超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在武岡市飲水工程中的應(yīng)用分析

龔 俊

（湖南省水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410008）

20 世紀(jì)中葉，超聲波檢測(cè)技術(shù)就得到了廣大學(xué)者的研究探索。到了21 世紀(jì)，隨著計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)、自動(dòng)化控制的普遍應(yīng)用，加之超聲波檢測(cè)技術(shù)具備較好的精確性、可靠性、便攜性，成本低及對(duì)人體無(wú)危害等特性，得到了廣泛的應(yīng)用和長(zhǎng)足的發(fā)展。

涂塑鋼管廣泛應(yīng)用于城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水管網(wǎng)工程，焊接作為其連接的最主要方式，焊縫質(zhì)量的可靠性備受關(guān)注，涂塑鋼管通過(guò)焊接連接易在內(nèi)部產(chǎn)生氣孔、夾渣、裂紋、未熔合、未焊透等缺陷，這些缺陷嚴(yán)重影響鋼管的連續(xù)性，降低其力學(xué)性能，留下安全隱患，影響整個(gè)工程的可靠性。超聲波無(wú)損檢測(cè)焊縫內(nèi)部缺陷和缺欠，已成為檢測(cè)焊縫質(zhì)量的重要手段，由于其諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于金屬管道焊縫的質(zhì)量檢測(cè)。

1 超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在金屬焊接中的作用

超聲波檢測(cè)技術(shù)在金屬材料焊接中有三個(gè)顯著的作用：第一是能較準(zhǔn)確地反映金屬焊接處內(nèi)部缺陷，在焊接過(guò)程中由于材料的外觀特性、環(huán)境因素和施焊人員的技術(shù)程度等因素影響，會(huì)造成焊縫中存在裂紋、氣孔、夾渣等不均勻連接，從而影響結(jié)構(gòu)性能，通過(guò)超聲波檢測(cè)可以保證材料內(nèi)部質(zhì)量；第二是能夠及時(shí)檢測(cè)出金屬材料的微觀缺陷，在焊接時(shí)因焊接設(shè)備參數(shù)、施焊材料特性與環(huán)境因素不適應(yīng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)金屬材料的溫度過(guò)高、焊縫表面出現(xiàn)氧化情況等，影響其內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)，從而影響金屬材料的物理、化學(xué)和力學(xué)性能，利用超聲波檢測(cè)可以通過(guò)修正各項(xiàng)參數(shù)，提升金屬材料焊接質(zhì)量；第三是發(fā)現(xiàn)金屬材料在焊接過(guò)程中出現(xiàn)宏觀缺陷，在焊接過(guò)程中產(chǎn)生的高溫金屬液體因重力或其他作用力影響會(huì)有輕微的流動(dòng)，在金屬內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生或大或小的、不規(guī)則的金屬瘤，超聲波可以準(zhǔn)確地檢測(cè)出金屬瘤的厚度。

2 超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的分類

超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)按照不同的分類方式有很多種，按照檢測(cè)的原理分類，有穿透法、脈沖反射法、共振法；按照檢測(cè)探頭數(shù)量分類，有單探頭法、雙探頭法、多探頭法；按照檢測(cè)試件的耦合類型分類，有液浸法、直接接觸法；按照是否接觸待檢物，有接觸式、非接觸式。這些具體的方法可以滿足很多情況下的檢測(cè)工作，能夠提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，可以根據(jù)具體的檢測(cè)環(huán)境和試件的類型來(lái)選擇正確的檢測(cè)方法，通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒ㄌ岣邫z測(cè)效率和準(zhǔn)確性。

3 超聲波無(wú)損檢測(cè)的應(yīng)用分析

1）鋼管（DN600×10）對(duì)接焊縫超聲波無(wú)損檢測(cè)應(yīng)用分析

在武岡市飲水安全全覆蓋暨鞏固提升工程中的廠外輸配水管網(wǎng)覆蓋城區(qū)以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)輸配水管道主要采用的是鋼管對(duì)接焊，單件鋼管長(zhǎng)度為9 m，管徑200～1 200 mm，按照《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范（GB 50268-2008）》執(zhí)行，設(shè)計(jì)要求所有坡口焊縫均為全熔透Ι 級(jí)焊縫，坡口形式如圖1。

