馬新兵

(洛陽(yáng)欣隆工程檢測(cè)有限公司，河南洛陽(yáng) 471012)

角焊縫超聲波檢測(cè)的一點(diǎn)體會(huì)

馬新兵

(洛陽(yáng)欣隆工程檢測(cè)有限公司，河南洛陽(yáng) 471012)

根據(jù)自己對(duì)角焊縫超聲波檢測(cè)的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出了三種比較適合的探傷方法。指出三種方法相結(jié)合，基本上能夠保證缺陷不漏檢。

角焊縫;直探頭;斜探頭;翼板;腹板;表面SH波

鍋爐和壓力容器的安全性直接關(guān)系到人們的生命和財(cái)產(chǎn)的安全。《鍋爐和壓力容器安全監(jiān)察規(guī)格》規(guī)定，其主要受壓焊縫中不允許出現(xiàn)角焊縫，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和新材料的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)及國(guó)外進(jìn)口的鍋爐和壓力容器由于使用了平狀封頭而出現(xiàn)了承受壓力的角焊縫。這就對(duì)角焊縫的檢測(cè)提出了新的要求。由于鍋爐和壓力容器角焊縫位置和形狀的特殊性，使用X射線探傷有很多限制，最好采用超聲波探傷。因?yàn)槌暡ㄌ絺麑?duì)危害性很大的裂縫、未焊透等缺陷的檢出具有較高的靈敏度，而射線探傷容易對(duì)某些裂紋、未焊透造成漏檢。

1 鍋爐和壓力容器中角焊縫的特點(diǎn)

由于鍋爐和壓力容器的特殊性，對(duì)角焊縫探傷時(shí)，只能是在翼板和腹板的外側(cè)進(jìn)行探傷。而且角焊縫的探傷技術(shù)要求高。鍋爐和壓力容器角焊縫的焊接一般為自動(dòng)埋弧焊、手動(dòng)電弧焊。出現(xiàn)缺陷一般為氣孔、未焊縫、未融合、夾渣、裂紋等，表面缺陷和近表面缺陷可以通過(guò)外觀檢查來(lái)控制，再加上其他探測(cè)方法，比如表面SH波探傷。焊縫中的氣孔、夾渣是立體型缺陷，危害性較小。而裂紋、未融合是平面型缺陷，危害性大。在焊縫探傷中，由于加強(qiáng)高的影響及焊縫中裂紋、未焊透、未融合等危害性大的缺陷往往與探測(cè)面垂直或成一定的角度，因此一般采用橫波探傷。鍋爐和壓力容器承受壓力的角焊縫是最近幾年才出現(xiàn)的，對(duì)于角焊縫的探傷還不是很熟悉。角焊縫由于位置的特殊性，一般的探測(cè)方法容易造成缺陷的漏檢，因此選擇一種較好的探傷方法，是保證探傷質(zhì)量的關(guān)鍵。

2 角焊縫探傷方法的確定

根據(jù)角焊縫的特點(diǎn)，目前較適宜的探傷方法應(yīng)選用橫波、縱波相結(jié)合的方法對(duì)其進(jìn)行探傷。實(shí)際探傷時(shí)，究竟是選用①+②的探法，①+③的探法，還是①+②+③綜合探法，應(yīng)根據(jù)板厚、探測(cè)的方便性和有效性決定(見圖1)。

圖1 探傷方法圖

2.1 方法①用直探頭在翼板外側(cè)焊縫垂直部位進(jìn)行探傷

用直探頭易檢出近探頭側(cè)坡口面未熔合和根部未焊透。在用直探頭在翼板側(cè)焊縫垂直部位進(jìn)行探傷時(shí)，限制直探頭晶片寬度選擇的最大因素就是腹板的厚度。一般是晶片的寬度應(yīng)小于腹板的厚度。在實(shí)際探傷中，探傷面積范圍大件時(shí)，為了提高探傷頻率宜選用大晶片探頭，探傷厚度大的工件時(shí)，近場(chǎng)區(qū)短為了有效地發(fā)現(xiàn)近距離的缺陷定位精度，可以考慮換用小直徑直探頭對(duì)14 mm以下板進(jìn)行探傷，或者選用雙晶直探頭。用直探頭探傷一般可探測(cè)到腹板和翼板間的未焊透和翼板側(cè)層狀撕裂等缺陷。但是腹板側(cè)焊縫的缺陷，由于角焊縫的斜面等原因，超聲波雜波出現(xiàn)較多，很難判斷缺陷。直探頭的頻率、型式影響到可探傷的深度范圍。在對(duì)薄板角焊縫探傷時(shí)，因雜波的緣故宜選用5 MHz的探頭。以Φ14 mm，2.5 MHz/5 MHz探頭的聲特性參數(shù)比較可見表1，5 MHz探頭λ短，θ0小，分辨率高。

表1 參數(shù)比較

結(jié)果表明，用Φ14 mm，2.5 MHz/5 MHz直探頭對(duì)15 mm板上的未熔合缺陷進(jìn)行探傷，使用5 MHz直探頭，雜波較少，分辨率較高。

