管座角焊縫對接焊接接頭的超聲波檢測

劉新生

（江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院 連云港分院，江蘇 連云港 222004）

管座角焊縫對接焊接接頭的超聲波檢測

劉新生

（江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院 連云港分院，江蘇 連云港 222004）

文章對管座角接焊縫超聲波探測中遇到的聲束入射方向與掃查范圍、掃描線比例調節、檢測靈敏度、曲面探測、幾種特殊波形的利用、典型缺陷探測與判斷及缺陷類型的判別等技術問題進行了論述。

管座角接頭；焊縫；超聲波探傷

0 引言

管座角接頭焊縫在鍋爐壓力容器中大量應用，由于其結構特殊，幾何形狀多變，受力狀況復雜等原因，造成施焊條件困難，焊接質量難以保證，同時，對超聲波檢測技術提出了更高的要求，即要求對此類焊縫的檢測方法和檢測工藝參數的選擇、缺陷判別及結果評定等方面應采用行之有效的方法來控制焊縫內部質量，以確保鍋爐壓力容器的安全運行。近年來，已有一些標準規定對此類焊縫采用超聲波檢測JB/T4730.3—2005《承壓設備無損檢測》中5.1.6.3管座角焊縫的檢測；GB 11345—1989鋼焊縫手工超聲波探測方法和探測結果的分級》中10．4“T型接頭”和“管座角焊縫”的檢驗；；JB 3144《鍋爐大口徑管座角焊縫超聲波探傷》等標準.在這些標準中，對檢測頻率、探頭參數的選擇、探測試塊、檢測面、檢測靈敏度、驗收標準等內容作出了規定，但是對如何確定缺陷位置，幾種典型缺陷如何檢測等內容未作出規定，給廣大無損檢測工作者在對此類焊縫進行超聲波檢測時帶來一定困難，雖然廣大高級無損檢測技術專業工作者為解決T型接頭和管座角接頭這一焊接和檢測均為薄弱的焊縫檢測問題進行了大量試驗，作出了很大努力，且已經解決了其中某些檢測技術問題，但是仍然存在著一些急需解決的重要技術問題，本文就這一問題進行論述。

1 關于結構形式和檢測方式

根據焊縫結構形式，管座角焊縫的檢測有5種探測方式，可選擇其中一種或幾種方式組合實施檢測。檢測方式的選擇應由合同雙方商定，并考慮檢測主要檢測對象和幾何條件的限制，如圖1—2所示。

圖1 插入式管座角焊縫

圖2 安放式管座角焊縫

a在接管內壁采用直探頭檢測，見圖1位置1。

b板在容器內壁采用直探頭檢測，見圖2位置1。

c在接管外壁采用斜探頭檢測，見圖2位置2。

d在接管內壁采用斜探頭檢測，見圖1位置3和圖2位置3。

e在容器外壁采用斜探頭檢測，見圖1位置2。

管座角焊縫以直探頭檢測為主，探頭頻率、尺寸及掃查方法應按JB/T4730.3—2005《承壓設備無損檢測》中3.3.3條的規定執行。對直探頭掃查不到的區域，可采用斜探頭檢測。

2 關于聲束入射方向與掃查范圍

聲束入射方向和掃查范圍確定的原則有二點：一是確保聲束入射方向盡量與所檢測的主要缺陷垂直，二是聲束的掃查范圍必須確保掃查到T型接頭焊縫和管座角接焊縫的全體積及熱影響范圍。為此，必須合理選擇探測面和斜探頭的入射角度。

管座角接頭焊縫的檢測面和斜探頭K值：（1）插入式管座角焊縫檢測方法按圖1所示，采用直探頭在接管內壁于位置1進行探測；采用斜探頭在筒體外壁位置2利用一次波與二次波進行探測；對厚壁筒體也可在筒體內壁探測；采用斜探頭在接管內壁位置3利用一次波進行探測，也可在接管外側利用二次波探測。斜探頭K值可根據板厚選擇，當板厚小于或等于20 mm時可選用K1和K2.5聯合探測，當板厚大于20 mm時可選用K1和K2聯合探測。（2）安放式管座角焊縫如圖2所示，按下列方法探測：

