浅谈小径管对接焊缝超声波探伤

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　　内容摘要
　　小径管对接焊缝超声波探伤由于管径小、曲率大,壁厚薄等特点,用常规超声波探伤仪和探头时,对仪器及探头要有一定的要求,在探伤方法上针对小径管的特殊性进行不同于平板或大口径管的调整。同时，还一直存在缺陷难以定位、定量的问题,且其壁厚在公差范围内正负变化较大, 对缺陷的判定较困难。
　　关键词小径管对接焊缝；超声波探伤
　　前言
　　随着国家建设的发展,小径管焊接接头的数量也越来越多,合金钢的应用也更加广泛,裂纹等焊接缺隐出现的可能性也大大增加,对质量的要求也越来越严格,小径管焊接接头的检验比增加到100 % ,前几年发展起来的超声波小径管探伤技术应用也越来越多与射线探伤比较,超声波小径管探伤具有不可比拟的优越性。首先,超专用波检验对裂纹，未熔合等面积性缺陷比射线检验灵敏高度； 其次 , 超声波检验对裂纹、未熔合等面积性缺陷比射线检验灵敏度高; 其次,超声波检验不需要进行环境及自身防护,检验时对环境要求不高；第三 , 超声波检验费用低,劳动生产率高。所以,在实际生产中,小径管超声波探伤技术得到了空前的应用,取得了很好的效果,为保证安装、检修质量及工期起到了不可估量的作用。由于小径管焊接接头具有管壁较薄、曲率半径大、规格多等特点 , 超声波检验时存在诸多困难及需要注意的问题。
　　一、小径管对接焊缝超声波探伤的特点
　　1、小径管焊缝宽 ,当壁厚较薄时 ,焊缝宽度往往大于管壁厚度。用1、2次波探伤时要选择大的探头入射角 ,而用2、3次波探伤时要选择小的探头入射角,且扫描比例扩大,超声波形拉宽 ,这样易发生近场区干扰 ,给缺陷定性、定量带来了相当大的困难 。
　　2、管壁曲率大,声能传输损失大,探头通过曲率大的圆弧面接触。由于曲率大接触不良对定量有影响 ,且声波入射到管壁外表面为凸面,使声束发散。在2、3次波探伤中,声束传输路径更复杂,经过多次发散、聚集,声压反射异于常规,声压计算也相当困难 ,降低了探伤灵敏度 。因此 ,小径管超声波探伤应提高探伤灵敏度进行,以补偿曲率大、声能发散及藕合不良的影响。
　　
　　3、焊缝焊波高度、焊瘤尺寸与管壁厚度为同一数量级 ,在较高灵敏度探伤时杂波多 ,这样给缺陷波的识别增加难度 ,需要操作人员熟练掌握焊缝 中各种缺陷反射波的静 、动态波形 ,准确测量焊缝处管壁厚度 ,以准确区分缺陷波与杂波的特点 ,以免发生误判 。
　　
　　二、缺陷的识别与判定
　　1、一次波探伤缺陷波的识别
　　当采用一次波探伤时主要观察仪器荧屏上一次波标记点前面出现 的反射波 ,因为声波束扫过焊缝下半部 ,如果有反射则一般为缺陷反射，除盲区杂波外 。其次是位于一次波最大深度标记点上焊缝根部的反射波,当焊缝不存在错 口时,要确定反射波对应的反射点的位置,如果反射点 位于焊缝中心点或探头侧,则判为缺陷。小径管对接焊缝中大多数危害性缺陷如裂纹、未熔合和未焊透等都产生在焊缝根部,根部缺陷的判定与识别非常重要但根部缺陷的识别、判定比较困难,主要是小径管壁厚变化很大,有些管子壁厚与公称尺寸相差达0.5mm左右 ,使根部及靠近根部的缺陷反射波与错边 、焊瘤等产生的干扰波（杂波不易区分）。
　　当发现焊缝根部出现一定高度的反射波时 ,应对该处焊缝两侧的壁厚进行准确测定 ,仪器的扫描速度要准确调整 ,以准确定位 ,并根据探头所在位置对反射波形进行认真分析。缺陷波的位置出现在一次波最大深 度标记点处或以前,对应的反射体位于焊缝中心或探头侧，且波形后沿陡直 ,波形清晰明亮。
　　
　　2、二次波探伤缺陷波的识别
　　当采用二次波探伤时,在一次波标记点和二次波标记点之间出现的反射波 ,可能为缺陷波,也可能为杂波 ,在这个区域之前或之后出现的反射波则为非缺陷波 。缺陷波可用下述方法来判断。
　　如果二次波声束在内壁上的转折点位于焊缝区外,反射点位于焊缝中,则该反射波判为缺陷波；如果二次波声束在内壁上的转折点在焊缝区内,则该反射波不能作为判伤的依据 ,应结合位置，波形等其它情况综合判断。
　　
　　三、小径管对接焊缝超声波探伤应注意的问题
