任朋飛

摘要：小徑管對接焊縫超聲波探傷由于管徑小、曲率大，壁厚薄等特點(diǎn)，用常規(guī)超聲波探傷儀和探頭時(shí)，對儀器及探頭要有一定的要求，在探傷方法上針對小徑管的特殊性進(jìn)行不同于平板或大口徑管的調(diào)整。同時(shí)，還一直存在缺陷難以定位、定量的問題，且其壁厚在公差范圍內(nèi)正負(fù)變化較大， 對缺陷的判定較困難。

關(guān)鍵詞 小徑管；對接焊縫；超聲波；探傷

前 言

隨著電力系統(tǒng)的裝機(jī)容量的增大，小徑管焊接接頭的數(shù)量也越來越多，合金鋼的應(yīng)用也更加廣泛，裂紋等焊接缺隱出現(xiàn)的可能性也大大增加，對質(zhì)量的要求也越來越嚴(yán)格，小徑管焊接接頭的檢驗(yàn)比增加到100 % ，前幾年發(fā)展起來的超聲波小徑管探傷技術(shù)應(yīng)用也越來越多與射線探傷比較，超聲波小徑管探傷具有不可比擬的優(yōu)越性。首先，超專用波檢驗(yàn)對裂紋，未熔合等面積性缺陷比射線檢驗(yàn)靈敏高度； 其次 ， 超聲波檢驗(yàn)對裂紋、未熔合等面積性缺陷比射線檢驗(yàn)靈敏度高； 其次，超聲波檢驗(yàn)不需要進(jìn)行環(huán)境及自身防護(hù)，檢驗(yàn)時(shí)對環(huán)境要求不高；第三 ， 超聲波檢驗(yàn)費(fèi)用低，勞動(dòng)生產(chǎn)率高。所以，在電力建設(shè)生產(chǎn)中，小徑管超聲波探傷技術(shù)得到了空前的應(yīng)用，取得了很好的效果，為保證安裝、檢修質(zhì)量及工期起到了不可估量的作用。由于小徑管焊接接頭具有管壁膠薄、曲率半徑大、規(guī)格多等特點(diǎn) ， 超聲波檢驗(yàn)時(shí)存在諸多困難及需要注意的問題。

一、小徑管對接焊縫超聲波探傷的特點(diǎn)

1.小徑管焊縫寬 ，當(dāng)壁厚較薄時(shí) ，焊縫寬度往往大于管壁厚度。用1、2次波探傷時(shí)要選擇大的探頭入射角 ，而用2、3次波探傷時(shí)要選擇小的探頭入射角，且掃描比例擴(kuò)大，超聲波形拉寬 ，這樣易學(xué)近區(qū)場干擾 ，給缺陷定性、定量帶來了相當(dāng)大的困難 。

2.管壁曲率大，聲能傳輸損失大，探頭通過曲率大的圓弧面接觸。由于曲率大接觸不良對定量有影響 ，且聲波入射到管壁外表面為凸面，使聲束發(fā)散。在2、3次波探傷中，聲束傳輸路徑更復(fù)雜，經(jīng)過多次發(fā)散、聚集，聲壓反射異于常規(guī)，聲壓計(jì)算也相當(dāng)困難 ，降低了探傷靈敏度 。因此 ，小徑管超聲波探傷應(yīng)提高探傷靈敏度進(jìn)行，以補(bǔ)償曲率大、聲能發(fā)散及藕合不良的影響。

3.焊縫焊波高度、焊瘤尺寸與管壁厚度為同一數(shù)量級 ，在較高靈敏度探傷時(shí)雜波多 ，這樣給缺陷波的識(shí)別增加難度 ，需要操作人員熟練掌握焊縫 中各種缺陷反射波的靜 、動(dòng)態(tài)波形 ，準(zhǔn)確測量焊縫處管壁厚度 ，以準(zhǔn)確區(qū)分缺陷波與雜波的特點(diǎn) ，以免發(fā)生誤判 。

二、缺陷的識(shí)別與判定

1.一次波探傷缺陷波的識(shí)別

當(dāng)采用一次波探傷時(shí)主要觀察儀器熒屏上一次波標(biāo)記點(diǎn)前面出現(xiàn) 的反射波 ，因?yàn)槁暡ㄊ鴴哌^焊縫下半部 ，如果有反射則一般為缺陷反射，除盲區(qū)雜波外 。其次是位于一次波最大深度標(biāo)記點(diǎn)上焊縫根部的反射波，當(dāng)焊縫不存在錯(cuò) 口時(shí)，要確定反射波對應(yīng)的反射點(diǎn)的位置，如果反射點(diǎn) 位于焊縫中心點(diǎn)或探頭側(cè)，則判為缺陷。小徑管對接焊縫中大多數(shù)危害性缺陷如裂紋、未熔合和未焊透等都產(chǎn)生在焊縫根部，根部缺陷的判定與識(shí)別非常重要但根部缺陷的識(shí)別、判定比較困難，主要是小徑管壁厚變化很大，有些管子壁厚與公稱尺寸相差達(dá)0.5mm左右 ，使根部及靠近根部的缺陷反射波與錯(cuò)邊 、焊瘤等產(chǎn)生的干擾波（雜波不易區(qū)分）。

