金屬管道對接焊縫超聲檢測缺陷類型識別研究

金屬管道被廣泛的用于一些工業(yè)領域，就比如現(xiàn)在的核電、火電、石化等。因為這種焊接技術比較麻煩，在焊接的過程中有時候會發(fā)生很多問題，這些操作的不到位就會在一定程度上造成一些影響，存在一些安全問題，就好比未熔合、未焊透、氣孔、夾雜、裂紋等這些情況的發(fā)生。所以就在一定程度上開始引用超聲波檢測，因為它的各種性能都比較好和完善，檢測的靈敏度比較好，而且它的發(fā)展速度也很快，能很好地滿足現(xiàn)代的很多要求，這是目前為止應用最好的一種檢測方式之一

。這種檢測方式主要就是通過超聲波檢測技術來檢測出管道焊接中存在的問題，可以準確地分析管道焊接中存在的問題，并且確保它的危害性能有多大，一定要確保管道的安全使用，這在一定程度上決定著社會經(jīng)濟的發(fā)展和進步。當下，很多從事研究的工作人員的主要研究方向都是數(shù)字處理技術和模式，主要進行這兩個方面的缺點判別的研究。這篇文章主要通過短時傅立葉變換（STFT）的時頻分析，其中的金屬管道焊接縫隙的大小形成的幅度譜峰值和功率譜密度的一些特點，通過這種方式就能發(fā)現(xiàn)超聲波檢測過程中的問題。

1 超聲檢測技術概述

超聲檢測一般采用的方式就是A型脈沖反射法，這種方法就是通過電路發(fā)生的一些有頻率的電脈沖，然后反映到具體的電聲換能器的探頭上面，最后通過換能器發(fā)出超聲波這樣一個過程來進行的。這種超聲波會隨著發(fā)生變化，面對不同的工件就會形成不同的反射和透射，反射出來的會被電換能器接受，形成一種電信號，經(jīng)過電信號被擴大、調(diào)理后被計算機進行系統(tǒng)化的處理

。然后在實際的檢測過程中?？梢酝ㄟ^反射波幅的變化情況就可以判斷出其是否存在問題和這些問題的嚴重程度，有時候這種方式也不是很準確。在檢測的過程中，可以通過B掃描成圖像進行觀察，因為在一定程度上來說，圖像保存的時間可以更長一點，就可以將這些數(shù)據(jù)帶回工作的地方好好研究，很大程度上改變了工作的環(huán)境。

2 儀器調(diào)試技巧

超聲檢測的儀器操作步驟大概就是：檢測前的準備工作就是調(diào)試儀器設備、檢測過程中發(fā)現(xiàn)問題的能力和最后進行儀器的復核工作，都必須要保證儀器設備都是能夠正常運行的，不然檢測的數(shù)據(jù)不準確，也沒有意義。從以下三個方面對每一個儀器設備的具體要求的敘述。

在我國的高校中，不良的網(wǎng)絡信息已經(jīng)嚴重影響到學生的意識形態(tài)，但高校對于這一問題的管理顯然不足。首先，管理難度較大，學生的意識形態(tài)通常是隱性存在，學校難以對其作出具體的判斷；其次，高校的管理權限中對于學生意識形態(tài)的管理要求并不明確，在具體實施的過程中，學校往往以教育說服的方式對學生進行勸告，但這樣的方法往往只能解決表面問題，因此效果不佳，最后，高校之間對于不良信息的界定存在較大差異，這一標準的混亂，使得在監(jiān)管的過程中難以落實相關的政策。

2.1 檢測前的儀器調(diào)試

儀器的調(diào)試也是一項很重要的工作，它在一定程度上決定了檢測工作的順利有效的進行，它屬于一種孰能生巧的技能，一定要經(jīng)過反復的練習才會掌握這項技能，而且在掌握這項技能的同時，也要很熟悉這些儀器設備的各種性能和結(jié)構，只有在這兩項技能同時熟練掌握的基礎上，才能在一定程度上提高檢測的準確度

。尤其對于新的或者是沒有再使用過的檢測儀器設備的時候，就應該更加謹慎，一定要按照相對應的儀器操作規(guī)程來操作，首先要對探頭的前面、K值的測定，來制作出DAC曲線。但是對于一直處于工作狀態(tài)的儀器設備，就可以通過檢測它的靈敏度就可以了。具體的操作過程主要有下面4種方式：

