關(guān)于管道對接焊縫的超聲波檢測的探討

朱衛(wèi)星

摘要：近些年，超聲波檢測設(shè)備發(fā)生了巨大改變，且更新很快，數(shù)字式探傷儀代替了模擬儀。由于工藝管道對接焊縫壁厚范圍大，這種特殊結(jié)構(gòu)型式和焊接工藝，使超聲波檢測只能進(jìn)行單面雙側(cè)掃查或單面單側(cè)掃查。為了提高缺陷的檢出率，對不同規(guī)格、不同結(jié)構(gòu)的焊縫在選擇掃查面、探頭數(shù)量、探頭型號和探頭尺寸時應(yīng)有針對性。本文針對工藝管道對接焊縫的特點(diǎn)，對焊接方法、焊接位置及易產(chǎn)生的缺陷進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：管道；焊縫；檢測

引言：

早期的模擬超聲波探傷儀由于定位精度不高，對于根部缺陷的識別和判定存在較大難度，每次更換不同角度的探頭后時間基線都要重新調(diào)節(jié)，非常不便，這為在工藝管道對接焊縫領(lǐng)域推廣超聲波檢測技術(shù)造成了很大的困難。

一.焊接工藝及探頭選擇

對接焊縫的超聲波檢測有兩個重要環(huán)節(jié)，一是如何能保證不漏檢缺陷，二是如何能正確識別和判定缺陷。以下對管道的接頭型式、焊接方法、焊接位置及易產(chǎn)生的缺陷進(jìn)行了分析，為設(shè)計檢測工藝、提高缺陷的檢出率和信號判定提供參考

石化裝置工藝管道對接焊縫一般可分為種型式直管與直管對接、直管與管件對接、管件與管件對接。了解焊接位置有助于缺陷性質(zhì)的分析判斷。管道對接焊縫的焊接位置分為水平轉(zhuǎn)動、水平固定、垂直固定和。傾斜固定。

焊接程序目前石化裝置管道對接焊縫均采用氫弧焊打底，焊工在打底結(jié)束前留一小段用作檢查孔，用手電筒觀察根部打底情況，若有不良現(xiàn)象則立即將不良部位用磨光機(jī)去除重焊，最終檢查良好后將根部最后一小段焊好。

探頭選擇時要考慮的因素有檢測厚度檢測較薄焊縫應(yīng)選擇大值、短前沿探頭，一次波盡可能掃查更多的焊縫截面對于大厚度焊縫應(yīng)選擇晶片尺寸較大、值合適、具有足夠靈敏度的探頭。

二.檢測的靈敏度

管道對接焊縫中存在的主要缺陷有未焊透、未熔合、內(nèi)凹、焊瘤、錯口、氣孔、夾渣和裂紋等。根部未焊透、未熔合和裂紋屬面狀缺陷，超聲波對其非常敏感。

試驗(yàn)表明，深度為切槽的反射波幅均較高，回波均在判廢線上下。因探頭的角度不同，回波幅度有所不同，探頭折射角度越小，回波幅度越高，因此根部未焊透、未熔合和根部縱向裂紋類面狀缺陷一般不會漏檢。

三.藝卡編制原則

工藝卡的編制原則工藝卡要能夠真正指導(dǎo)檢測工作，使檢測人員能夠看懂，按工藝卡要求可以方便實(shí)施。編制檢測工藝卡時需重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容如下探頭數(shù)量和參數(shù)能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際檢測的需要，能否最大限度地檢出危害性缺陷。

四.型缺陷信號的識別

超聲波檢測前，應(yīng)對受檢焊縫兩側(cè)的壁厚靠近焊縫部位用直探頭進(jìn)行測厚，以確認(rèn)其真實(shí)厚度。如果測得結(jié)果小于標(biāo)稱值的負(fù)偏差，則應(yīng)立即報告委托人如果測得結(jié)果大于或等于標(biāo)稱值，則認(rèn)為是可以接受的。所測厚度值應(yīng)在記錄中注明，該值即作為判斷回波信號的基準(zhǔn)。

對回波信號性質(zhì)的判定要結(jié)合材質(zhì)、坡口和結(jié)構(gòu)型式、焊接工藝和焊接位置、回波位置包括水平位置和深度位置、指示長度和取向、最大回波高度、靜態(tài)和動態(tài)波形等進(jìn)行綜合分析。對于可疑信號可更換另一種角度的探頭進(jìn)行驗(yàn)證，以助于缺陷定性和偽信號的識別。

