難點也將一一攻破。
為什么鋁合金焊縫超聲檢測不能準確的校準儀器？
當探頭在鋁合金質CSK-IA對比試塊上找到R100圓弧的最高反射波后，測量探頭前沿值，發現探頭前沿測量值與實際值偏差太大。比如：一個探頭在鋼質CSK-IA對比試塊上測的前沿值是12mm，但是在鋁合金質CSK-IA對比試塊上測的前沿值是19mm，兩者相差甚大。如果繼續采用該19mm前沿值測量聲速和零偏，發現聲速和零偏也是不準的，最終導致缺陷定位不準。
不能準確的校準儀器的原因
鋁合金晶粒組織不均勻，超聲波入射至鋁合金材質對比試塊聲束發生偏轉，R100圓弧的入射和反射聲束均發生偏轉，最高反射回波的接收點發生偏移。因此，探頭的測量前沿值發生改變，聲束路徑也發生改變，超聲波發射和接收的路徑不再是2×100mm。
如何準確快速的校準儀器呢？這是我們要探討的重點！
要快速準確的校準儀器，就必須掌握鋁合金超聲檢測的特點。雖然在鋁合金CSK-IA對比試塊上測量探頭的前沿值偏差太大，但實際上該探頭的真實前沿值幾乎不發生變化。因此，可以利用該特點探索如何準確校準儀器的方式方法。
推薦兩種方法校準儀器，擇其一用之。雖然這兩種方法看似邪門，但都親測有效，值得推薦。
方法一：鋼質對比試塊上測量探頭前沿，鋁合金質對比試塊上測聲速和零偏
設備：源創力超聲波探傷儀、探頭、鋼質CSK-IA對比試塊、鋁合金質CSK-IA對比試塊、鋁合金質1號對比試塊或2號對比試塊。
鋁合金焊縫超聲檢測儀器調校
1、將選用的探頭在鋼質CSK-IA對比試塊上找到R100圓弧的最高回波，測量此時的探頭前沿至對比試塊端部距離L值，探頭前沿值則為100-L，并將測量的數據記錄下來。
2、再次將探頭放置在鋁合金質CSK-IA對比試塊R100圓弧和R50圓弧中間位置，保持探頭前沿至對比試塊端部距離也是L值，無需在鋁合金對比試塊上找R100圓弧的最高反射波。利用此位置測量聲速和零偏值。
3、可以在鋁合金質CSK-IA對比試塊上測量K值，或者利用鋁合金質1、2號對比試塊的橫孔測量K值，K值測量方法和鋼質對比試塊相同。
4、利用鋁合金質1、2號對比試塊制作DAC曲線，按照標準要求設置靈敏度。
是不是很疑惑為什么可以利用鋼上測得的前沿值，用于鋁合金質對比試塊上校準儀器呢？其實很簡單。
因為在鋁合金質對比試塊上找到的R100的圓弧最高回波，聲束入射點不是在R100的圓心，聲程不等于100mm，而在儀器中輸入的聲程卻是100mm，因此儀器計算出的聲速和零偏是不準確的。
而探頭的前沿值（入射點）在不一樣材質上的變化值可忽略不計，又因鋼的晶粒組織較均勻，可忽略聲束偏轉的影響。因此，在鋼上測量的探頭前沿值可近似當作探頭的實際前沿值。
保證在鋁合金質對比試塊上的前沿值與鋼質對比試塊一直，其目的是保證探頭在鋁合金質對比試塊上的入射點是R100圓弧的圓心位置。因此，儀器測量出來的聲速和零偏值可認為是準確值。而通過實際操作，該方法測量聲速接近理論值，深度30mm的定位誤差小于1mm。
方法二：利用鑄鋁質CSK-IA對比試塊測量探頭前沿、校準聲速和零偏
設備：源創力超聲波探傷儀、探頭、鑄鋁質CSK-IA對比試塊、鋁合金質1號對比試塊或2號對比試塊。
1、在鑄鋁質CSK-IA對比試塊找到R100圓弧的最高回波，利用該位置測量探頭的前沿、校準和零偏，其校準過程與鋼質對比試塊相同
2、可以在鑄鋁質CSK-IA對比試塊上測量K值，或者利用鋁合金質1、2號對比試塊的橫孔測量K值，K值測量方法和鋼質對比試塊相同。
3、利用鋁合金質1、2號對比試塊制作DAC曲線，按照標準要求設置靈敏度。
為什么采用鑄鋁的CSK-IA對比試塊校準儀器？
因為鑄鋁的晶粒組織相比鋁合金材質均勻，可以認為近似認為是均勻的，忽略聲束偏轉造成的影響。實際上鑄鋁材質也是不均勻的，但在檢測中其影響不大。比如一探頭在鋼質對比試塊上測量的前沿值為12mm，在鋁合金質對比試塊上測量的前沿值為19mm，在鑄鋁對比試塊上測量的前沿值為14mm，可近似認為鑄鋁與鋼相似。
只要攻克了鋁合金質對比試塊的校準，也就破解了鋁合金超聲檢測的難點，其他內容參照標準執行即可。