時間久了，有不少同學也會自己從自然中攝取一些素材來寫了，給他們一個“我發(fā)現(xiàn)……”的題目，他們會給我一個又一個多彩的自然世界。

（3）為了讓自己有一個更高的判斷，就要對一些常用的儀器設備的操作規(guī)范和主要的性能進行一個系統(tǒng)的記憶，這樣在以后的工作中就會對自己帶來很大的便利。就好比探頭的前沿會隨著使用的次數(shù)進行不同程度的磨損，K值的大小也會發(fā)生不同程度的變化，各種材料的聲速和探頭的參數(shù)都有一定的偏差范圍，所以就要時刻注意這些數(shù)據(jù)的變化情況，及時的做出調(diào)整。

③壓漿參數(shù)中的壓力和漿量，必須是從大到小的進行調(diào)整，初始壓力和漿量的確定取決于鉆孔內(nèi)涌滲水壓力和涌滲水量的大小，初始壓漿壓力應大于孔內(nèi)涌水壓力，初始漿量應大于孔內(nèi)涌水量。

（2）在進行儀器設備使用前的調(diào)試工作的時候，一直強調(diào)的就是要在操作的過程中找到最高發(fā)射波，這個跟固定位置的回波高度、探頭的角度和操作人員的方式有一定的關系。為了能夠保證一個好得調(diào)試環(huán)境，在進行調(diào)試工作時就應該保持一個和實際檢測的最相近的狀態(tài)，不要只為了尋找高波而有意的增加按壓的力度，就應該保持探頭的隨意轉(zhuǎn)動

。同時，為了避免探頭的轉(zhuǎn)動角度影響到實際操作，可以通過直尺等一些工具進行固定，確保探頭正對反射面，在一定程度上減少誤差和提高效率。

（1）根據(jù)每個儀器設備廠家針對每一個儀器的具體操作指南，在進行測量探頭之前要先在CSK-IA上找到一個R100圓弧的反射波，慢慢進行移動讓它R50圓弧反射波發(fā)生變化，逐漸增長，最后與R100圓弧反射波的比例成為1：4就可以了。然而在實際的操作過程中，只需要做到認真仔細的找到R100圓弧的反射波就可以了，也時候測量的數(shù)據(jù)也是比較準確的。另外一種情況就是保持測量探頭的水平位置不發(fā)生變化，垂直慢慢平移探頭的距離，直到R50圓弧反射波發(fā)生變化就可以了，沒有非要達到兩者之間的比值。關于波的影響因素有很多，當波不發(fā)生變化時，波高就會和之間的距離大小形成一種反比關系，在一定程度上波束的橫截面也會發(fā)生很大的變化，聲壓會隨著兩邊的軸線降低，所以如果非要做到兩者的比值達到要求很沒有必要。

（4）隨著科學技術的發(fā)展，現(xiàn)在很多的儀器設備也做到了可以自動進行調(diào)試，隨著經(jīng)濟的發(fā)展以后就都會使用自動化，這在一定程度上可以減少人為操作的失誤。即使這樣也需要在各個方面提高自己的業(yè)務水平，熟練的掌握各種儀器設備的調(diào)試方式，就好比掃描速度、零偏和K值都是可以進行單獨調(diào)試的，在每一個環(huán)節(jié)進行相互的驗證，既可以用很多方法進行儀器設備調(diào)整的正確性，也可以在一定程度上加強關于這方面知識理解。

本文中所提到的智慧旅游，是指利用網(wǎng)絡信息技術，借助移動終端設備，以APP、微信等移動互聯(lián)網(wǎng)應用程序為智能平臺，一方面將大別山旅游資源進行整合，滿足游客的不同需求，強調(diào)游客信息獲取的主動性及便利性；另一方面，為大別山景區(qū)的經(jīng)營方面提供了一個方便而又高效的軟件銷售平臺。

2.2 探傷操作技巧

關于焊縫的實際工作中，最主要的就是能夠及時準確的發(fā)現(xiàn)問題，然后在一定程度上提高缺點的檢出率，準確的定位和定量是非常重要的。這篇文章通過一些個人的工作經(jīng)驗，以下6個方面的操作步驟：

