小徑管超聲波檢測技術的使用

程章龍

福建省第一電力建設公司，福建福州 350001

火電發電機組小徑管焊接接頭無損檢驗過程中，由于使用射線檢測技術受到現場條件的制約，不能對所有的焊接接頭進行100%射線檢測，因此必須對受條件制約的管子進行超聲波檢測。為了提高火力發電廠安裝工程的質量，我對小徑管超聲波檢測方法進行了一些探討。從而提高了小徑管焊接接頭超聲波檢測的可靠性和準確率。

1 檢測范圍與難點

小徑管超聲波技術適用與對管道外徑小于或等于159mm，壁厚大于或等于4mm、小于或等于14mm的鐵素體類鋼制承壓管道單面焊接雙面成型的中厚壁管焊接接頭手工A型脈沖反射法超聲波檢驗。

射線檢測對裂紋這些面積性缺陷容易產生漏檢現象，裂紋的檢出率大大降低。因此，使用小徑管超聲波檢測，對小徑管焊接接頭面積性缺陷檢出率高，能更好的解決此類問題。

超聲波技術本身對于面積性缺陷有著較高的靈敏度跟檢出率，比如：裂紋，未熔合，未焊透等等。但是對于體積性缺陷的靈敏度不高，甚至容易發生漏檢，比如：氣孔。這就要求小徑管超聲波檢測人員要有豐富的理論知識和實踐經驗，并且細心，負責，及時做好記錄。

2 準備工作

2.1 儀器的選擇

由于小徑管多為薄管，曲率半徑小，在檢測過程中容易產生雜波干擾，最好使用數字式超聲波檢測儀進行檢測，在平時工作中使用的是泛美EPOCH LT的數字式超聲波檢測儀進行檢驗。

2.2 探頭的選擇

小徑管焊接接頭宜使用前沿短，前沿長度L≤5mm，折射角大的小探頭，由于較高的探測頻率可以改善探頭的指向性，并且降低雜波對檢測的干擾，推薦使用頻率為5MHz的抬頭。DL/T820-2002《管道焊接接頭超聲波檢驗技術規程》推薦的折射角如下表：

管壁厚度（mm） 4～8 ＞8～14探頭折射角（o） 75～70 70～65

3 小徑管超聲波探傷的實際應用

對福建華電漳平火電有限公司2×300MW火電機組鍋爐受熱面過熱器系統進行小徑管超聲波檢測，管子規格為φ63.5×7,如下圖所示。

3.1 檢測前的準備

1）工件表面的處理：盡量不采取機械工具對工件表面進行打磨。油漆結合的好的情況下，也不需要進行打磨；

2）在小徑管對接接頭的超聲波探傷過程中，使用的耦合劑是纖維類的，比如漿糊，而不是使用油類作為耦合劑，漿糊可以使探頭滑動的更好，降低雜波的干擾；

3）探頭與焊接接頭接觸面之間進行耦合存在縫隙容易對檢測造成干擾，形成變形波，所以應該將探頭打磨到與焊接接頭能較好的耦合。

3.2 儀器調整

使用泛美EPOCH LT數字式超聲波檢測儀進行檢測，探頭前沿為5P5×6K3，探頭前沿為5mm。在小徑管專用試塊上面進行調整靈敏度，掃查速度為深度1∶1，掃查靈敏度為φ2×15-18dB。

3.3 焊接接頭的信息

φ63.5×7的過熱器管子，采用手工氬弧焊打底，手工焊蓋面的焊接接頭，常見的焊接缺陷有：裂紋，未焊透，未熔合，氣孔，焊瘤等等。檢測要區分的是根部內凹或者咬邊等偽缺陷的影響。

3.4 缺陷的波形分析

變形波對小徑管焊接接頭缺陷的判斷形成了干擾，存在一定的鑒別難度。在超聲波一次聲波范圍內的缺陷基本上都是缺陷；二次聲波范圍如果定位在焊接接頭同側也是缺陷，定位在焊接接頭另外一次則不能定為缺陷。因此，實際情況因以缺陷的位置判定為準。有如下的幾種缺陷波形：

1）氣孔。當氣孔的尺寸大到一定程度時，它的反射波幅反而減小。當氣孔的直徑小于1mm時，它的反射波幅隨著氣孔尺寸的增大而增大。當氣孔直徑比1mm大時，反射波幅由尖變寬。因此，大尺寸的氣孔應配合射線檢測進行最終判定；

2）密集氣孔。超聲波探頭前后左右移動，它的反射波幅不高。在基準線附近會出現起起伏伏的寬波形反射波；

3）未熔合。用一次波檢查反射波不會很高，但是用二次波檢測反射波很高，并且定位在焊接接頭邊緣，所以二次波判定未熔合比較準確；

4）未焊透。反射波類似于端角反射，回波較強，在焊接接頭兩側都能探測到，靠近焊接接頭中心或者一側，沿著焊接接頭方向有一定的長度性；

6）裂紋。接頭兩端判定均出現反射波，波形尖且較高，焊接接中心定位與一個垂直性缺陷，測量它的水平位置不是同一個點；

7）焊瘤。焊瘤一般出現在焊接接頭一個壁厚的厚度范圍之外。水平定位在中心線遠離探頭的一側，波形不尖且波幅較寬。

3.5 檢測結果加以驗證

通過以上措施，并加以嚴格控制工藝，認真做好每一步的檢測。此次共接受委托的過熱器焊接接頭數量為183個，經過超聲波全部檢查，結果發現有密集氣孔2個，未焊透或者未熔合6個。在焊接接頭的返修過程中，超聲波檢測人員參與了有缺陷的焊接接頭的打磨，發現缺陷與檢測結果一致，足以說明了這次的小徑管超聲波檢測結果準確。

4 結論

隨著數字式超聲波檢測儀，高性能高靈敏度探頭的發展與更新，小徑管焊接接頭的超聲波檢測將更加準確，缺陷的定性跟定量將更加的精確。使得小徑管超聲波檢測投入更多的生產實踐中，它的檢測將比射線檢測更方便，更快捷，使用過程更安全環保，更大程度地發揮了它的經濟效應。

[1]中國機械工程學會無損檢測分會，編.超聲波檢測[M].北京：機械工業出版社，2000.

[2]DL/T820-2002 管道焊接接頭超聲波檢驗技術規程.

[3]全國鍋爐壓力容器無損檢測人員資格考核委員會，編.超聲波探傷[M].中國鍋爐壓力容器安全雜志社，1995.