浅谈小径管超声波探伤

陈豫杰 熊芳斌

（1、新乡市锅炉压力容器检验所，河南 新乡 453000；2、信阳市锅炉压力容器检验所，河南 信阳 464000）

1 小径管超声波探伤存在的技术难点

超声波探伤是焊缝检验的一种主要探伤方法，其特点表现在它对于面积性缺陷如未焊透、未熔合、裂纹等的探伤灵敏度很高，而对于体积性缺陷如气孔的探伤灵敏度不如射线探伤，若缺陷不是相当大或密集的，就不能有足够的缺陷反射波而被漏检。

超声波探伤的另一个特点就是其可靠性在很大程度上取决于探伤人员的技术水平、工作责任感及探伤仪的灵敏度，加之探伤过程不能作自动记录，只能由探伤人员自行记录，因此，探伤结果的凭证不如射线探伤底片可靠。同时，锅炉小径管超声波探伤存在一定的技术难度，如曲率大，探头与接触面的耦合不好、中间超声波垂直，在两侧出现变形波、一次波发散，二次波也发散、如果小径管探头做得不好，一次波很难达到焊缝。

焊接缺陷归纳起来可分为面状缺陷 (射线底片上表现为线状缺陷)和体积性缺陷(射线底片上表现为点状缺陷)两大类。通常把气孔、夹渣(夹钨)等内部缺陷称为体积性缺陷，把裂纹、未熔合、未焊透等称为面状缺陷，均不允许存在。焊接缺陷按其在焊接接头中的位置不同分内部缺陷和外部缺陷；外部缺陷(焊缝成型及尺寸变形不符合要求、未填满、根部未焊透、咬边、焊瘤、烧穿、凹坑、塌陷、表面气孔、表面裂纹)可以通过表面检查发现；焊接缺陷是造成事故的主要原因。

2 探伤的实际操作

尽量不采用电动工具进行表面打磨。油漆如果结合得好则不需要打磨 (银粉则需要打磨)。日常用的油类作为耦合剂，由于油的声速比较低，使用时有很多杂波，这些杂波是由油膜造成的(如透平油)，用手抹掉再进行探伤则没有杂波，所以，刷油的时候不要太厚。应尽量避免油类作耦合剂，采用纤维类做耦合剂，如浆糊或胶水、防腐剂，使探头的滑动比较好。

小径管对接焊缝探伤时，应尽可能选择较大角度的探头，使声束能扫查到整个焊缝断面，但当探头角度较大时，声束易扩散，易产生变形波，干扰对缺陷的正确判定。另外，要求一次波的主声束至少应扫查到焊缝下部占壁厚1/4的范围，因此要求探头有一定的移动区域。为满足这一要求，除增大声束入射角外，还应缩短探头声束入射点至探头前沿的距离。因此，如何选用探头是进行准确探伤的前提条件。

由于小径管对接焊缝是利用一次波和二次波进行探伤，因此一次波和二次波探伤灵敏度的调整很重要。根据DL/T5048-95中的小径管焊接接头探伤距离一波幅曲线进行检测时，由于反射杂波较多，3条线的判伤无法进行，因此需对探伤灵敏度重新进行调整。小径管对接焊缝的管壁较薄，曲率较大，探伤过程中将产生复杂的变形波和林状回波，与缺陷波很容易混在一起，给正确判定缺陷带来很大的麻烦。如适当使用抑制，可去除一些干扰波，使探伤过程更容易分辨出缺陷波，提高缺陷的检出率。

3 小径管焊缝的超声波波形分析

3.1 焊缝内部

用一次波探伤时，反射波出现在一次波标记点以前，用二次波探伤时，反射波出现在一次波标记点和二次渡标记点之间，应注意区分变型表面波和根部变型被，以及扩散声束引起的余高反射波，可以用沾油的手指拍打焊缝和水平定位是否在焊缝上来验证。

3.2 焊缝根部缺陷

当反射波位于一次波最大标记点上，水平定位在焊缝中心或探头一侧，应当注意对错边和焊瘤的区分，对可疑信号应仔细观察分析，防止误判和漏检。根部缺陷可用掏槽试块进行测定，验证其深度。如在DB-l型对比试块上，内曲面V型槽反射波为60%基准波高，再增益36dB作为焊缝根部未焊透、内凹等缺陷的对比当量。

3.3 干扰波

在探伤时，荧光屏上除了真正缺陷反射波外、还会出现一些假信号。这些假信号有时干扰了对真正缺陷的判定，通过仔细分析，假信号是能够区分的。焊缝根部成形较好时，一般无反射波或反射波强度较弱；当焊缝根部成形不好时，从焊缝的两侧探伤一般均有根部成形的反射信号。反射波形特点与来焊透等根部缺陷相似，其反射强度随根部成形所构成的反射条件而异，如不注意往往会判为缺陷，判定区别的方法有两种:一是从声程上比较，焊缝根部成形反射波出现的位置略大干一次波标记点，这时就要求尽量准确地调整扫描速度；二是从水平定位来区别，焊缝根部成形反射波水平定位在偏离焊缝中心线远离探头一侧，而根部缺路水平定位则应在悍缝中心或偏离焊缝中心靠近探头一侧)。当有错边存在时，会产生错边反射波。其水平定位基本上在焊缝中心。但从焊缝另一侧探测时。由于没有反射条件。因此没有信号。由于被探伤的小径管壁厚较薄，当一次波主声束后面的扩散声束经底面反射到焊缝余高时，将从余高处产生反射波。该反射波正好处在一次渡和二次波标记点之问，有时误判为焊缝中部或上部缺陷。可以根据探头位置和水平定位或用沾油的手指拍打焊缝余高进行识别。当声束扫查到焊缝根部时，在一定条件下会产生变形波，如果变形波经过焊缝余高返回到探头时、反射波正好处在一次波和二次波标记点之间，有时可能误判。可以根据探头位置和水平定位来区别，一般变形渡水平定位点在焊缝之外。

4 应注意的问题

4.1 在探伤过程中要特别注意一次底波和二次波位置上的反射波要正确判断是底波二次波还是缺陷波观察时不仅要看波的位置还要注意探头所处的位置如果在二次波位出现反射波可用手蘸耦合剂拍打焊缝表面看其反射波是否跳动不跳动时再结合水平定位方法判断是否是缺陷。

4.2 经超声波探伤的小径管焊缝，须进行15%-25%射线复检，且应尽量提前进行，以验证超声检测的准确性和焊接中频发性缺陷的出现几率。

4.3 按深度等分法调整后，列表换算出水平距离，以便进行现场缺陷定位。

5 结论

5.1 小径管对接焊缝可采用超声波探伤检查，能发现焊缝中的缺陷，尤其是危险性缺陷。

5.2 虽然焊缝内部缺陷对焊缝强度的影响比根部线性缺陷要小，但也不可忽视，目前超声波探伤对焊缝内部的位于焊缝中心线中上部的缺陷，尚不成熟，需进一步研究。

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