薄壁鋼管對接焊縫超聲波檢測技術(shù)的研究

印余輝 張軍 馬友金 曾小陸

摘 要：在中小徑薄壁鋼管對接焊縫超聲波檢測中，因其壁薄、徑小，對其缺陷一直難以定位、定量，對缺陷性質(zhì)難以判斷，本文通過對超聲波探頭、試塊的改進(jìn)，以及對缺陷信號的分析總結(jié)，使得超聲波能夠行之有效的檢測薄壁鋼管對接焊縫。

關(guān)鍵詞：薄壁鋼管 超聲波檢測 缺陷分析

中圖分類號：TH21 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）12（b）-0030-02

在現(xiàn)代建筑工程中，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)因其結(jié)構(gòu)新穎，受力合理，自重輕、用鋼量低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于大型體育場館、展覽中心、影劇院、商場、航站樓、候車廳、工廠車間、倉庫、電視塔等。中小徑薄壁鋼管超聲波檢測具有其特性：探傷面是曲面，壁薄，上下壁及焊縫表面易產(chǎn)生幾何反射，造成偽缺陷信號引起誤判，因而與一般容器焊縫和對接焊縫超聲波探傷相比具有一定難度，本文通過工程人員大量實(shí)驗(yàn)并結(jié)合鋼網(wǎng)架薄壁鋼管檢測工程實(shí)際，介紹了高頻、大K值、短前沿用于中小徑薄壁鋼管對接焊縫超聲波探傷取得的較好效果的做法。

1 探測條件選擇

1.1 透聲楔塊

檢測面與探頭靴之間的間隙g不應(yīng)大于0.5mm，見圖1。

對于中小徑薄壁鋼管對接焊縫，上述要求可得：g=。

如果間隙g值大于0.5mm，則探頭底面應(yīng)修磨和俞曲面吻合，但通常在修磨時(shí)宜出現(xiàn)晶片與凹面軸及軸向偏離現(xiàn)象，如圖2所示，兩者均導(dǎo)致信號偏離，容易造成缺陷誤判。

1.2 壓電晶片尺寸

在中小管徑薄壁鋼管中，為了減少探測時(shí)上下管壁的幾何反射回波，要求超聲波的指向性好，半擴(kuò)散角小，但同時(shí)也應(yīng)使得近場區(qū)不能太大。

為了能獲得檢測時(shí)良好的耦合性能，探頭楔塊底面通常需要加工成特定曲面，探頭晶片邊緣聲束會(huì)產(chǎn)生散射，晶片尺寸越大，散射越嚴(yán)重，而且如果晶片裝偏，會(huì)使散射更加嚴(yán)重，但是增加探頭晶片尺寸并減小波長，近場區(qū)長度N增加，為提高定位準(zhǔn)確，分辨缺陷回波，還應(yīng)克服近場干涉的影響，建議采用晶片邊長在5～8mm為宜。

1.3 探頭前沿和K值

我們利用回波聲壓Pa與入射聲壓p之比稱為端角反射率，用T表示，制作出鋼與空氣截面上鋼的端角反射率曲線（見圖3），根據(jù)曲線可知當(dāng)34°

2 制作距離—波幅曲線（DAC）

距離—波幅曲線（DAC）曲線通常由評定線、定量線、判廢線組成，但在薄壁鋼管對接焊縫超聲波探傷由于管壁?。?～8mm），沒必要把DAC曲線劃分成評定線、定量線、判廢三條線，而僅需繪制出DAC母線就可以了，以檢測Ф60mm×6mm薄壁鋼管為例，我們制作出的試塊來制作DAC曲線，如圖5所示。

當(dāng)被測管子壁厚在4～8mm時(shí)，DAC曲線可按圖6繪制。

（1）將探頭放在選好的試塊上，用直射法探測深度4mmФ2的橫通孔。

（2）找出該孔的最高回波，利用“自動(dòng)增益”80%按鈕，將該點(diǎn)作為第一個(gè)記錄點(diǎn)，然后再用直射法探測深度6mmФ2的橫通孔，找出該點(diǎn)的最高回波，作為第二個(gè)記錄點(diǎn)，利用一次反射法探測深度4mmФ2的橫通孔作為第三個(gè)記錄點(diǎn)，以此3個(gè)點(diǎn)生成DAC曲線。

3 補(bǔ)償量測量

3.1 試塊

制作與被探管道的材質(zhì)、規(guī)格及表面粗糙度相同的試塊（見圖7）。

在試塊上鉆Ф2mm×40mm橫孔，距內(nèi)壁t/2。

3.2 測量方法

以所用的儀器和探頭在所用試塊上測繪出距離—波幅曲線，相同的儀器和探頭，在相同的起始靈敏度條件下探測試塊上Ф2mm×40mm橫孔，直射波探下孔，或采用一次波探測該孔。

4 缺陷判定

4.1 根部未焊透

根部未焊透，由于從焊縫兩側(cè)探測都具有良好的反射條件，從焊縫兩側(cè)均有強(qiáng)烈的反射信號，水平定位均在焊縫中心線上，且處于根部上（見圖8）。

4.2 錯(cuò)邊

當(dāng)有錯(cuò)邊存在時(shí)，焊縫內(nèi)表面可能具有良好的反射條件，從回波信號可確定反射點(diǎn)在焊縫中心線上，且位置在焊縫底部，但從焊縫另一側(cè)探測時(shí)，就沒有反射信號（見圖9）。

4.3 坡口未熔合

當(dāng)存在坡口未熔合時(shí)，往往在產(chǎn)生未熔合坡口面焊縫的另一側(cè)用直射法能探測到一個(gè)尖銳回波，一次反射法往往不產(chǎn)生缺陷回波或者很低，坡口面這一側(cè)往往是一次反射法能產(chǎn)生一個(gè)尖銳回波，直射法往往不產(chǎn)生回波或者很低，但測量其水平位置往往在同一位置（見圖10）。

4.4 根部焊瘤

當(dāng)焊縫的內(nèi)表面存在焊瘤時(shí)，在探傷的一側(cè)會(huì)出現(xiàn)比較尖銳的反射回波，與根部未焊透差不多，反射點(diǎn)都在焊縫根部，但其最主要的區(qū)別是從兩側(cè)探測時(shí)，反射點(diǎn)都能判斷在焊縫中遠(yuǎn)離探頭一側(cè)（見圖11）。

5 結(jié)語

綜上所述，超聲波檢測中小徑薄壁鋼管對接焊縫，通過一系列措施的控制，能夠行之有效的檢測薄壁鋼管對接焊縫，當(dāng)然也包括檢測工作者經(jīng)驗(yàn)的積累。

參考文獻(xiàn)

[1] G/T11345-2013，焊縫無損檢測超聲波檢測技術(shù)、檢測等級和評定[S].

[2] DL/T820-2002T，管道焊接接頭超聲波檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)程[S].

[3] 中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)無損檢測學(xué)會(huì).超聲波檢測教材[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.