小径管超声波探伤技术

发布时间：2018-03-23  点击次数：人次  分享：

小径管指管径较小（DN100以内），管壁较薄（一般为3.5mm～8mm）的小径管。过去对这些小径管焊缝多采用射线检测，但射线探伤方法有其自身的局限性；如裂纹、未熔合等,特别是当其与射线束方向夹角较大时，不易发现，容易漏检。而超声波探伤由于不受场地、环境限制，并且对那些面状缺陷检出率高、且价格低廉并可与其他工种进行交叉作业，可以大大提高效率而在管道探伤中得到了较好的应用，下面我结合自己的工作实践，主要对小径管探伤存在问题、探伤方法、要点及缺陷波识别等，谈谈自己的一些认识：

一 小径管对接焊缝超声波探伤存在以下问题：

1） 小径管壁薄，壁厚较薄时超声波声束在管壁中产生的声程较短，易受声压不规则的近场区干扰，给缺陷定性，定量带来困难。

2） 管壁曲率较大，管内外表面声能损失较大，声束传输路径更复杂，经过多次发散，聚集声压反射异于常规，使声能有一定量损失，降低了探伤灵敏度。

3） 焊缝焊波高度、焊瘤尺寸与管壁厚度为同一数量级，在较高灵敏度探伤时杂波多，这给缺陷的识别增加了难度。

4） 同一截面管子在壁厚上有时存在较大的公差，因而给缺陷定位带来了一定的困难。

二  小径管对接焊缝超声波探伤方法及要点：

小径管对接焊缝进行超声波探伤时，探头应使用高阻尼、短前沿、大K值的单晶横波探头；晶片尺寸一般不大于6mm×6mm，前沿距离≤5mm，偏差＜0.5mm，工作频率为5MHZ。探伤中要注意如下几点：

（1） 探头耦合问题：

为保证探头与工件表面充分耦合，探头耦合面应修磨成圆弧，使其曲率半径与小径管外表面尽量一致，不同管径的小径管焊缝探伤，应配备专用的探头，避免混用。如果探伤前不认真修磨探头耦合面，而是不同外径的管子混用一个探头，其结果不但使探伤工作受到油面波、变形表面波的干扰，更重要的是随着探头的磨损，使超声场特性发生较大变化，使探伤结果变的不可信；另外，打磨准备工作也是保证探伤顺利进行的重要环节，如飞溅物消除不彻底，会使探头与管壁耦合不好，在检查过程中出现“不起波”或“起杂波‘，必须认真去打磨探头移动区，消除飞溅物、锈斑、油垢等，以便于探头扫查。

（2） 关于探头参数的测定及复核

准确测定探头的重要参数，是超声波探伤的重要基础，如果探头参数测量不准，就会造成缺陷定位、定性的困难，甚至造成误判或漏判，在小径管探伤检验中，由于工件尺寸小，对缺陷定位更要求准确，对探头主要参数的测定，准确性尤为重要，在探伤前，探伤人员必须认真测定探头参数，在探伤过程中，对探头主要参数和探伤灵敏度必须复核。

（3） 关于探伤灵敏度

    在超声波探伤中，确定探伤灵敏度是一个关键的步骤，它将直接影响到探伤结果，在小径管焊缝探伤中同样显的极为重要。小径管探头由于晶片尺寸较小，发射功率较低加上探头前沿尺寸小，加工困难相应增大，因而，探头在探伤灵敏度下杂波很多，但有时在探伤时为了便于观察，往往不适当地降低了探伤灵敏度其结果必然造成漏检，因此，做对比试块时，须选用外径、壁厚以及内外粗糙度与被探管子相同或基本相近的材料。

