關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，這種特殊結構型式和焊接工藝，使超聲波檢測只能進行單面雙側掃查或單面單側掃查。為了提高缺陷的檢出率，對不同規(guī)格、不同結構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有針對性。本文針對工藝管道對接焊縫的特點，對焊接方法、焊接位置及易產(chǎn)生的缺陷進行了分析。

關鍵詞：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節(jié)，非常不便，這為在工藝管道對接焊縫領域推廣超聲波檢測技術造成了很大的困難。

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)生的缺陷進行了分析，為設計檢測工藝、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的分析判斷。管道對接焊縫的焊接位置分為水平轉動、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檢測工作，使檢測人員能夠看懂，按工藝卡要求可以方便實施。編制檢測工藝卡時需重點關注的內(nèi)容如下探頭數(shù)量和參數(shù)能夠滿足標準和實際檢測的需要，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，應對受檢焊縫兩側的壁厚靠近焊縫部位用直探頭進行測厚，以確認其真實厚度。如果測得結果小于標稱值的負偏差，則應立即報告委托人如果測得結果大于或等于標稱值，則認為是可以接受的。所測厚度值應在記錄中注明，該值即作為判斷回波信號的基準。

對回波信號性質的判定要結合材質、坡口和結構型式、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)波形等進行綜合分析。對于可疑信號可更換另一種角度的探頭進行驗證，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鍵是時基線標定要準確，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。

當工件厚度較大時，聲速的差別會嚴重影響定位精度和根部缺陷的判定。用探頭和號鋼標準試塊標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的管子壁厚進行測定，以確認管壁的真實厚度。

在掃查和精探傷時，探頭應前后移動，當發(fā)現(xiàn)回波信號時，應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，找出回波最高點的位置，將探頭移至出現(xiàn)回波最高點的位置，輕微前后移動或轉動探頭，找出最高波，用閘門選擇該回波，讀出回波位置。

五.質量良好的焊縫

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，也可能一側鈍邊略深，另一側鈍邊非常淺。

從焊縫兩側掃查時，反射波幅有可能相差較大。在非缺陷側探測時，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，從單面單側掃查時，應選擇種不同角度的探頭進行檢測。

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探測時，反射波幅不同，大部分未熔合只能從一側探到。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、強行組對或焊接工藝不當所致。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，當管徑較小時，探頭不能平行于焊縫掃查，因此標準要求增加表面檢測來補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，旁邊簇擁著若干個小波，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對應的焊縫表面，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、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、以及理論分析和實際驗證，表明超聲波檢測能有效保證管道焊縫的檢測質量。

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