管道對接焊縫未焊透自身高度超聲測定方法研究

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1、管道對接焊縫未焊透自身高度超聲測定方法硏究摘要介紹了管道對接焊縫未焊透自身高度超聲測定方法試驗硏究過程，提出了用當(dāng)量法測定管道對接焊縫未焊透自身高度的檢測工藝。1前言隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，壓力管道越來越廣泛地應(yīng)用于石油、化工、城市燃氣、電力等行業(yè)中。壓力管道在制造過程中會產(chǎn)生各種焊接缺陷，主要類型包括未焊透、未熔合、裂紋、氣孔及夾渣等。怎樣解決在建、在用壓力管道焊縫的無損檢測問題，確保壓力管道安全使用，是需迫切解決的課題。在壓力管道焊接缺陷無損檢測工作中,焊接缺陷的定量分析結(jié)果至關(guān)重要，尤其是對接焊縫中

2、的未焊透缺陷。在用壓力管道焊縫抽樣無損檢測的統(tǒng)計分析結(jié)果表明,各類焊接缺陷中未焊透缺陷的出現(xiàn)概率最大。能否用常規(guī)無損檢測技術(shù)較精確的測定未焊透缺陷的高度，直接影響管道未焊透缺陷安全評定工作的可靠性。本文主要討論小口徑薄壁（4mms壁厚壓力管道焊縫根部未焊透缺陷自身高度超聲波測定方法工藝，提出了應(yīng)用不同深度的槽形人工反射體作當(dāng)量比較，測定管道對接焊縫未焊透缺陷自身高度的方法，并對實物試驗結(jié)果和誤差進行分析,為測量未焊透缺陷自身高度提供一種工藝方法。2超聲檢測工藝分析是否能用超聲探傷測定小口徑薄壁管的未焊透缺陷，

3、根據(jù)理論分析及實驗結(jié)果，答案是肯定的，關(guān)鍵在于怎樣利用超聲探傷技術(shù)，選擇合適的探頭及工藝，提高未焊透高度測定的精度。2.1探傷方法的選擇超聲檢驗是常用的無損檢驗方法之一，可用于對材料中缺陷的定位、定量。在定量中,根據(jù)超聲與缺陷間相互作用，派生出多種定量測定方法，且檢測結(jié)果不盡相同。常用方法之一是當(dāng)量法，所謂當(dāng)量法就是用某一形狀的人工缺陷反射體作為比較對象,缺陷（未焊透）與人工缺陷反射體反射波高相等時，該人工缺陷的尺寸，即為該缺陷的當(dāng)量尺寸。當(dāng)使反射體有可比性，可選用人工槽模擬未焊透缺陷。另一方法為直接測深法，

4、用探頭直接測量未焊透頂端的反射波，定岀端點的位置，從而測岀未焊透的高度。此法的測定精度取決于管子的壁厚、缺陷的大小、以及儀器性能和探頭的類型。對于小口徑薄壁管，用測深法有相當(dāng)?shù)碾y度。本試驗主要選擇了當(dāng)量法。2.2探頭對檢測方法的影響(1)探頭近場和前沿的影響小口徑薄壁管檢測時，探頭近場往往會進入工件，探頭的前沿影響一次波掃查，為保證檢測的有效性,可采用三次波檢測。(2)探頭接觸面的影響接觸面為平面的探頭與管道外壁不能很好耦合，導(dǎo)致聲壓透射率下降。把探頭接觸面加工成有一定曲率半徑的圓弧后，會形成聲束發(fā)散,降低靈

5、敏度。實際探傷時，探頭可稍作修磨，便于操作。2.3實測時靈敏度補償應(yīng)用對比試塊的人工反射體作當(dāng)量比較，來測定管道焊縫未焊透缺陷時，為保證缺陷定量的準(zhǔn)確性，必須考慮對比試塊與被檢管道表面狀態(tài)和材質(zhì)的差異，在檢測時給予補償。反射波波幅的主要影響因素包括工件探測面的粗糙度、工件內(nèi)表面的狀態(tài)(包括腐蝕、積垢、表面粗糙度等)、耦合狀況和材料的材質(zhì)衰減等。由以上原因造成的聲能損失的大小可采用串列雙探頭法實測，在探傷時給予補償。當(dāng)然也可以制作實物對比試塊來解決補償問題。以上是小口徑薄壁管環(huán)縫未焊透超聲檢測法工藝選擇時必須考

6、慮的因素。這些因素既反映了超聲波檢測方法本身的特點,又考慮了被檢管道的特點。3試驗過程和結(jié)果分析根據(jù)前面的分析討論，進行了以下幾項實驗研究工作,并分析了實驗結(jié)果。3.1平板未焊透類缺陷檢測試驗利用加工有不同深度線切割槽的平板試塊(見圖1)，制作不同探頭的槽深一波幅曲線,來討論不同深度的未焊透類缺陷的反射特性和不同探頭對未焊透類缺陷的反應(yīng)。表1為所選典型探頭特征表，圖2為典型探頭的槽深與波幅(dB)關(guān)系曲線。圖I平板試塊示意圖表I探頭特征表/dt號K值頻率MHz晶片人小inin探頭面12.52.58X9丫222

7、.58X9T;32.58X9lul42.558X12平522.59X9平6257X9平關(guān)系曲線分析：當(dāng)槽深較小時，探頭聲束能覆蓋槽深，反射聲波的波幅隨槽深的增加而增加，反射聲波反映了槽深的當(dāng)量;當(dāng)波束不能覆蓋槽深時，相當(dāng)于端角反射,波幅變化不大，不能準(zhǔn)確反映槽深當(dāng)量。用當(dāng)量法檢測未焊透時,如未焊透深度小于關(guān)系曲線轉(zhuǎn)折點的深度則可用槽深一波幅曲線做內(nèi)插估計未焊透深度如槽深大于轉(zhuǎn)折點的深度時，當(dāng)量法靈敏度低。一般制造標(biāo)準(zhǔn)給出的薄壁件對接焊縫坡口的鈍邊值在1~2mm左右。由圖2可見，深度2.5mm以下的切割槽，反射

8、波幅存在明顯的差異，可用當(dāng)量法檢測。圖2半板W別棲槽深一波幅關(guān)系不同探頭在對同一槽深缺陷檢測時，所反映的dB讀數(shù)大小不同。在選擇探頭時，應(yīng)盡量選擇dB數(shù)大的探頭，以留有足夠的靈敏度余量，保證測量的精度。3.2管子環(huán)向未焊透類缺陷的檢測試驗利用加工有不同深度槽的管子對比試塊（見圖3,管子試樣尺寸為$76x4）,使用與平板試塊相同的檢測工藝，可以制作出管子試件的槽深與波幅的關(guān)系曲線見圖4e圖中選擇了1號