圖1 坡口形式

經(jīng)在其焊接完成24 h 后的檢測(cè)，利用K3 斜探頭，在環(huán)焊縫表面兩側(cè)進(jìn)行鋸齒形掃查，發(fā)現(xiàn)施工完成后的1 條環(huán)焊縫缺陷指示長(zhǎng)度為整條，缺陷深度為6～10 mm 不等，處于焊縫中間位置，最高波幅顯示為HO-2 dB，評(píng)定為不合格。針對(duì)此種情況，經(jīng)與施工負(fù)責(zé)人及現(xiàn)場(chǎng)施工人員反饋、溝通，把所發(fā)現(xiàn)的缺陷部位、長(zhǎng)度、深度及缺陷的性質(zhì)進(jìn)行描述和分析。檢測(cè)判斷其缺陷性質(zhì)為條狀未焊透缺陷，是因?yàn)閷?duì)接環(huán)焊縫之間沒(méi)有預(yù)留間隙，且坡口留有鈍邊4～5 mm，屬于工藝執(zhí)行不到位而引發(fā)的未焊透條狀缺陷。改進(jìn)、優(yōu)化焊接工藝及焊接方法，從事后檢測(cè)轉(zhuǎn)化為事前預(yù)控，從而提高了該工程項(xiàng)目的質(zhì)量和進(jìn)度要求。

2）鋼管（DN1000×10）縱向單面焊超聲波無(wú)損檢測(cè)應(yīng)用分析

此處鋼管設(shè)置有一小段長(zhǎng)度為500 mm 縱焊縫，其坡口形式為V 型坡口，坡口朝外，采用手工電弧焊進(jìn)行陶瓷墊板單面焊雙面成型的方法焊接，檢測(cè)簡(jiǎn)圖如圖2 所示。

焊接24 h 后采用超聲波雙面雙側(cè)無(wú)損檢測(cè)，B 向檢測(cè)發(fā)現(xiàn)一處缺欠（波視波屏顯示）：h=8 mm，HO-4 dB，L=18 mm，管壁厚10 mm，參照驗(yàn)收等級(jí)要求，屬超標(biāo)缺欠，但是在A、C、D 三向均未發(fā)現(xiàn)此超標(biāo)缺欠，結(jié)合超聲波無(wú)損檢測(cè)的原理：通過(guò)換能器發(fā)出的超聲波，因厚度、密度及均勻性不一致，在不同性質(zhì)的介質(zhì)分界面發(fā)生反射，探頭將反射回來(lái)的回波收集，通過(guò)超聲成像反映出焊縫內(nèi)部的缺欠呈現(xiàn)不同振幅的波形圖。如果超聲波正好在焊接面E 處反射，因焊接熔液與陶瓷墊板表面接觸，在焊縫E 面產(chǎn)生不光滑、不理想的微小表面棱角，檢測(cè)出E 處焊縫高度為2 mm，其表面又是以弧形連接，因鋼液表面張力、焊接咬邊等因素影響，造成A、B 面的檢測(cè)厚度應(yīng)小于板厚（10 mm）。通過(guò)對(duì)墊板成型焊縫E 處進(jìn)行打磨，再次檢測(cè)發(fā)現(xiàn)缺欠消失，確定為典型的棱角反射。對(duì)干擾回波這種偽缺陷波的正確判斷，加快了工程進(jìn)度，提高了工程效率，節(jié)約了成本。

圖2 檢測(cè)簡(jiǎn)圖

4 結(jié) 論

隨著焊接結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代工業(yè)中的廣泛應(yīng)用，焊縫檢測(cè)的重要性也隨之提升。基于超聲波無(wú)損檢測(cè)在城鄉(xiāng)供水涂塑鋼管焊接質(zhì)量檢測(cè)的應(yīng)用分析，明確在檢測(cè)中需根據(jù)結(jié)構(gòu)特性，被檢對(duì)象的規(guī)格、缺陷性質(zhì)和缺陷產(chǎn)生的位置等諸多因素及相應(yīng)規(guī)范要求，合理選擇檢測(cè)方法，對(duì)缺陷進(jìn)行定性、定量、定位分析，按照規(guī)范要求提出合理返修建議并指導(dǎo)施工質(zhì)量控制，同時(shí)在檢測(cè)工作中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)不斷優(yōu)化及創(chuàng)新超聲波檢測(cè)技術(shù)。依據(jù)焊接工藝，焊接方法，焊縫坡口形式，綜合因素分析，能做到準(zhǔn)確地判定被檢工件是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，提高工程質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。