管材焊缝超声波检测中缺陷的定位研究

陈磊磊+翟明+张水利

摘 要：管材焊缝的超声波检测容易出现漏检和误判现象，这是因为在通过反射波信号确定焊缝的缺陷、形状、大小等的时候会出现比较大的偏差。同时对不同的焊缝进行检测时要采用不同的探头，探头的选择对定位的准确性也有极大的影响。对管材的焊缝进行超声波检测是检测焊缝缺陷的一种重要方法，但是用超声波进行检测操作性比较难，在对不同的焊缝检测时要采用不同的探头，而通过反射波信号确定缺陷位置等要素的时候都会因为信号的偏差而对位置确定造成偏差，不能正确的找出焊缝的缺陷类型及位置。该文就不同焊缝探头的选择，以及波形的判断做出了讨论。

关键词：管材 焊缝 超声波检测 缺陷定位

中图分类号：TK223.3 文献标识码：A 文章编号1672-3791（2014）10（b）-0067-01

1 我国超声波检测的现状及与发达国家的差距

1.1 超声波检测的现状

我国的铁路、管道等各类焊接类钢铁的应用及其广泛，用量极大，在世界上都处于前列。以管道为例，管道是我国几类运输中运输量极大的运输方式，在液体、气体等能源资源的运输中都占有极大的比重，特别是在南气北输完工以后，我国管道的运输比重继续增大。而管道焊缝却存在着各种安全隐患，在焊接过程中焊缝会产生各种类型的缺陷，这种缺陷极大的影响了管道的运输能力及安全。我国在管道焊缝检测研究方面的起步较各发达国家来说比较晚。其中超声波焊缝检测具有其他检测方式所不具有的优势，是各个国家重点研究的方向。现在我国已经实现超声波无损检测，虽然说与发达国家相比还有较大差距。但是也已经迈入正轨。我国制定了无损检测的标准和规范，促进了无损检测在中国的发展。

1.2 我国超声波检测与发达国家的差距

我国超声波检测与发达国家的差距主要表现在几个方面，一方面是高级技术开发人员的缺少，有经验的技术开发员大多年纪较大没有将经验转化为科技的能力，而具有转化能力的新一代技术开发人员又没有足够的经验，这就导致了我国开发的各种检测仪器总是具有这样那样的缺陷。另一方面高级检测技术人员缺少，由于我国焊缝检测的起始开发较晚，没有足够多的高级检测人员，是我国焊缝检测的结果有较大的误差。最后就是缺乏对焊缝检测的重视程度，没有足够的国家专项基金来研究开发这一方面的器材。

2 管材焊缝超声波检测缺陷的原理及干扰因素

2.1 管材焊缝超声波检测缺陷的原理

通过使用超声波在管材焊缝中的传播，以及回程的发射波型，我们能对管材焊缝的缺陷做出一定的判断，可以确定其大小、形状和位置。对管材焊缝缺陷定位的主要判断依据是声程、反射波波形等。由于超声波在管材焊缝中的传播是一定的，所以我们能确定超声波在焊缝中的反射点。通过缺陷在焊缝上的相对位置等我们能确定管材焊缝缺陷的基本形式。

对管材焊缝缺陷的判定是比较复杂的，现在的技术人员多是通过回程反射波的时间及其波形来判断管材焊缝的位置、大小以及缺陷的类型。

2.2 管材焊缝超声波检测缺陷的干扰因素

在管材焊缝超声波检测缺陷中的干扰因素主要包括噪音和杂波。

噪音在管材焊缝超声波检测中有很多的来源，检测仪器运行不稳定震动产生的噪音，检测环境中产生的噪音。各类噪音对管材焊缝超声波检测缺陷的准确性造成了极大的干扰，各类技术人员都在努力研究以期排出噪音对管材焊缝超声波检测缺陷的影响。

杂波超声波在管材焊缝中传播的过程中遇到粗大颗粒是会造成超声波的散乱从而产生杂波。而现在社会中也容易产生各类杂波对管材焊缝超声波检测造成影响，使其检测的准确性得不到保障。

3 探头的选择及不同缺陷的波形判定

3.1 探头的选择

在探头选择时需要考虑许多的因素，其中包括检测厚度、检测面曲率、探头频率。

在检测厚度较薄的焊缝时要选择K值较小并且探头的类型为短前沿，一次的超声波检测能够扫过较大的探测面。而检测厚度较大的焊缝时就要灵敏度较高、且K值合适的探头。

在检测面曲率较小时要选择接触面较小的探头，以保证探头等于检测面更好的耦合在一起，确保检测的准确率。而当检测面的曲率较大时，应该采用接触面较大的探头，可以提高检测的效率。

在管道焊缝探伤的过程中要采用频率较大的超声波，能够提供更好的穿透性。

3.2 不同缺陷的波形判定

笔者根据自己总结的经验提出几种较为常见的缺陷的波形判定。

裂纹：裂纹属于平面性的缺陷，平面型缺陷在不同的探测面进行探测时有不同的波形，在探测面垂直于缺陷时，回波较高，而平行是却发现回波较低或几乎为零。裂纹类缺陷中大多含有较多的气体。折射率较高，造成了在适当的面探测时回波的高度较高。

未熔合：这种缺陷的回波类型与裂纹相似，较难判定，但由于其缺陷的表面比裂纹类缺陷表面光滑，以侧面作为探测面时两侧的反射幅度是不同的。

未焊透：此类缺陷类型的波形比较稳定，在探头平行移动时波形基本保持不变，但是当探头在做旋转移动时波形却又会极快的消失，是一类比较有规则的缺陷。

夹渣：这一类缺陷是指缺陷中包含了非金属的杂质，由于其质地不同且不规则，波形的形状不一，显著特点是随着探头的各向移动，波形随时会产生较大的改变，甚至突变。是一类及其不规则的缺陷。

气孔：缺陷里面为气体，为光滑的小气孔，每个气孔由于其大小不同产生的波形也不行同，但是总体来说有一定的规律，当一簇小气泡同时出现是会出现一连串的高度不同的波峰波谷，是判定这一缺陷类型的表现。

焊缝缺陷的判定需要多做实践，一方面需要足够先进的技术器材，另一方面也需要高科技的技术人员，需要具有丰富的经验，在众多的实践中总结缺陷波形判断的经验，以及正确选择探头的经验。只有将科技与经验相结合才能在管材焊缝超声波检测缺陷做到尽可能准确。

4 结语

管材焊缝超声波检测缺陷对于节约资源，促进国家资源运输方面的发展具有重大的意义。在中国超声波检测的发展还不是十分完善，需要经过更好的发展才能得到更加完备的超声波检测仪器，而在人工检测方面，技术人员需要掌握的技能以及经验也具有严格的要求，要想正确的对缺陷进行判断，必须选择适当的探头，正确的对波形做出判断。

参考文献

[1] 蒋承君，巨西民，毛学莲.钢管对接焊缝超声波检测中缺陷的定性[J].内蒙古石油化工，2010（21）：52-53.

[2] 程茂.焊缝超声波检测中缺陷指示长度的测定[J].无损检测，2002（3）：129-131.

[3] 李学平.油气输送管环焊缝的超声波检测技术研究[D].西安石油大学，2012.endprint