管材焊縫超聲波檢測(cè)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(cè)容易出現(xiàn)漏檢和誤判現(xiàn)象，這是因?yàn)樵谕ㄟ^(guò)反射波信號(hào)確定焊縫的缺陷、形狀、大小等的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)比較大的偏差。同時(shí)對(duì)不同的焊縫進(jìn)行檢測(cè)時(shí)要采用不同的探頭，探頭的選擇對(duì)定位的準(zhǔn)確性也有極大的影響。對(duì)管材的焊縫進(jìn)行超聲波檢測(cè)是檢測(cè)焊縫缺陷的一種重要方法，但是用超聲波進(jìn)行檢測(cè)操作性比較難，在對(duì)不同的焊縫檢測(cè)時(shí)要采用不同的探頭，而通過(guò)反射波信號(hào)確定缺陷位置等要素的時(shí)候都會(huì)因?yàn)樾盘?hào)的偏差而對(duì)位置確定造成偏差，不能正確的找出焊縫的缺陷類(lèi)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(guān)鍵詞：管材 焊縫 超聲波檢測(cè) 缺陷定位

中圖分類(lèi)號(hào)：TK223.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)1672-3791（2014）10（b）-0067-01

1 我國(guó)超聲波檢測(cè)的現(xiàn)狀及與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距

1.1 超聲波檢測(cè)的現(xiàn)狀

我國(guó)的鐵路、管道等各類(lèi)焊接類(lèi)鋼鐵的應(yīng)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(guó)幾類(lèi)運(yùn)輸中運(yùn)輸量極大的運(yùn)輸方式，在液體、氣體等能源資源的運(yùn)輸中都占有極大的比重，特別是在南氣北輸完工以后，我國(guó)管道的運(yùn)輸比重繼續(xù)增大。而管道焊縫卻存在著各種安全隱患，在焊接過(guò)程中焊縫會(huì)產(chǎn)生各種類(lèi)型的缺陷，這種缺陷極大的影響了管道的運(yùn)輸能力及安全。我國(guó)在管道焊縫檢測(cè)研究方面的起步較各發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)比較晚。其中超聲波焊縫檢測(cè)具有其他檢測(cè)方式所不具有的優(yōu)勢(shì)，是各個(gè)國(guó)家重點(diǎn)研究的方向?，F(xiàn)在我國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)超聲波無(wú)損檢測(cè)，雖然說(shuō)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有較大差距。但是也已經(jīng)邁入正軌。我國(guó)制定了無(wú)損檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，促進(jìn)了無(wú)損檢測(cè)在中國(guó)的發(fā)展。

1.2 我國(guó)超聲波檢測(cè)與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距

我國(guó)超聲波檢測(cè)與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距主要表現(xiàn)在幾個(gè)方面，一方面是高級(jí)技術(shù)開(kāi)發(fā)人員的缺少，有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)開(kāi)發(fā)員大多年紀(jì)較大沒(méi)有將經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為科技的能力，而具有轉(zhuǎn)化能力的新一代技術(shù)開(kāi)發(fā)人員又沒(méi)有足夠的經(jīng)驗(yàn)，這就導(dǎo)致了我國(guó)開(kāi)發(fā)的各種檢測(cè)儀器總是具有這樣那樣的缺陷。另一方面高級(jí)檢測(cè)技術(shù)人員缺少，由于我國(guó)焊縫檢測(cè)的起始開(kāi)發(fā)較晚，沒(méi)有足夠多的高級(jí)檢測(cè)人員，是我國(guó)焊縫檢測(cè)的結(jié)果有較大的誤差。最后就是缺乏對(duì)焊縫檢測(cè)的重視程度，沒(méi)有足夠的國(guó)家專項(xiàng)基金來(lái)研究開(kāi)發(fā)這一方面的器材。

2 管材焊縫超聲波檢測(cè)缺陷的原理及干擾因素

2.1 管材焊縫超聲波檢測(cè)缺陷的原理

通過(guò)使用超聲波在管材焊縫中的傳播，以及回程的發(fā)射波型，我們能對(duì)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(duì)管材焊縫缺陷定位的主要判斷依據(jù)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(diǎn)。通過(guò)缺陷在焊縫上的相對(duì)位置等我們能確定管材焊縫缺陷的基本形式。

對(duì)管材焊縫缺陷的判定是比較復(fù)雜的，現(xiàn)在的技術(shù)人員多是通過(guò)回程反射波的時(shí)間及其波形來(lái)判斷管材焊縫的位置、大小以及缺陷的類(lèi)型。