2.2 方法②在翼板外側(cè)用斜探頭進(jìn)行探傷與方法③在腹板外側(cè)用斜探頭進(jìn)行探傷

在翼板和腹板外側(cè)探傷時(shí)，首先對(duì)K2，K2.5，K3的斜探頭做了聲束寬度、聲束分辨力、產(chǎn)生表面波和變形波程度的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)對(duì)于中厚板探傷時(shí)宜選用K2.5或K3的斜探頭。但是對(duì)于薄板焊縫探傷，最好選用K2的探頭。對(duì)于斜探頭的頻率，可從8×12K2斜探頭參數(shù)的比較中看出，近場(chǎng)區(qū)寬度小的是2.5 MHz的探頭，但是由于薄板焊縫探傷時(shí)聲束指向性，而且減少了表面波的干擾，這樣缺陷當(dāng)量變化一定程度上受到了限制，因此宜選用5 MHz的斜探頭(見表2)。

表2 探頭選擇

斜探頭晶片的寬度在薄板探傷中，要盡可能地選用小晶片，小晶片的近場(chǎng)區(qū)寬度小。在翼板外側(cè)選用斜探頭前沿，要盡可能的短，由于角焊縫的焊角的存在，一般只能作直射法探傷。翼板外側(cè)探傷的關(guān)鍵就是計(jì)算好焊縫位置到探頭的長(zhǎng)度范圍，以區(qū)別是焊縫缺陷還是翼板內(nèi)缺陷。尤其是在薄板焊縫探傷中。在翼板、腹板外側(cè)的探傷最好選用兩種探頭探傷，一般選用K2和K1兩種探頭，以防止缺陷的漏查。選用K1探頭，主要是考慮到與探測(cè)板成45°角的缺陷，在對(duì)薄板探傷時(shí)，一般在翼板K1的探頭無(wú)法探到缺陷，這只能是采用一種探頭探傷。在腹板外側(cè)探傷時(shí)，通常采用K1探頭作直射法和一次發(fā)射法探測(cè)焊縫及腹板側(cè)熱影響區(qū)的裂紋。這是從缺陷特征來(lái)考慮的，一般與焊接表面垂直。

3 超聲波探傷技術(shù)條件的確定

超聲波技術(shù)條件的確定，對(duì)探傷的完全性也是至關(guān)重要的。

3.1 探頭的選擇

根據(jù)鍋爐和壓力容器的板厚u，直探頭盡量選用小直徑探頭，或選用雙晶直探頭，這樣可減少近場(chǎng)區(qū)的長(zhǎng)度。斜探頭選用K2和K1兩種探頭，由于使用一種探頭掃描盲區(qū)較大，一般是探頭K值越大，掃描盲區(qū)越大，而且容易產(chǎn)生表面波，在熒光屏上產(chǎn)生雜波，無(wú)法進(jìn)行辨識(shí)，同時(shí)也是為了滿足B級(jí)檢驗(yàn)等級(jí)規(guī)定的兩種不同角度探傷的要求。

3.2 耦合劑

一般選用機(jī)油。

3.3 時(shí)基線比例的調(diào)整

時(shí)基線的調(diào)整均為深度比例1∶1。

3.4 靈敏度調(diào)整

選用RB-T試塊或CSK-ⅢA試塊，一般耦合補(bǔ)償為4Db。

3.5 探測(cè)掃描

探傷時(shí)，斜探頭在焊縫翼板外側(cè)，腹板外側(cè)作垂直于角焊縫的鋸齒形掃查，每次移動(dòng)間距不大于晶片直徑，同時(shí)在移動(dòng)過(guò)程中作10～15°轉(zhuǎn)動(dòng)。為了探測(cè)焊縫中的橫向缺陷，探頭還應(yīng)沿焊縫中心線作正反方向的掃查。以便于進(jìn)行定性分析。

4 結(jié)論

①在鍋爐和壓力容器單斜角焊縫探傷過(guò)程中，由于位置結(jié)構(gòu)的特殊性，在翼板外側(cè)和腹板外側(cè)兩個(gè)探傷面上，選用兩種角度探頭探傷，防止缺陷漏檢。在薄板角焊縫探傷過(guò)程中，最好選用小晶片，5 MHz的K2探頭，且K1的探頭最好一起選用。薄板角焊縫探傷中直探頭探傷最好選用小晶片5 MHz的探頭;②標(biāo)準(zhǔn)選用建議參考《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果的分級(jí)》和《鍋爐大口徑管座角焊縫超聲波探傷》;③盡量選用數(shù)字超聲波探傷儀，它具有數(shù)字存儲(chǔ)和運(yùn)算的功能，實(shí)現(xiàn)探傷過(guò)程中自動(dòng)判斷、自動(dòng)讀出和顯示缺陷位置和當(dāng)量值、存儲(chǔ)并打印輸出探傷報(bào)告等優(yōu)點(diǎn)。且儀器輕便，可減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，方便探傷。

TQ050.7

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1003-3467(2010)12-0052-02

2010-04-28