對小徑管焊縫的超聲波檢測探析

（紹興市特種設備檢測院, 浙江 紹興 312071）

對小徑管焊縫的超聲波檢測探析

程 飛

（紹興市特種設備檢測院, 浙江 紹興 312071）

本文針對檢測鍋爐小徑管焊口內部質量時超聲波的應用進行了分析和探討。具體論證了在小徑管對接焊縫探傷中的超聲波探傷工藝。

小徑管；焊縫；超聲波

在針對壁厚大于6mm，管徑不小于57mm的管子對接焊縫進行超聲波探傷的過程中，因為其具有較薄的管壁，較大的曲率及較小的管徑，所以很難針對其進行有效的檢測。這是由于普通的斜探頭往往具有較長的前沿距離導致的。在進行一次波探傷的過程中，焊縫的根部往往無法被主聲波掃到；在進行二次探傷的過程中，由于探頭發射出來的聲波具有擴散、較寬的聲束，再加上小徑管內孤面產生的散射以及折射影響，就很難針對缺陷進行判定。本文在試驗當中，對整個焊縫斷面進行掃描的時候采用大角度單晶片探頭，其能夠較為準確的針對缺陷進行檢測。

1 超聲波對小徑管焊縫的探傷方法

1.1 選擇儀器探頭。本次試驗當中選擇的儀器探頭參數為：頻率為5MHz，4—6mm的前沿，β= 70°， k= 3。在儀器探頭使用之前，首先要采用打磨成斜面的方式針對端面與底面的棱角進行處理。保證不小于5mm的前沿距離，還要采用打磨成圓弧面的方式針對探頭底面按管子的曲率進行處理，使其接觸面積能夠有所擴大。

1.2 調整掃描速度。對掃描速度進行調整的時候，利用小徑管焊縫探傷專用試塊來進行。同時，為了能夠對熒光屏的整個屏幕進行充分的利用，保證具有容易辨別以及顯示清晰的缺陷反射波，在對掃描速度進行調整的時候，還要以能夠將整個熒光屏占滿的管子厚度一次波、二次波作為參考標準。

1.3 調整起始靈敏度。小徑管探傷專用試塊中按照h= 5mm深度的橫通孔進行相應的調整，保證可以達到熒光屏滿幅的五分之三以上的最強的反射波幅，同時將其作為基準波高，再增加14dB，這就是本次試驗的探傷起始靈敏度。

1.4 處理探測表面。首先在焊縫兩側的探傷面上采用銼刀清除掉包括焊渣以及飛濺物等在內的雜物，隨后針對其表面實施相應的除銹措施，使其具有光潔的表面。打磨的過程中，嚴禁利用電動砂輪。防止有不圓滑過渡的小平面出現在管子表面，這樣會造成聲耦合不良的問題。

1.5 選擇耦合劑。將一些較稠的機油作為耦合劑，并且適量的對之進行涂抹。避免出現過厚的現象，這樣就會導致雜亂反射波的出現，最終使缺陷判別的準確度受到極大的影響。

1.6 補償量。需要在被探管子上針對表面粗糙度補償量進行實際的測定，保持在0～4dB的范圍之內。應該以被探管子的具體規格作為根據，將二次波探測時的散射補償量以及曲率折射確定下來。測定小徑管專用對比試塊的時候，將3～6dB作為確定范圍，比如加熱器管子的規格為42×5. 5，通過測定，可以了解到8dB為二次波表面粗糙度補償值，2dB;為一次波表面粗糙度補償值。

2 分析缺陷波形

2.1 分析焊縫內部缺陷。在利用一次波進行探傷的情況下，一次波標記點以前出現反射波，在利用二次波進行探傷的情況下，二次波、一次波標記點中間會出現反射波。這時候就要針對根部變型波以及變型表面波進行區分，同時還將由于擴散聲束而造成的余高反射波區別開來。可以針對焊縫采用沾油的手指進行拍打來驗證，還可以采用是否在焊縫上存在水平定位的方式進行驗證。

2.2 焊縫根部缺陷的判定。如果一次波最大標記點上出現反射波，而在探頭一側或焊縫中心為水平定位，這時候就要對區分錯邊和焊瘤予以關注，要仔細的分析和觀察其中的可疑信號，避免出現漏檢以及誤判的現象。采用溝槽試塊針對根部缺陷進行測定，對其深度進行科學的驗證。比如在對DB-1型對比試塊進行測定的時候，反射波如果在內曲面V型槽當中達到了五分之三的基準波高，這時候就要增加36dB，并將之看作是內凹以及未焊透等焊縫根部缺陷的對比當量。

2.3 干擾波。在進行探傷的時候，不僅會有真正缺陷反射波出現在熒光屏當中，還會存在若干假信號。對小徑管焊縫缺陷的判定會受到這些假信號的影響，這時候就要對熒光屏上的信號進行仔細的分析，從而能夠有效的區分假信號。①由于焊縫根部變形而出現的反射波。如果焊縫根部被聲束掃查到，在某種特定的條件下就會導致變形波的出現。一旦經過焊縫余高的變形波標記返回探頭的位置時，就會在二次波與一次波標記之間出現反射波，就容易導致誤判現象的發生。這時候就要以探頭的水平定位和位置作為根據對之進行區分，變形波水平定位點在通常情況下都處于焊縫之外的位置。②擴散聲束造成的余高反射波：因為需要探傷的小徑管往往具有較薄的壁厚，所以在二次波標記點與焊縫之間出現主聲束的擴散聲束底面發射，可能會出現被誤判為焊縫上部或者中部的缺陷，這時候就要用沾油的手指對焊縫余高進行拍打的方式或者以探頭的水平定位和位置對之進行有效判別。③錯邊造成的反射波，如果存在有錯邊，就會有錯邊反射波產生，而且水平定位在大部分情況下處于焊縫中心的位置。然而因為缺乏反射條件，因此在焊縫的另一側進行控測的時候，會出現沒有信號的情況。④焊縫根部成形的影響。如果焊縫根部具有較好的成形，往往就會具有較多的反射波強度或者無反射波；如果在成形不好的情況下，根部成形的反射信號就會分別在焊縫的兩側探傷時出現，而且隨著根部成形所構成的反射條件的不同，其反射強度也會出現較大的變化，這種情況下如果沒有注意到，就很可能將其判定為缺陷。在對區別進行判定的時候一共包括兩種方法：首先是立足于水平定位進行區別，其次是立足于聲程進行比較。見圖1。

圖1 根部成形反射與缺陷反射對比示意圖

結語

經過分析數千個焊口的檢測過程，可以發現在檢查小徑管焊縫的時候采用超聲波具有一系列的優勢：首先具有較低的環境要求、方便靈活的操作方式，而且儀器不會由于位置以及場地受到限制，同時能夠實施交叉作業，使工作效率得到了提升。其次具有較高的可靠性，并且能夠將大量的財力、物力及人力節約下來，促進檢測周期的縮短，最終有力的推動企業經濟效益的顯著提升。

[1] 朱健．超超臨界電站鍋爐小徑管焊縫超聲波探傷[J]． 無損檢測． 2012（03）．

TG40

：A