小徑管對(duì)接焊縫超聲波檢測(cè)中的問(wèn)題分析

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1、第33卷第9期華電技術(shù)Vol_33No．92011年9月HuadianTechnologySep．2011小徑管對(duì)接焊縫超聲波檢測(cè)中的問(wèn)題分析余道國(guó)(機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院，河南鄭州450007)摘要：介紹了在小徑管超聲波檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)遇到的一些技術(shù)難題，針對(duì)探頭折射角、試塊、檢測(cè)補(bǔ)償量和缺陷判定等問(wèn)題進(jìn)行了研究和分析，指出了在小徑管超聲波探傷過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題。關(guān)鍵詞：小徑管；超聲波檢測(cè)；折射角；試塊；補(bǔ)償量中圖分類號(hào)：TG156．96：TK223．11文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號(hào)：1674—1951(2011J0

2、9—0034—04入射角O／增大到一定程度時(shí)，橫波擴(kuò)射角=90。，0引言這時(shí)，在第2介質(zhì)(鋼)中即無(wú)縱波也無(wú)橫波，而在火力發(fā)電廠鍋爐受熱面所用管徑小(32～89第2介質(zhì)表面形成表面波，實(shí)際探傷中由于聲束擴(kuò)mm)且管壁薄(4．0—12．0mm)的管子，通常被稱為散，當(dāng)接近9O。時(shí)，就已有表面波產(chǎn)生，形成較強(qiáng)小徑管。對(duì)于小徑管對(duì)接焊縫的檢測(cè)，可以采用超的干擾。所以，選擇大角度探頭時(shí)應(yīng)考慮產(chǎn)生表面聲波和射線2種方法進(jìn)行檢測(cè)，2種方法各有優(yōu)劣。波的影響，角度不宜過(guò)大，由此計(jì)算出聚楓透聲楔塊射線檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)體積型

3、缺陷(如氣孔和夾的第2臨界角Ot。和半擴(kuò)散角。sil1sXCIJ1．雜缺陷)的檢測(cè)靈敏度較高，定位、定量較準(zhǔn)確。其．sin90。×2250lI盯∞m—一∞m—～缺點(diǎn)是對(duì)裂紋缺陷不敏感、檢驗(yàn)周期長(zhǎng)、對(duì)人體有UJ．，V害、材料消耗高、設(shè)備體積及質(zhì)量較大、對(duì)透照?qǐng)龅?4．15。．要求較高等。?rcsin?csin?csin=超聲波檢測(cè)對(duì)面積型缺陷(如未熔合和裂紋)6．18。(b的單位為mm)。十分敏感，但由于管壁太薄，曲率較大，探測(cè)時(shí)超聲顯然，大K值探頭擴(kuò)散波束會(huì)在鋼管表面產(chǎn)生波從管子外壁進(jìn)入，使聲束擴(kuò)散，返射

4、率低，降低了表面波。由于小徑管超聲波探傷是以一次波和二次檢出率。由于壁薄焊縫余高、寬度的影響較大，為使一波做整個(gè)斷面掃查，在保證一次波掃查根部和近根次聲束掃查到焊縫下部，需用大K值探頭，這樣，部焊縫斷面中心線1／4壁厚以下的斷面的前提下，將會(huì)造成聲場(chǎng)的畸變，出現(xiàn)各種特異現(xiàn)象，給缺陷的K值可適當(dāng)減小，以減少表面波的強(qiáng)度以及對(duì)橫波定位造成較大困難。探傷的干擾。探頭值的選擇見(jiàn)表1。1關(guān)于探頭折射角隨深度發(fā)生改變的問(wèn)題表1探頭值的選擇由于小徑管具有管徑小、曲率大、管壁薄的特點(diǎn)，再加上焊縫余高有一定寬度，使用一次波

5、和二次波探傷，探頭的選擇最為關(guān)鍵。通過(guò)分析不同K值的探頭波程一波幅高度包橫波探傷中探頭角度的選擇主要取決于聲程的絡(luò)線的特征，說(shuō)明了探頭值越大，探頭的包絡(luò)線范圍、檢驗(yàn)的厚度和所用的波次。受工件內(nèi)外表面粗越平緩而不尖銳。在采取大K值探頭探傷時(shí)，需要糙度和曲率的影響，為減小聲能的損失，以一次波、二對(duì)每個(gè)反射波做細(xì)微的觀察和推敲；在對(duì)缺陷的當(dāng)次波探傷為宜。對(duì)于小徑管焊縫探傷，考慮到焊縫余量和位置測(cè)定時(shí)，要防止出現(xiàn)較大的誤差。由于橫波是縱波斜入射在界面上發(fā)生了波型轉(zhuǎn)高寬對(duì)探頭移動(dòng)范圍的限制，需選擇較大角度的探頭，以

6、使聲掃查整個(gè)焊縫斷面。根據(jù)折射定律表達(dá)為換而得到的，故聲場(chǎng)發(fā)生了畸變，它與縱波聲場(chǎng)相比sino~Lsis有其特殊性，而且更加復(fù)雜。對(duì)于小徑薄壁管焊縫CLl—Cs2。探傷而言，選用大K值探頭，可使縱波入射角處于由于探頭楔塊聲速Cu<鋼中橫渡聲速C，當(dāng)?shù)?臨界角的附近。受擴(kuò)散波束的影響，其上半擴(kuò)散角的部分聲束由縱波轉(zhuǎn)變?yōu)楸砻娌?，使得橫波收稿日期：2011—03—30；修回日期：2011—04—21聲場(chǎng)的聲壓分布也發(fā)生了復(fù)雜的變化，造成了用不第9期余道國(guó)：小徑管對(duì)接焊縫超聲波檢測(cè)中的問(wèn)題分析·35·同深度的孔測(cè)

7、得的折射角略有不同。其結(jié)果見(jiàn)樣，將外表面打磨光滑(與試塊的粗糙度相當(dāng))、用表2。砂布將外表面稍加打磨(與實(shí)際探傷時(shí)情況相似)、表2不同深度的孔對(duì)應(yīng)的探頭K值對(duì)內(nèi)表面不打磨和內(nèi)表面光滑等4種狀況進(jìn)行實(shí)測(cè)，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。表34種狀況下的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯然，隨著孔深的增加和折射角減小，為了確保定位的準(zhǔn)確性，一定要在與被探管子壁厚接近的孔測(cè)定折射角。注：表中數(shù)據(jù)為3次測(cè)量?jī)x器讀數(shù)的平均值；所謂內(nèi)、外表2關(guān)于試塊的問(wèn)題面不光滑，指用砂布稍加打磨。小徑管焊縫探傷必須采用專用試塊，試塊設(shè)計(jì)在實(shí)際探傷過(guò)程中，管子內(nèi)、外表面都

8、處于不光既能滿足探頭及儀器性能的測(cè)試要求，又能滿足各滑狀態(tài)，所以，就工件表面粗糙度補(bǔ)償量而言，一次種不同曲率半徑管子探傷靈敏度調(diào)整的要求。為了波探傷以2dB、二次波探傷以4dB為宜。確定二次波探傷曲率對(duì)聲能的損耗量以及根部缺陷3．2小徑管曲率折、散射補(bǔ)償?shù)漠?dāng)量大小，還應(yīng)設(shè)計(jì)專用對(duì)比試塊。將探頭置于DL一1試塊的A面，探測(cè)L孔最國(guó)內(nèi)多家研究機(jī)構(gòu)對(duì)小徑管焊縫探傷試塊進(jìn)行強(qiáng)反射波，調(diào)到滿幅的60％記錄哀減器的讀數(shù)，在了多年的研究，試