管道焊縫正確判別根部信號的關(guān)鍵是時基線標(biāo)定要準(zhǔn)確，要求深度定位誤差不超過，否則，根部缺陷信號判斷會產(chǎn)生較大誤差。

當(dāng)工件厚度較大時，聲速的差別會嚴(yán)重影響定位精度和根部缺陷的判定。用探頭和號鋼標(biāo)準(zhǔn)試塊標(biāo)定的時基線探測鋼工件時，焊縫檢測前要用直探頭或測厚儀對焊縫兩側(cè)的管子壁厚進(jìn)行測定，以確認(rèn)管壁的真實(shí)厚度。

在掃查和精探傷時，探頭應(yīng)前后移動，當(dāng)發(fā)現(xiàn)回波信號時，應(yīng)增加禍合劑并將探頭前后往返緩慢移動一次，觀察動態(tài)波形，找出回波最高點(diǎn)的位置，將探頭移至出現(xiàn)回波最高點(diǎn)的位置，輕微前后移動或轉(zhuǎn)動探頭，找出最高波，用閘門選擇該回波，讀出回波位置。

五.質(zhì)量良好的焊縫

目前中石化范圍內(nèi)的管道工程均要求氨弧焊打底，有效地減少了未焊透缺陷的產(chǎn)生，同時提高了根部成型質(zhì)量。現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的未焊透多是由于焊工操作的偶然性所致，未焊透的長度一般不超過，自身高度一般不超過，也可能一側(cè)鈍邊略深，另一側(cè)鈍邊非常淺。

從焊縫兩側(cè)掃查時，反射波幅有可能相差較大。在非缺陷側(cè)探測時，信號可能很弱，甚至無信號，改用較小角度探頭檢測時缺陷信號則易于發(fā)現(xiàn)。因此，從單面單側(cè)掃查時，應(yīng)選擇種不同角度的探頭進(jìn)行檢測。

鈍邊未熔合在焊縫的根部，坡口未熔合在焊縫坡口熔合線部位。未熔合反射波的特征是在焊縫兩側(cè)探測時，反射波幅不同，大部分未熔合只能從一側(cè)探到。較大尺寸的未熔合，探頭平移時波形較穩(wěn)定。根部未熔合根部未熔合反射波出現(xiàn)時，根部內(nèi)凹內(nèi)凹一般產(chǎn)生在固定焊口的仰焊部位。

裂紋多產(chǎn)生于焊縫根部或外表面，一般是由于焊接材料用錯、強(qiáng)行組對或焊接工藝不當(dāng)所致。一般裂紋的回波高度較大、波幅寬、有多峰出現(xiàn)。平移時反射波連續(xù)出現(xiàn)，波幅有變動，探頭轉(zhuǎn)動時，波峰有上下錯動現(xiàn)象。表面和近表面微小裂紋反射面小、反射波與表面雜波混雜在一起不易區(qū)分，橫向裂紋垂直于焊縫，當(dāng)管徑較小時，探頭不能平行于焊縫掃查，因此標(biāo)準(zhǔn)要求增加表面檢測來補(bǔ)充超聲檢測方法的不足。

根部焊瘤表面比較光滑，從焊縫兩側(cè)掃查，其反射回波相差不大，且均在底波位置之后出現(xiàn)，焊瘤部位一般只有焊瘤反射波，沒有底波。焊瘤回波示意見圖所示。

密集氣孔回波特征密集氣孔回波在熒光屏上同時出現(xiàn)數(shù)個波，往往有一個較高的波，旁邊簇?fù)碇舾蓚€小波，波形清晰圖。其動態(tài)波形為不管探頭作怎樣的移動，波形總是此起彼伏。

辨別山形回波的方法為用手指沾禍合劑輕輕拍打?qū)?yīng)的焊縫表面，如果山形回波在手指接觸焊縫時降低，手指離開焊縫時升高，且跳動明顯，則可判定該山形回波為偽信號。沾有藕合劑的手指在接觸焊縫表面時吸收了部分聲能，從而使反射聲波降低。

從上述管道焊縫缺陷定性的敘述中可以看出，單憑缺陷的某一種特征來判斷其性質(zhì)是比較困難的，必須對各種特征以及所了解的焊接情況加以綜合分析，才能做出正確的判斷。

結(jié)束語：

超聲波檢測操作靈活方便，對厚壁管道檢測靈敏度和檢測效率均高于射線檢測，成本低于射線檢測，且對人體無害，是一種科學(xué)、環(huán)保的檢測方法。通過對超聲波檢測方法、掃查面、探頭數(shù)量、探頭型號和探頭尺寸的控制、以及理論分析和實(shí)際驗(yàn)證，表明超聲波檢測能有效保證管道焊縫的檢測質(zhì)量。

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