　　3. 1 探头的选用
　　小径管对接焊缝探伤时,应尽可能选择较大角度的探头,使声束能扫查到整个焊缝断面,但当探头角度较大时,声束易扩散,易产生变形波, 干扰对缺陷的正确判定。另外, 要求一次波的主声束至少应扫查到焊缝下部占壁厚1/ 4 的范围,因此要求探头有一定的移动区域。为满足这一要求,除增大声束入射角外, 还应
　　缩短探头声束入射点至探头前沿的距离。因此,选用大K值,短前沿的探头是进行准确探伤的前提条件。
　　
　　3. 2 探伤灵敏度的调整
　　由于小径管对接焊缝是利用一次波和二次波进行探伤,因此一次波和二次波探伤灵敏度的调整很重要。根据DL/ T5048- 95 中的小径管焊接接头探伤距离-波幅曲线进行检测时,由于反射杂波较多, , 因此需对探伤灵敏度重新进行调整。
　　在超声波探伤中 , 探伤灵敏度调整的准确性 , 直接影响到对缺陷的定位准确以及对缺陷的判断。对于壁厚较大的焊缝 , 探伤灵敏度调整有少许误差可能影响还不是很明显,但对于小径管来说,由于其壁厚较薄 , 影响就相当对来说要大得多。一般来说 ,在小径管探伤时,我们调整仪器的探伤灵敏度是在小径管焊接接头超声波探伤专用试块上进行,使对比试块Ⅰ上深度5mm∮2横孔反射波达60%，然后在提高6dB作为探伤灵敏度。另一种是利用对比试块Ⅱ来调整，前后移动探头，利用一、二、三次波探测试块上竖孔∮2，找到三者最高回波，在连成一条∮2竖孔距离----波幅曲线。然后以∮2-ΔdB 作为探伤灵敏度。
　　3.3 声能损失问题
　　在超声波检验中 , 若不对声能损失进行补偿 ，那么缺陷的回波高度必然要小于实际的回波高度 ,容易在检验中引起漏检或误判。小径管焊接接头超声波探伤时,不仅要考虑声波的耦合损失,还要考虑到由于小径管的特点而引起界面扩散损失。由超声波的传播特点知道,当超声波入射到凸界面时,声束扩散；而在凹界面反射时,声束也是扩散的,扩散程度随界面的率半径增加而增加。在小径管焊接接头超声波探伤时 , 声波要经过入射到凸界面而进入工件,当使用一、二次反射波探伤时声波又要在凹界面进行反射,加上小径管的曲率半径都较大,所以声能的扩散损失较大,引起回波大幅降低。所以在实际工作中 , 应充分考虑到这一点,必要时应采用DL/T5048 - 95 附录H的方法进行小径管内、外壁声能损失测量,再在实际探伤时加以补偿。
　　另外,由于小径管曲率半径大,探伤面与探头的接触好坏也直接影响到声能传入工件。若探头接触面与管子外表面接触不好,缝隙较大,必然引起声能的重大损失。所以,DL/ T5048 - 95标准指出 ,若探头边缘与管子外表面间隙大于 0.11mm 时,可以通过在管子表面铺上细砂纸沿轴向轻轻研磨,使探头表面与管子的外表面紧密接触。
　　
　　4. 4 焊缝根部的检测
　　小径管对接焊缝中,如裂纹、未熔合、未焊透等危害性缺陷大都容易产生在根部, 因此根部缺陷的检测很重要。检测过程中根部裂纹、未焊透缺陷形成端角反射，回波较强，从焊缝两侧探测，位于焊缝中心，沿焊缝方向有一定的游动范围；未熔合：一般出现在坡口面上，一般二次波探伤容易检出，位置位于探头一侧，另一侧难检出；气孔：气孔可出现在焊缝任何位置，气孔回波幅度较低。
　　据以上特征可做一定的判定,但是小径管由于壁厚变化较大, 管子实际壁厚与公称壁厚有一定差距,所以根部的缺陷及近根部的缺陷回波与错口、焊瘤等干扰波区分困难,因此对根部的反射波一定要认真分
　　析,准确判定,防止误判和漏判。
　　
　　结束语
　　实践证明 ,小径管焊接接头的超声波探伤检验是代替射线检验的最佳方法 , 它具有检验周期短、成本低、劳动生产率高等优点。只要在实际探伤工作中注意小径管焊接接头超声波探伤的特有问题 ,根据工件实际情况选好探头,正确调节整扫描速度,是完全能够准确快捷地检验小径管焊接接头的焊接质量,保证电力生产的安全。另外,从现检验仪器的发展来看,若有小径管探伤时使数字式超声波探伤仪器,由于数字式探伤仪具有定位准确等特点,能使检验结果更加准确可靠。
　　

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