2.2 管材焊縫超聲波檢測(cè)缺陷的干擾因素

在管材焊縫超聲波檢測(cè)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(cè)中有很多的來(lái)源，檢測(cè)儀器運(yùn)行不穩(wěn)定震動(dòng)產(chǎn)生的噪音，檢測(cè)環(huán)境中產(chǎn)生的噪音。各類(lèi)噪音對(duì)管材焊縫超聲波檢測(cè)缺陷的準(zhǔn)確性造成了極大的干擾，各類(lèi)技術(shù)人員都在努力研究以期排出噪音對(duì)管材焊縫超聲波檢測(cè)缺陷的影響。

雜波超聲波在管材焊縫中傳播的過(guò)程中遇到粗大顆粒是會(huì)造成超聲波的散亂從而產(chǎn)生雜波。而現(xiàn)在社會(huì)中也容易產(chǎn)生各類(lèi)雜波對(duì)管材焊縫超聲波檢測(cè)造成影響，使其檢測(cè)的準(zhǔn)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(shí)需要考慮許多的因素，其中包括檢測(cè)厚度、檢測(cè)面曲率、探頭頻率。

在檢測(cè)厚度較薄的焊縫時(shí)要選擇K值較小并且探頭的類(lèi)型為短前沿，一次的超聲波檢測(cè)能夠掃過(guò)較大的探測(cè)面。而檢測(cè)厚度較大的焊縫時(shí)就要靈敏度較高、且K值合適的探頭。

在檢測(cè)面曲率較小時(shí)要選擇接觸面較小的探頭，以保證探頭等于檢測(cè)面更好的耦合在一起，確保檢測(cè)的準(zhǔn)確率。而當(dāng)檢測(cè)面的曲率較大時(shí)，應(yīng)該采用接觸面較大的探頭，可以提高檢測(cè)的效率。

在管道焊縫探傷的過(guò)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(jù)自己總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)提出幾種較為常見(jiàn)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(cè)面進(jìn)行探測(cè)時(shí)有不同的波形，在探測(cè)面垂直于缺陷時(shí)，回波較高，而平行是卻發(fā)現(xiàn)回波較低或幾乎為零。裂紋類(lèi)缺陷中大多含有較多的氣體。折射率較高，造成了在適當(dāng)?shù)拿嫣綔y(cè)時(shí)回波的高度較高。

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

未焊透：此類(lèi)缺陷類(lèi)型的波形比較穩(wěn)定，在探頭平行移動(dòng)時(shí)波形基本保持不變，但是當(dāng)探頭在做旋轉(zhuǎn)移動(dòng)時(shí)波形卻又會(huì)極快的消失，是一類(lèi)比較有規(guī)則的缺陷。

夾渣：這一類(lèi)缺陷是指缺陷中包含了非金屬的雜質(zhì)，由于其質(zhì)地不同且不規(guī)則，波形的形狀不一，顯著特點(diǎn)是隨著探頭的各向移動(dòng)，波形隨時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的改變，甚至突變。是一類(lèi)及其不規(guī)則的缺陷。

氣孔：缺陷里面為氣體，為光滑的小氣孔，每個(gè)氣孔由于其大小不同產(chǎn)生的波形也不行同，但是總體來(lái)說(shuō)有一定的規(guī)律，當(dāng)一簇小氣泡同時(shí)出現(xiàn)是會(huì)出現(xiàn)一連串的高度不同的波峰波谷，是判定這一缺陷類(lèi)型的表現(xiàn)。

焊縫缺陷的判定需要多做實(shí)踐，一方面需要足夠先進(jìn)的技術(shù)器材，另一方面也需要高科技的技術(shù)人員，需要具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，在眾多的實(shí)踐中總結(jié)缺陷波形判斷的經(jīng)驗(yàn)，以及正確選擇探頭的經(jīng)驗(yàn)。只有將科技與經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合才能在管材焊縫超聲波檢測(cè)缺陷做到盡可能準(zhǔn)確。

4 結(jié)語(yǔ)

管材焊縫超聲波檢測(cè)缺陷對(duì)于節(jié)約資源，促進(jìn)國(guó)家資源運(yùn)輸方面的發(fā)展具有重大的意義。在中國(guó)超聲波檢測(cè)的發(fā)展還不是十分完善，需要經(jīng)過(guò)更好的發(fā)展才能得到更加完備的超聲波檢測(cè)儀器，而在人工檢測(cè)方面，技術(shù)人員需要掌握的技能以及經(jīng)驗(yàn)也具有嚴(yán)格的要求，要想正確的對(duì)缺陷進(jìn)行判斷，必須選擇適當(dāng)?shù)奶筋^，正確的對(duì)波形做出判斷。

參考文獻(xiàn)

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