管材焊縫超聲波檢測中缺陷的定位研究

陳磊磊+翟明+張水利

摘 要：管材焊縫的超聲波檢測容易出現漏檢和誤判現象，這是因為在通過反射波信號確定焊縫的缺陷、形狀、大小等的時候會出現比較大的偏差。同時對不同的焊縫進行檢測時要采用不同的探頭，探頭的選擇對定位的準確性也有極大的影響。對管材的焊縫進行超聲波檢測是檢測焊縫缺陷的一種重要方法，但是用超聲波進行檢測操作性比較難，在對不同的焊縫檢測時要采用不同的探頭，而通過反射波信號確定缺陷位置等要素的時候都會因為信號的偏差而對位置確定造成偏差，不能正確的找出焊縫的缺陷類型及位置。該文就不同焊縫探頭的選擇，以及波形的判斷做出了討論。

關鍵詞：管材 焊縫 超聲波檢測 缺陷定位

中圖分類號：TK223.3 文獻標識碼：A 文章編號1672-3791（2014）10（b）-0067-01

1 我國超聲波檢測的現狀及與發達國家的差距

1.1 超聲波檢測的現狀

我國的鐵路、管道等各類焊接類鋼鐵的應用及其廣泛，用量極大，在世界上都處于前列。以管道為例，管道是我國幾類運輸中運輸量極大的運輸方式，在液體、氣體等能源資源的運輸中都占有極大的比重，特別是在南氣北輸完工以后，我國管道的運輸比重繼續增大。而管道焊縫卻存在著各種安全隱患，在焊接過程中焊縫會產生各種類型的缺陷，這種缺陷極大的影響了管道的運輸能力及安全。我國在管道焊縫檢測研究方面的起步較各發達國家來說比較晚。其中超聲波焊縫檢測具有其他檢測方式所不具有的優勢，是各個國家重點研究的方向。現在我國已經實現超聲波無損檢測，雖然說與發達國家相比還有較大差距。但是也已經邁入正軌。我國制定了無損檢測的標準和規范，促進了無損檢測在中國的發展。

1.2 我國超聲波檢測與發達國家的差距

我國超聲波檢測與發達國家的差距主要表現在幾個方面，一方面是高級技術開發人員的缺少，有經驗的技術開發員大多年紀較大沒有將經驗轉化為科技的能力，而具有轉化能力的新一代技術開發人員又沒有足夠的經驗，這就導致了我國開發的各種檢測儀器總是具有這樣那樣的缺陷。另一方面高級檢測技術人員缺少，由于我國焊縫檢測的起始開發較晚，沒有足夠多的高級檢測人員，是我國焊縫檢測的結果有較大的誤差。最后就是缺乏對焊縫檢測的重視程度，沒有足夠的國家專項基金來研究開發這一方面的器材。

2 管材焊縫超聲波檢測缺陷的原理及干擾因素

2.1 管材焊縫超聲波檢測缺陷的原理

通過使用超聲波在管材焊縫中的傳播，以及回程的發射波型，我們能對管材焊縫的缺陷做出一定的判斷，可以確定其大小、形狀和位置。對管材焊縫缺陷定位的主要判斷依據是聲程、反射波波形等。由于超聲波在管材焊縫中的傳播是一定的，所以我們能確定超聲波在焊縫中的反射點。通過缺陷在焊縫上的相對位置等我們能確定管材焊縫缺陷的基本形式。

對管材焊縫缺陷的判定是比較復雜的，現在的技術人員多是通過回程反射波的時間及其波形來判斷管材焊縫的位置、大小以及缺陷的類型。

2.2 管材焊縫超聲波檢測缺陷的干擾因素

在管材焊縫超聲波檢測缺陷中的干擾因素主要包括噪音和雜波。

噪音在管材焊縫超聲波檢測中有很多的來源，檢測儀器運行不穩定震動產生的噪音，檢測環境中產生的噪音。各類噪音對管材焊縫超聲波檢測缺陷的準確性造成了極大的干擾，各類技術人員都在努力研究以期排出噪音對管材焊縫超聲波檢測缺陷的影響。

