焊管焊縫超聲波檢測時掃描線 1∶1調試方法

曹 明，汪 超，范 鋒，崔 強，呂育棟

（1.南京市鍋爐壓力容器檢驗研究院，江蘇 南京 210002；2.渤海裝備南京巨龍鋼管公司，江蘇 南京 210008；3.渤海裝備巨龍鋼管公司，河北 青縣 062658）

傳統的掃查線調試方法是根據工件厚度采用水平調試法和垂直調試法調整掃查比例（一般工件厚度T ∧20mm，采用水平1∶1法調試掃描線，此時的“深度范圍”旋鈕置于50 mm處；工件厚度T≥20 mm，采用深度1∶1法調試掃描線，此時的“深度范圍”旋鈕置于250 mm處），利用標準試塊進行掃描線調試。這種傳統的調試方法在焊管焊縫檢測中存在以下不足：①由于鋼管檢測執行的是API管線鋼管規范，而API標準規定用N5刻槽或Φ1.6 mm豎通孔對比試塊評定缺陷［1］，因此利用標準試塊來進行掃描線調試無形中增加了超聲波檢測人員的工作量；②由于鋼管本身存在一定曲率，利用標準試塊來調試和檢測工件存在很大的曲率差異，如果不進行曲率調整，將對缺陷的定位、定量不準確，存在很大偏差。而利用人工試塊進行調試（新的調試方法）避免了以上不足，以下對新舊兩種調試方法進行介紹。

1 傳統的掃描線水平1∶1調試方法

先將探傷儀器上的“深度范圍”旋鈕置于50mm處，用“脈沖移位”旋鈕把始波對準0格處。

1.1 方法1

此方法是在試塊上直接找孔的最高反射回波［2］。

（1）在CSK-ⅢA試塊上（圖1），將探頭置于CSK-ⅢA試塊的h20橫孔上前后移動（靠R10圓弧側），并保持與試塊側面平行，找出顯示屏上h20橫孔反射波最高點F20后，探頭不能移動，用尺量出距離L，則孔深h20處的水平距離L20=L-40+l，其中l代表的是探頭的前沿距離。此時用“深度微調”旋鈕進行調試，將F20反射波的前沿對準掃描線刻度L20格處。

（2）將探頭置于h40橫孔上前后移動（靠R10圓弧側），并保持與試塊側面平行，在顯示屏上找出h40橫孔反射波最高點F40后，探頭不能移動，用尺量出距離L，則孔深h40處的水平距離L40=L-40+l。觀察F40反射波前沿位置與L40格相差值Δx（圖2），此時先用“深度微調”旋鈕進行調試，將F40反射波的前沿進行擴展或壓縮，移到掃描線刻度L40格處后再移Δx（即2Δx），再用“脈沖移位”旋鈕進行調試，將F40的反射波前沿對準掃描線刻度L40格處。

（3）將CSK-ⅢA試塊翻身，分別探測孔深h10、h30，確認最高反射波F10、F30的前沿是否分別對準顯示屏的掃描線刻度h10、h30格處。

如果F10、F30的最高反射波前沿不在顯示屏的水平刻度L10、L30格處，則應重新調試水平比例。

圖2 反射波調試示意

1.2 方法2

此方法是通過預先計算水平距離在試塊上尋找孔的最高反射回波，但是要求斜探頭折射角正切值K準確。

（1）在CSK-ⅢA試塊上，將探頭置于h20橫孔上（靠R10圓弧側），并保持與試塊側面平行，計算水平距離L1=K·h20+40-l，用尺量出L1，使h20橫孔反射波達最高點F20，用“深度微調”旋鈕進行調試，將F20反射波的前沿對準掃描線刻度L20=K·h20格處。

（2）將探頭置于h40橫孔上（靠R10圓弧側），并保持與試塊側面平行，計算水平距離L2=K·h40+40-l，用尺量出L2，使h40橫孔反射波達最高點F40，觀察F40反射波前沿位置與L40=K·h40格相差值Δx（圖2），此時先用“深度微調”旋鈕調試，將F40的反射波的前沿進行壓縮或擴展，移至2Δx處，再用“脈沖移位”旋鈕調試，將F40的反射波前沿對準掃描線刻度L40=K·h20格處。