采用直探頭在筒體內壁于位置1進行探測，采用斜探頭在接管外側利用二次波于位置2進行探測，采用斜探頭在接管內側面位置3利用一次波進行探測。斜探頭K值按插入式管座角焊縫要求選擇。

3 關于掃描線比例

直探頭探測時，可利用工件上或試塊上已知尺寸的底面回波來調整適當比例。斜探頭探測時，為有利于對缺陷判斷，推薦聲程比例法，即利用CSK—I A或I W：試塊按聲程比例調節，使最大探測聲程位于探測儀掃描線上第6～8格之間。

4 關于檢測靈敏度

管座角焊縫以直探頭檢測為主，探頭頻率、尺寸應按JB/ T4730.3—2005《承壓設備無損檢測》中4.2.2的規定執行，管座角焊縫焊接接頭超聲檢測時，管座角焊縫斜探頭的距離-波幅曲線靈敏度按表1的規定，直探頭的距離-波幅曲線靈敏度按表2的規定。距離-波幅曲線的制作可在CSⅡ試塊上進行，詳見JB/T4730.3—2005《承壓設備無損檢測》中5.1.5.1。必要時應增加斜探頭檢測的內容。

表1 距離-波幅曲線的靈敏度

表2 管座角焊縫直探頭距離-波幅曲線的靈敏度

5 關于缺陷的定量與評定

（1）靈敏度應調到定量線靈敏度。

（2）對所有反射波超過定量線的缺陷，均應確定其位置、最大反射波幅和缺陷當量。

（3）缺陷當量。應根據缺陷最大反射波幅確定缺陷當量直徑￠或缺陷指示ΔL。

①缺陷當量直徑￠，用當量平底孔直徑表示，主要用于直探頭檢測，可采用公式計算距離—波幅曲線和試塊對比來確定缺陷當量尺寸。

②缺陷指示長度ΔL的測定采用以下方法：

a.當缺陷反射波只有一個設點，且位于Ⅱ區時，用6dB法測其指示長度。

b.當缺陷反射波峰值起儀變化，有多個設點，且位于Ⅱ時，應以端點6dB法測其指示長度。

c.當缺陷反射波峰位于Ⅰ區，如認為有必要記錄時，將探頭左右移動，使波幅降到評定線，以此測定缺陷指示長度。

（4）缺陷評定。①超過評定線的信號應注意其是否具有裂紋等危害性缺陷特征，如有懷疑時，應采取改變探頭K值，增加檢測面、觀察動態波形并結合結構工藝特征作判斷，如對波形不能判斷時，應輔以其它檢測方法作綜合判定。②缺陷指示長度小于10mm時按5mm計。③相鄰兩缺陷在一直線上，其間距小于其中較小的缺陷長度時，應做為一條缺陷處理，以兩缺陷長度之和作為其指示長度(不考慮間距)。

（5）缺陷等級評定

①不允許存在下列缺陷：

a.反射波幅位于判廢線及Ⅲ區的缺陷；

b.檢測人員判定為裂紋等危害性的缺陷；

②最大反射波幅位于；Ⅱ區的缺陷，應根據其指示長度按表3的規定予以評級。

③最大反射波幅低于定量線的非裂紋類缺陷，均評為Ⅰ級。

④不合格的缺陷應予以返修。返修部位及熱影響區仍按本標準進行檢測和等級評定。

表3 Ⅱ區缺陷的等級評定

[1]承壓設備無損檢測[M].新華出版社，北京：2005.

[2]中國特種設備檢驗協會，超聲檢測[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2002.

Ultrasonic testing of welded joints of butt joint f i llet weld

Liu Xisheng
(Lianyungang Branch of Jiangsu Province Special Equipment Safety Supervision Inspection Institute, Lianyungang 222004, China)

The fillet weld ultrasonic flaw encountered in the beam incident direction and scanning range and scanning line ratio adjustment, detection sensitivity, surface detection, the use of several special waveform, discrimination and other technical problems of typical defect detection and judgment and defect types are discussed.

fi llet joint; weld; ultrasonic testing

劉新生（1962— ），男，漢族，江蘇連云港人，助理工程師；研究方向:承壓類檢驗。