（4） 小径管焊缝探伤由于探头晶片尺寸较小，容易产生漏检，所以一定要在焊缝两侧探伤。

三   缺陷波的识别与判定：

1 缺陷反射波的识别

当采用一次波探伤时主要观察仪器荧光屏上一次波标记点前面出现的反射波，因为波束扫过焊缝下半部，如果有反射波一般为缺陷反射（除盲区杂波外）。其次是位于一次波最大深度标记点上（焊缝根部）的反射波，当焊缝不存在错口时，要确定反射波对应的反射点的位置，如果反射点位于焊缝中心点或探头侧则判为缺陷。当发现焊缝根部出现一定高度的反射波时、应对该处焊缝两侧的壁厚进行准确测定，仪器的扫描速度要准确调整，以准确定位，并根据探头所在的位置对反射波进行认真分析，缺陷位置出现在一次波最大深度标记点处或以前，对应的反射体位于焊缝中心或探头侧。

当采用二次波探伤时，在一次波标记点和二次波标记点之间出现的反射波，可能为缺陷波，也可能是杂波，在这个区域之前或之后出现的反射波则为非缺陷波。缺陷波可用下述方法来判断：

（1） 如果二次波声束在内壁上的转折点位于焊缝区外，反射点位于焊缝中，则该反射波可判为缺陷波。

（2） 二次波声束在内壁上的转折点在焊缝区内则该反射波不能作为判伤的依据应根据位置、波形等其它情况综合判断。

当从焊缝两侧探伤发现反射波，若反射波出现在焊缝的同一位置，反射波高相同或不同则反射波判为缺陷波。

2． 杂波的识别

小径管对接焊缝超声波探伤时，除了缺陷反射波外，还会有一些杂波信号，这些信号干扰了缺陷的判定，易产生误判，因此要认真分析。

（1） 缝根部成形影响：

    当焊缝根部成形较好时，一般在在一次波标记点附近无反射波或反射波强度很弱，当焊缝根部成形不良如存在焊瘤、表面不规则时，从焊缝两侧探伤一般均有反射信号，其位置与根部缺陷很相似，其强度随根部成形所构成的反射条件而异，稍不注意易判为缺陷，可 用下述方法区分：

 a.准确地调整扫描速度以便从声程差上比较，焊瘤反射波深度略大于一次波标记点，有必要再次强调精确测量管子壁厚。

b.用水平定位法识别:如焊瘤反射波在偏离焊缝中心线远离探头的一侧，而根部缺陷水平位置则应在焊缝中心线上或偏离焊缝中心线靠近探头一侧 。

c.通过转动探头观察波形变化也可鉴别，移动探头找到最大反射波后慢慢左右转动探头，观察波形变化，缺陷波涨落大，瞬间消失，焊瘤波升降较缓慢、平稳，同时焊瘤处除产生反射波外，多数还会产生变形纵波或变形横波，并传到焊缝加强面产生回波信号，水平位置在一，二次波标记点中间或二次波标记点附近，可用沾油的手指拍打加强面来识别。

(1)焊缝错边反射波：

当焊缝有错边出现时，声束和错边方位将产生反射波，其水平定位在焊缝中心，但从另一侧探伤时因无反射条件则无反射信号。

(2)扩散声束引起的加强面反射波的识别：

由于小径管壁薄，当一次波主声束后面的扩散声束经底面反射到焊缝加强面时，在加强面处产生反射波，正好出现在一，二次波标记点之间，有时易误判为焊缝中上部缺陷，可根据探头位置和水平定位或用沾油的手指拍打加强面识别，必要时，用其它检测手段做辅助检查，

(1)变形波：

当声束扫查到焊缝根部时，在一定条件下将产生变形波，可根据探头位置和水平定位进行区别，一般情况下变形波水平定位点在焊缝之外。

四． 试验验证及结论

通过对不同管径，不同壁厚管子经超声波探伤和射线探伤比较，二者结果是基本吻合的，现场实际应用也证明，小径管对接超声波探伤不仅切实可行，而且也具有较强的可靠性。小径管对接超声波探伤可以克服射线探伤的缺点，但在探伤过程中一定要从焊缝两侧探伤，认真分析波形，对探头参数、仪器一定要调准。

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