雜波超聲波在管材焊縫中傳播的過程中遇到粗大顆粒是會造成超聲波的散亂從而產生雜波。而現在社會中也容易產生各類雜波對管材焊縫超聲波檢測造成影響，使其檢測的準確性得不到保障。

3 探頭的選擇及不同缺陷的波形判定

3.1 探頭的選擇

在探頭選擇時需要考慮許多的因素，其中包括檢測厚度、檢測面曲率、探頭頻率。

在檢測厚度較薄的焊縫時要選擇K值較小并且探頭的類型為短前沿，一次的超聲波檢測能夠掃過較大的探測面。而檢測厚度較大的焊縫時就要靈敏度較高、且K值合適的探頭。

在檢測面曲率較小時要選擇接觸面較小的探頭，以保證探頭等于檢測面更好的耦合在一起，確保檢測的準確率。而當檢測面的曲率較大時，應該采用接觸面較大的探頭，可以提高檢測的效率。

在管道焊縫探傷的過程中要采用頻率較大的超聲波，能夠提供更好的穿透性。

3.2 不同缺陷的波形判定

筆者根據自己總結的經驗提出幾種較為常見的缺陷的波形判定。

裂紋：裂紋屬于平面性的缺陷，平面型缺陷在不同的探測面進行探測時有不同的波形，在探測面垂直于缺陷時，回波較高，而平行是卻發現回波較低或幾乎為零。裂紋類缺陷中大多含有較多的氣體。折射率較高，造成了在適當的面探測時回波的高度較高。

未熔合：這種缺陷的回波類型與裂紋相似，較難判定，但由于其缺陷的表面比裂紋類缺陷表面光滑，以側面作為探測面時兩側的反射幅度是不同的。

未焊透：此類缺陷類型的波形比較穩定，在探頭平行移動時波形基本保持不變，但是當探頭在做旋轉移動時波形卻又會極快的消失，是一類比較有規則的缺陷。

夾渣：這一類缺陷是指缺陷中包含了非金屬的雜質，由于其質地不同且不規則，波形的形狀不一，顯著特點是隨著探頭的各向移動，波形隨時會產生較大的改變，甚至突變。是一類及其不規則的缺陷。

氣孔：缺陷里面為氣體，為光滑的小氣孔，每個氣孔由于其大小不同產生的波形也不行同，但是總體來說有一定的規律，當一簇小氣泡同時出現是會出現一連串的高度不同的波峰波谷，是判定這一缺陷類型的表現。

焊縫缺陷的判定需要多做實踐，一方面需要足夠先進的技術器材，另一方面也需要高科技的技術人員，需要具有豐富的經驗，在眾多的實踐中總結缺陷波形判斷的經驗，以及正確選擇探頭的經驗。只有將科技與經驗相結合才能在管材焊縫超聲波檢測缺陷做到盡可能準確。

4 結語

管材焊縫超聲波檢測缺陷對于節約資源，促進國家資源運輸方面的發展具有重大的意義。在中國超聲波檢測的發展還不是十分完善，需要經過更好的發展才能得到更加完備的超聲波檢測儀器，而在人工檢測方面，技術人員需要掌握的技能以及經驗也具有嚴格的要求，要想正確的對缺陷進行判斷，必須選擇適當的探頭，正確的對波形做出判斷。

參考文獻

[1] 蔣承君，巨西民，毛學蓮.鋼管對接焊縫超聲波檢測中缺陷的定性[J].內蒙古石油化工，2010（21）：52-53.

[2] 程茂.焊縫超聲波檢測中缺陷指示長度的測定[J].無損檢測，2002（3）：129-131.

[3] 李學平.油氣輸送管環焊縫的超聲波檢測技術研究[D].西安石油大學，2012.endprint