（3）將CSK-ⅢA試塊翻轉，分別探測孔深h10、h30，用尺分別量出距離 L3=K·h10+40-l、L4=K·h30+40-l，使h10、h30橫孔反射波達最高點F10、F30，確認最高反射波F10、F30的前沿是否分別對準掃描線刻度 L10=K·h10、L30=K·h30格處。如果 F10、F30的最高反射波前沿不在顯示屏的掃描線刻度L10、L30格處，則應重新調試水平比例。

1.3 方法3

此方法是利用CSK-ⅠA試塊進行調試［3-7］。

在已知斜探頭K值時（K值必須是實測值），利用CSK-ⅠA試塊進行水平1∶1調試，先計算R50、R100圓弧所對應的水平距離l50、l100：

將斜探頭對準R50、R100圓弧（圖3），并保持與試塊側面平行，使圓弧反射波F50、F100達最高波幅，用“深度微調”和“脈沖移位”旋鈕配合調試（方法同上），使F50、F100反射波分別對準掃描線刻度l50、l100格處。

圖3 CSK-ⅠA試塊及圓弧反射波

2 新的掃描線水平1∶1調試方法

2.1 方法1

此方法是利用N5刻槽進行調試［8-10］。

利用人工試塊A進行水平1∶1調試。試塊A厚度為17.5mm，上表面刻槽尺寸為17.5mm×5%，探頭型號為2.5P8×12K2，探頭前沿10mm。

（1）在人工試塊A上（圖4），將探頭置于試塊A的N5中槽的左（右）進行前后移動，并保持與N5中槽垂直，找出顯示屏上N5中槽下表面反射波最高點F1后，探頭不再移動，用尺量出L距離，則試塊下表面N5中槽反射波的水平距離L1=L+10。此時用“深度微調”旋鈕進行調試，將F1反射波的前沿對準掃描線刻度L1格處。

圖4 人工試塊A示意

（2）將探頭置于試塊A的N5中槽的左（右）進行前后移動，并保持與N5中槽垂直，找出顯示屏上N5中槽上表面反射波最高點F2后，探頭不能移動，用尺量出距離L，則試塊下表面N5中槽反射波的水平距離L2=L+10。觀察F2反射波前沿位置與L2格相差值Δx（圖5），此時先用“深度微調”旋鈕進行調試，將F2反射波的前沿進行擴展或壓縮，移到掃描線刻度L2格處后再移Δx（即2Δx），再用“脈沖移位”旋鈕進行調試，將F2的反射波前沿對準掃描線刻度L2格處。

圖5 反射波調試示意

（3）將探頭置于試塊A的N5邊槽的左（右）進行前后移動，并保持與N5邊槽垂直，找出顯示屏上N5邊槽上、下表面反射波最高點F3、F4的前沿是否分別對準顯示屏的掃描線刻度L3、L4格處。如果F3、F4的最高反射波前沿不在顯示屏的水平刻度L3、L4格處，則應重新調試水平比例。

2.2 方法2

此方法是利用Φ1.6mm豎通孔進行調試。

利用人工試塊B進行水平1∶1調試。試塊B厚度為17.5 mm，試塊上鉆Φ1.6 mm豎通孔，探頭型號為2.5P8×12K2，探頭前沿10mm。

（1）在人工試塊B上（圖6），將探頭置于試塊B的Φ1.6 mm豎通孔的左（右）進行前后移動，找出顯示屏上Φ1.6 mm豎通孔下表面反射波最高點F1后，探頭不再移動，用尺量出距離L，則試塊下表面N5中槽反射波的水平距離L1=L+10。此時用“深度微調”旋鈕進行調試，將F1反射波的前沿對準掃描線刻度L1格處。

