淺談小徑管超聲波探傷

陳豫杰 熊芳斌

（1、新鄉市鍋爐壓力容器檢驗所，河南 新鄉 453000；2、信陽市鍋爐壓力容器檢驗所，河南 信陽 464000）

1 小徑管超聲波探傷存在的技術難點

超聲波探傷是焊縫檢驗的一種主要探傷方法，其特點表現在它對于面積性缺陷如未焊透、未熔合、裂紋等的探傷靈敏度很高，而對于體積性缺陷如氣孔的探傷靈敏度不如射線探傷，若缺陷不是相當大或密集的，就不能有足夠的缺陷反射波而被漏檢。

超聲波探傷的另一個特點就是其可靠性在很大程度上取決于探傷人員的技術水平、工作責任感及探傷儀的靈敏度，加之探傷過程不能作自動記錄，只能由探傷人員自行記錄，因此，探傷結果的憑證不如射線探傷底片可靠。同時，鍋爐小徑管超聲波探傷存在一定的技術難度，如曲率大，探頭與接觸面的耦合不好、中間超聲波垂直，在兩側出現變形波、一次波發散，二次波也發散、如果小徑管探頭做得不好，一次波很難達到焊縫。

焊接缺陷歸納起來可分為面狀缺陷 (射線底片上表現為線狀缺陷)和體積性缺陷(射線底片上表現為點狀缺陷)兩大類。通常把氣孔、夾渣(夾鎢)等內部缺陷稱為體積性缺陷，把裂紋、未熔合、未焊透等稱為面狀缺陷，均不允許存在。焊接缺陷按其在焊接接頭中的位置不同分內部缺陷和外部缺陷；外部缺陷(焊縫成型及尺寸變形不符合要求、未填滿、根部未焊透、咬邊、焊瘤、燒穿、凹坑、塌陷、表面氣孔、表面裂紋)可以通過表面檢查發現；焊接缺陷是造成事故的主要原因。

2 探傷的實際操作

盡量不采用電動工具進行表面打磨。油漆如果結合得好則不需要打磨 (銀粉則需要打磨)。日常用的油類作為耦合劑，由于油的聲速比較低，使用時有很多雜波，這些雜波是由油膜造成的(如透平油)，用手抹掉再進行探傷則沒有雜波，所以，刷油的時候不要太厚。應盡量避免油類作耦合劑，采用纖維類做耦合劑，如漿糊或膠水、防腐劑，使探頭的滑動比較好。

小徑管對接焊縫探傷時，應盡可能選擇較大角度的探頭，使聲束能掃查到整個焊縫斷面，但當探頭角度較大時，聲束易擴散，易產生變形波，干擾對缺陷的正確判定。另外，要求一次波的主聲束至少應掃查到焊縫下部占壁厚1/4的范圍，因此要求探頭有一定的移動區域。為滿足這一要求，除增大聲束入射角外，還應縮短探頭聲束入射點至探頭前沿的距離。因此，如何選用探頭是進行準確探傷的前提條件。

由于小徑管對接焊縫是利用一次波和二次波進行探傷，因此一次波和二次波探傷靈敏度的調整很重要。根據DL/T5048-95中的小徑管焊接接頭探傷距離一波幅曲線進行檢測時，由于反射雜波較多，3條線的判傷無法進行，因此需對探傷靈敏度重新進行調整。小徑管對接焊縫的管壁較薄，曲率較大，探傷過程中將產生復雜的變形波和林狀回波，與缺陷波很容易混在一起，給正確判定缺陷帶來很大的麻煩。如適當使用抑制，可去除一些干擾波，使探傷過程更容易分辨出缺陷波，提高缺陷的檢出率。

3 小徑管焊縫的超聲波波形分析

3.1 焊縫內部

用一次波探傷時，反射波出現在一次波標記點以前，用二次波探傷時，反射波出現在一次波標記點和二次渡標記點之間，應注意區分變型表面波和根部變型被，以及擴散聲束引起的余高反射波，可以用沾油的手指拍打焊縫和水平定位是否在焊縫上來驗證。

3.2 焊縫根部缺陷

當反射波位于一次波最大標記點上，水平定位在焊縫中心或探頭一側，應當注意對錯邊和焊瘤的區分，對可疑信號應仔細觀察分析，防止誤判和漏檢。根部缺陷可用掏槽試塊進行測定，驗證其深度。如在DB-l型對比試塊上，內曲面V型槽反射波為60%基準波高，再增益36dB作為焊縫根部未焊透、內凹等缺陷的對比當量。

3.3 干擾波

在探傷時，熒光屏上除了真正缺陷反射波外、還會出現一些假信號。這些假信號有時干擾了對真正缺陷的判定，通過仔細分析，假信號是能夠區分的。焊縫根部成形較好時，一般無反射波或反射波強度較弱；當焊縫根部成形不好時，從焊縫的兩側探傷一般均有根部成形的反射信號。反射波形特點與來焊透等根部缺陷相似，其反射強度隨根部成形所構成的反射條件而異，如不注意往往會判為缺陷，判定區別的方法有兩種:一是從聲程上比較，焊縫根部成形反射波出現的位置略大干一次波標記點，這時就要求盡量準確地調整掃描速度；二是從水平定位來區別，焊縫根部成形反射波水平定位在偏離焊縫中心線遠離探頭一側，而根部缺路水平定位則應在悍縫中心或偏離焊縫中心靠近探頭一側)。當有錯邊存在時，會產生錯邊反射波。其水平定位基本上在焊縫中心。但從焊縫另一側探測時。由于沒有反射條件。因此沒有信號。由于被探傷的小徑管壁厚較薄，當一次波主聲束后面的擴散聲束經底面反射到焊縫余高時，將從余高處產生反射波。該反射波正好處在一次渡和二次波標記點之問，有時誤判為焊縫中部或上部缺陷。可以根據探頭位置和水平定位或用沾油的手指拍打焊縫余高進行識別。當聲束掃查到焊縫根部時，在一定條件下會產生變形波，如果變形波經過焊縫余高返回到探頭時、反射波正好處在一次波和二次波標記點之間，有時可能誤判。可以根據探頭位置和水平定位來區別，一般變形渡水平定位點在焊縫之外。

4 應注意的問題

4.1 在探傷過程中要特別注意一次底波和二次波位置上的反射波要正確判斷是底波二次波還是缺陷波觀察時不僅要看波的位置還要注意探頭所處的位置如果在二次波位出現反射波可用手蘸耦合劑拍打焊縫表面看其反射波是否跳動不跳動時再結合水平定位方法判斷是否是缺陷。

4.2 經超聲波探傷的小徑管焊縫，須進行15%-25%射線復檢，且應盡量提前進行，以驗證超聲檢測的準確性和焊接中頻發性缺陷的出現幾率。

4.3 按深度等分法調整后，列表換算出水平距離，以便進行現場缺陷定位。

5 結論

5.1 小徑管對接焊縫可采用超聲波探傷檢查，能發現焊縫中的缺陷，尤其是危險性缺陷。

5.2 雖然焊縫內部缺陷對焊縫強度的影響比根部線性缺陷要小，但也不可忽視，目前超聲波探傷對焊縫內部的位于焊縫中心線中上部的缺陷，尚不成熟，需進一步研究。

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