系統(tǒng)軟件功能主要包括:智能拐杖終端軟件和手機端監(jiān)測軟件。其中,在智能拐杖終端軟件中,UM220模塊獲取時間、空間信息以及移動速度,體溫傳感器獲取老人體溫,心率傳感器獲取老人心率,移動狀態(tài)判斷模塊判斷老人移動狀態(tài),LCD1602顯示數(shù)據(jù),GSM無線數(shù)據(jù)傳輸。手機端監(jiān)測軟件“北斗手杖”接收終端發(fā)送的信息。該系統(tǒng)的智能拐杖終端軟件流程如圖7所示。

（2）耦合劑的刷涂。刷涂要均勻，要確保不能干擾耦合劑的靈敏度。

（3）儀器探傷范圍的調(diào)整。在完成DAC曲線的之后，也可以根據(jù)具體情況進行板厚的調(diào)整，保證第一次波和第一次波都分別對應水平刻度的40%和80%的位置上，這樣就會顯示的很直觀。

定位排除法是一種比較常見的方法，它是主要發(fā)現(xiàn)一些疑似信號，進行定位確定哪一種是比較接近的，然后進行準確的定位，找到超聲波信號

。如果這種信號的比較靠近上下底面的信號就有可能是下表面成型不良引起的回波；如果這種信號的位置是比較靠近焊縫接頭以外的就可以直接排除掉。但是如果第二次波檢測到上面有信號，那就可以通過用手沾一點點油來拍打熔合線的信號是否發(fā)生變化來進行判斷。

（5）探頭移動手法。經(jīng)常性的會采用掃查方式進行對接焊縫，為了能夠使信號保持穩(wěn)定，就會利用一個手拿著探頭，另一只手進行小角度的轉(zhuǎn)動的方式，這就是通常意義上說的雙手移動探頭的方式。

在高中物理中，我們在運用安培力時，經(jīng)常會遇到在磁場中通電導體做的切割磁感線運動等差不多類型的題。在這類應用中，我們需要求解產(chǎn)生電流強度的大小、導體所受安培力以及安培力做功等問題，例如2011年高考天津卷的11題(如圖4)。

（6）最高波的確定技巧。當發(fā)現(xiàn)一個比較確定的關于缺陷信號的時候，應該第一時間做好位置的標記工作，再進行前后移動的方式來進行確定是一波次還是二波次，最后再進行平行移動的方式找到最高波。

2.3 儀器的復核

儀器設備的復核工作是比較麻煩的，首先要根據(jù)規(guī)定的儀器設備和探頭系統(tǒng)、掃描量程和掃查靈敏度等一系列的工作來進行復核，但是今天我們主要是對掃查靈敏度的進行復核工作

。一般情況下就是完成一個曲線的合成就要對進行驗證，這個驗證工作要在CSK-ⅡA試塊上進行，主要就是對比深度的長橫孔反射波dB數(shù)是否滿足要求。

3 信號判別

對于超聲波信號的判別過程主要就是進行一些儀器設備的性能、結(jié)構或者就是焊縫表面，檢測這些方面會不會出現(xiàn)問題，以下主要從6個方面闡述一些假信號的形成方式和方法。

3.1 定位排除法

（4）掃查靈敏度調(diào)節(jié)。在進行檢測縱向問題的時候，它的檢測范圍一般都是不得低于熒光屏滿刻度的20%，在一般情況下，大約取板的厚度不能小于評定線的20%，這樣做的目的就是能夠快速的發(fā)現(xiàn)存在的問題。

（1）檢測面的準備。各種儀器設備的調(diào)試是在特定的試塊上進行的，關于對探傷檢測就是一種比較理想，但是在真正工作的過程中還是差別很明顯的，雖然在一定程度有表面補償，但是一定要按照執(zhí)行標準進行，能對檢測結(jié)果產(chǎn)生影響的油漆、銹蝕、飛濺和污物都要立即清理的干干凈凈，并且保證其表面的粗糙度不能超過25。尤其是飛濺較多或者腐蝕性比較嚴重的檢測面，一定要按照相應的標準執(zhí)行，避免發(fā)生一些疏漏。

3.2 儀器或探頭雜波

探頭雜波的特點就是吸收快，通過利用它的這個作用來降低或者使失去靈敏度的探頭里的縱波反射未能被很好的吸收而產(chǎn)生的，它的工作原理就是在探頭不和工件接觸的情況下將信號顯示在屏幕上，進行探頭的不斷移動來改變位置，這樣就能比較容易的鑒別。圖1就是探頭的主要結(jié)構示意圖。