圖6 人工試塊B示意

（2）將探頭置于試塊B的Φ1.6 mm豎通孔的左（右）位置進行前后移動，找出顯示屏上Φ1.6mm豎通孔上表面反射波最高點F2后，探頭不再移動，用尺量出距離L，則試塊下表面Φ1.6 mm豎通孔反射波的水平距離L2=L+10。觀察F2反射波前沿位置與L2格相差值Δx，此時先用“深度微調”旋鈕進行調試，將F2反射波的前沿進行擴展或壓縮，移到掃描線刻度L2格處后再移Δx（即2Δx），再用“脈沖移位”旋鈕進行調試，將F2的反射波前沿對準掃描線刻度L2格處。

（3）將探頭置于試塊A的N5邊槽上進行前后移動，確認顯示屏上N5邊槽上、下表面反射波最高點F3、F4的前沿是否分別對準顯示屏的掃描線刻度L3、L4格處。如果F3、F4的最高反射波前沿不在顯示屏的水平刻度L3、L4格處，則應重新調試水平比例。

3 傳統的掃描線深度1∶1調試方法

先將探傷儀器上的“深度范圍”旋鈕置于250 mm處，用“脈沖移位”旋鈕把始波調到0格處。

3.1 方法1

此方法是在試塊上直接找孔的最高反射回波［2］。

（1）在CSK-ⅢA試塊上，將探頭置于ⅢA試塊的h20橫孔上前后移動（靠R10圓弧側），并保持與試塊側面平行，找出顯示屏上h20橫孔反射波最高點F20后，探頭不再移動，用“深度微調”旋鈕調試，將F20反射波的前沿對準掃描線刻度2格處。

（2）將探頭置于h40橫孔上前后移動（靠R10圓弧側），并保持與試塊側面平行，在顯示屏上找出h40橫孔反射波最高點F40后，探頭不再移動，觀察F40反射波的前沿位置與4格相差值Δx，此時先用“深度微調”旋鈕進行調試，將F40反射波的前沿進行壓縮或擴展，移到掃描線刻度4格后再移Δx（即2Δx），再用“脈沖移位”旋鈕進行調試，將F40反射波的前沿對準掃描線刻度4格處。

（3）將CSK-ⅢA試塊翻身，分別探測孔深h10、h30、h50…，確認最高反射波 F10、F30、F50…的前沿是否分別對準顯示屏的掃描線刻度1、3、5…格處。如果F10、F30、F50…最高反射波前沿不在顯示屏的掃描線刻度1、3、5…格處，則重新調試深度比例。

3.2 方法2

此方法是通過預先計算水平距離在試塊上尋找孔的最高反射回波，但是要求K值準確。

（1）在CSK-ⅢA試塊上，將探頭置于h20橫孔上（靠R10圓弧側），并保持與試塊側面平行，計算水平距離L1=K·h20+40-l，用尺量出L1，使h20橫孔反射波達最高點F20，用“深度微調”旋鈕進行調試，將反射波的前沿進行壓縮或擴展，對準掃描線刻度2格處，記錄F20反射波高在滿刻度的60%時的衰減器分貝數余量。

（2）將探頭置于h40橫孔上（靠R10圓弧側），并保持與試塊側面平行，計算水平距離L2=K·h40+40-l，用尺量出L2，使h40橫孔反射波達最高點F40，觀察F40反射波前沿位置與4格相差值Δx，此時先用“深度微調”旋鈕進行調試，將F40的反射波的前沿進行壓縮或擴展，移到掃描線刻度4格后再移Δx（即2Δx），再用“脈沖移位”旋鈕進行調試，將F40的反射波前沿對準掃描線刻度4格處。

（3）將CSK-ⅢA試塊翻身，分別探測孔深h10、h30…，用尺量出距離 L3=K·h10+40-l、L4=K·h30+40-l…，使h10、h30…橫孔反射波達最高點F10、F30…，確認最高反射波F10、F30…的前沿是否分別對準顯示屏的掃描線刻度1、3…格處。如果F10、F30…的最高反射波前沿不在顯示屏的掃描線刻度1、3…格處，則應重新調試水平比例。