2.二次波探傷缺陷波的識(shí)別

當(dāng)采用二次波探傷時(shí)，在一次波標(biāo)記點(diǎn)和二次波標(biāo)記點(diǎn)之間出現(xiàn)的反射波 ，可能為缺陷波，也可能為雜波 ，在這個(gè)區(qū)域之前或之后出現(xiàn)的反射波則為非缺陷波 。缺陷波可用下述方法來判斷。

如果二次波聲束在內(nèi)壁上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)位于焊縫區(qū)外，反射點(diǎn)位于焊縫中，則該反射波判為缺陷波；如果二次波聲束在內(nèi)壁上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)在焊縫區(qū)內(nèi)，則該反射波不能作為判傷的依據(jù) ，應(yīng)結(jié)合位置，波形等其它情況綜合判斷。

三、小徑管對接焊縫超聲波探傷應(yīng)注意的問題

1.探頭的選用

小徑管對接焊縫探傷時(shí)，應(yīng)盡可能選擇較大角度的探頭，使聲束能掃查到整個(gè)焊縫斷面，但當(dāng)探頭角度較大時(shí)，聲束易擴(kuò)散，易產(chǎn)生變形波， 干擾對缺陷的正確判定。另外， 要求一次波的主聲束至少應(yīng)掃查到焊縫下部占壁厚1/ 4 的范圍，因此要求探頭有一定的移動(dòng)區(qū)域。為滿足這一要求，除增大聲束入射角外， 還應(yīng)縮短探頭聲束入射點(diǎn)至探頭前沿的距離。因此，如何選用探頭是進(jìn)行準(zhǔn)確探傷的前提條件。

2.探傷靈敏度的調(diào)整及掃描速度調(diào)整

由于小徑管對接焊縫是利用一次波和二次波進(jìn)行探傷，因此一次波和二次波探傷靈敏度的調(diào)整很重要。根據(jù)DL/ T5048- 95 中的小徑管焊接接頭探傷距離-波幅曲線進(jìn)行檢測時(shí)，由于反射雜波較多， 3 條線的判傷無法進(jìn)行， 因此需對探傷靈敏度重新進(jìn)行調(diào)整。

在超聲波探傷中 ， 掃描速度調(diào)整的準(zhǔn)確性 ， 直接影響到對缺陷的定位準(zhǔn)確以及對缺陷的判斷。對于壁厚較大的焊縫 ， 掃描速度調(diào)整有少許誤差可能影響還不是很明顯，但對于小徑管來說，由于其壁厚較薄 ， 影響就相當(dāng)對來說要大得多。

3.聲能損失問題

在超聲波檢驗(yàn)中 ， 若不對聲能損失進(jìn)行補(bǔ)償 ，那么缺陷的回波高度必然要小于實(shí)際的回波高度 ，容易在檢驗(yàn)中引起漏檢或誤判。小徑管焊接接頭超聲波探傷時(shí)，不僅要考慮聲波的耦合損失，還要考慮到由于小徑管的特點(diǎn)而引起界面擴(kuò)散損失。由超聲波的傳播特點(diǎn)知道，當(dāng)超聲波入射到凸界面時(shí)，聲束擴(kuò)散；而在凹界面反射時(shí)，聲束也是擴(kuò)散的，擴(kuò)散程度隨界面的率半徑增加而增加。在小徑管焊接接頭超聲波探傷時(shí) ， 聲波要經(jīng)過入射到凸界面而進(jìn)入工件，當(dāng)使用一、二次反射波探傷時(shí)聲波又要在凹界面進(jìn)行反射，加上小徑管的曲率半徑都較大，所以聲能的擴(kuò)散損失較大，引起回波大幅降低。所以在實(shí)際工作中 ， 應(yīng)充分考慮到這一點(diǎn)，必要時(shí)應(yīng)采用DL5048 - 95 附錄H的方法進(jìn)行小徑管內(nèi)、外壁聲能損失測量，再在實(shí)際探傷時(shí)加以補(bǔ)償。

4.焊縫根部的檢測

小徑管對接焊縫中，如裂紋、未熔合、未焊透等危害性缺陷大都容易產(chǎn)生在根部， 因此根部缺陷的檢測很重要。但根部缺陷的判定有一定的難度， 主要由于壁厚變化較大， 管子實(shí)際壁厚與公稱壁厚有一定差距，所以根部的缺陷及近根部的缺陷回波與錯(cuò)口、焊瘤等干擾波區(qū)分困難，因此對根部的反射波一定要認(rèn)真分析，準(zhǔn)確判定，防止誤判和漏判。

四、結(jié)束語

實(shí)踐證明 ，小徑管焊接接頭的超聲波探傷檢是代替射線檢驗(yàn)的最佳方法 ， 它具有檢驗(yàn)周期短、成本低、勞動(dòng)生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)。只要在實(shí)際探傷工作中注意小徑管焊接接頭超聲波探傷的特有問題 ，根據(jù)工件實(shí)際情況選好探頭，正確調(diào)節(jié)整掃描速度，是完全能夠準(zhǔn)確快捷地檢驗(yàn)小徑管焊接接頭的焊接質(zhì)量，保證電力生產(chǎn)的安全。另外，從現(xiàn)檢驗(yàn)儀器的發(fā)展來看，若有小徑管探傷時(shí)使數(shù)字式超聲波探傷儀器，由于數(shù)字式探傷儀具有定位準(zhǔn)確等特點(diǎn)，能使檢驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。

參考文獻(xiàn)：

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