3.3 焊角反射

焊角的形成主要是通過焊縫余高和母材的交界處形成的，只有在余高滿足一定的條件就會發(fā)生焊角反射。對于是否發(fā)生了焊角反射的情況，下面有三種方法可以進行識別：第一就是通常情況下如果發(fā)生焊角反射取決于焊縫余高，一般如果余高低而反射波高就可以被認定為這種屬于缺陷信號；第二就是取決于焊角反射的信號深度，通常情況下如果信號的深度比較靠近表面，而且如果只能在一側(cè)的焊縫中檢測到，就能確定為是缺陷信號；第三就是用手指沾油的方式接觸焊角的位置，如果出現(xiàn)跳動那就可以確定是焊角反射了。

3.4 咬邊和溝槽反射

上面我們討論了焊角反射的判定方式，其實咬邊和溝槽反射的判定方式是與其沒有很大區(qū)別的。第一要做的就是通過定位和觀察成型的質(zhì)量如何，也是采取用手沾油的方法，如果咬邊的兩面都可以檢測到信號，就可以用測量的方法一個比較準確的位置。

式中：i為年份，j為指標序號，aij為指標數(shù)據(jù)原始值，bij為標準化值，amax、amin分別為第j指標的最大值和最小值。

3.5 錯邊反射

錯邊反射就是根據(jù)焊縫的上下是否錯位來進行辨別的，如果發(fā)現(xiàn)背面錯邊時，這時候信號就應該位于底波之前，這種方法容易出現(xiàn)誤判，所以在進行檢測時，就可以通過錯邊反射波在屏幕上顯示的位置不同來進行判斷。

3.6 其他假信號

在進行焊縫超聲波探傷的過程中，由于各種工件的結(jié)構等方面的特殊性，也會出現(xiàn)一些假的信號。就比如表面飛濺、凹坑、焊瘤、單面焊墊板邊角這些都會在一定程度上發(fā)生反射信號，但是如果對這些工件的結(jié)構比較清楚，通過焊縫表面情況，準確定位并加以分析就會很容易識別出這些假信號的。

4 結(jié)語

這篇文章主要通過對各種超聲波檢測儀器具體的操作流程和實際工作當中一些總結(jié)，同時結(jié)合自己的工作成績來分享了一些比較有參考價值的東西：①在進行儀器的調(diào)試過程中要使探頭保持一個比較自然的狀態(tài)，當然工作人員也是這樣，這樣能在很大程度上避免出現(xiàn)靈敏度降低的情況；②不管是在探傷的過程中還是探傷結(jié)束的情況下都要利用試塊對靈敏度進行復核，確保儀器設備處于一個正常的狀態(tài)，這樣才可以保證檢測數(shù)據(jù)的正確性；③在通過調(diào)整儀器的掃描范圍、掃查靈敏度并結(jié)合移動手法要隨時保證檢測靈敏度，保證最大程度上提升缺陷的檢出率；④一定要對于各種假信號的判別方式很清楚，并且利用分析反射條件和正確的定位給出最正確的闡述，不斷優(yōu)化操作水平和專業(yè)知識。

[1] 彭學文，陳雙全，傅恩敏，張華德，劉立鵬.不同標準下中厚壁管焊縫超聲檢測靈敏度差異[J].無損探傷，2021，45(03)：29-32.

[2] 史小東，趙洪波.海洋平臺管對接環(huán)焊縫相控陣結(jié)合衍射時差法超聲檢測技術應用研究[J].無損探傷，2021，45(03)：43-46.

[3] 張旭，程江，涂君，蔡琛，宋小春.齒輪焊縫超聲檢測信號降噪方法研究[J].中國測試，2021，47(04)：32-37.

[4] 譚達真，陳積樂.相控陣超聲檢測典型特征缺陷圖譜研究[J].中國特種設備安全，2021，37(04)：75-79.

[5] 胡文剛，劉偉，朱瑞燦，虞波，羅志偉.基于超聲C掃描的復雜結(jié)構焊縫缺陷檢測[J].焊接，2021(04)：57-61+64.

[6] 史云焱.球罐焊縫無損檢測方法的確定及其效果[J].石油化工建設，2021，43(02)：59-60+66.