3.3 方法3

此方法是利用CSK-ⅠA試塊進行調試［3］。

在已知斜探頭K值時（K值必須是實測值），利用CSK-ⅠA試塊進行深度1∶1調試。先計算R50、R100圓弧所對應的深度距離d1、d2：

再將斜探頭對準R50、R100圓弧，并保持與試塊側面平行，使圓弧反射波F50、F100達最高波幅，用“深度微調”和“脈沖水平”旋鈕配合調試（方法同上），使F50、F100分別對準掃描線刻度d1、d2。

4 新的掃描線深度1∶1調試方法

4.1 方法1

此方法是利用N5刻槽進行調試［3］。

利用人工試塊C進行深度1∶1調試。試塊C厚度為30.4 mm，上下表面刻槽尺寸為30.4 mm×5%，探頭型號為2.5P8×12K1.5，探頭前沿10mm。

（1）在人工試塊C上，將探頭置于試塊A的N5中槽的左（右）進行前后移動，并保持與N5中槽垂直，找出顯示屏上N5中槽下表面反射波最高點F1后，探頭不再移動，用“深度微調”旋鈕調試，將F1反射波的前沿對準掃描線刻度3格處。

（2）將探頭置于試塊A的N5中槽的左（右）進行前后移動，并保持與N5中槽垂直，找出顯示屏上N5中槽上表面反射波最高點F2后，探頭不再移動，觀察F2反射波前沿位置與6格相差值Δx，此時先用“深度微調”旋鈕進行調試，將F2反射波的前沿進行擴展或壓縮，移到掃描線刻度L2格處后再移Δx（即2Δx），再用“脈沖移位”旋鈕進行調試，將F2的反射波前沿對準掃描線刻度6格處。

（3）將探頭置于試塊A的N5邊槽的左（右）進行前后移動，并保持與N5中槽垂直，找出顯示屏上N5邊槽上、下表面反射波最高點F3、F4的前沿是否分別對準顯示屏的掃描線刻度3、6格處。如果F3、F4的最高反射波前沿不在顯示屏的水平刻度3、6格處，則應重新調試水平比例。

4.2 方法2

此方法是利用Φ1.6mm豎通孔進行調試［3］。

利用人工試塊D進行深度1∶1調試。試塊D厚度為30.4 mm，試塊上鉆Φ1.6 mm豎通孔，探頭型號為2.5P8×12K1.5，探頭前沿10 mm。

（1）在人工試塊D上，將探頭置于試塊D的Φ1.6mm豎通孔的左（右）進行前后移動，找出顯示屏上Φ1.6 mm豎通孔下表面反射波最高點F1后，探頭不再移動，用“深度微調”旋鈕進行調試，將F1反射波的前沿對準掃描線刻度3格處。

（2）將探頭置于試塊D的N5中槽的左（右）進行前后移動，找出顯示屏上Φ1.6 mm豎通孔上表面反射波最高點F2后，探頭不再移動，觀察F2反射波前沿位置與6格相差值Δx，此時先用“深度微調”旋鈕進行調試，將F2反射波的前沿進行擴展或壓縮，移到掃描線刻度L2格處后再移Δx（即2Δx），再用“脈沖移位”旋鈕進行調試，將F2的反射波前沿對準掃描線刻度6格處。

（3）將探頭置于試塊A的N5邊槽的左（右）進行前后移動，并保持與N5中槽垂直，找出顯示屏上N5邊槽上、下表面反射波最高點F3、F4的前沿是否分別對準顯示屏的掃描線刻度3、6格處。如果F3、F4的最高反射波前沿不在顯示屏的水平刻度3、6格處，則應重新調試水平比例。

5 結 語

從以上介紹的焊管焊縫超聲波檢測時掃描線水平和深度1∶1調試的新舊方法看，傳統的掃描線調試方法在焊管超聲波檢測時在缺陷定位和定量上存在一定的不足，而新的掃描線調試方法利用N5刻槽和Φ1.6mm豎通孔進行調試，在操作上更簡便實用，在焊管超聲波檢測中值得推廣應用。

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［8］Q/SY GJX 0125—2007西氣東輸二線管道工程用X70直縫埋弧焊管技術條件［S］.2007.

［9］GB/T 9711—2011石油天然氣工業 管線輸送用鋼管［S］.2011.

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