如何做好管材环缝的超声波探伤

【分类号】：TG441.7

摘 要：在钢管焊接过程中,环缝是主要的焊接形式,为了保证焊接质量达到标准要求,提高钢管的承压能力,应对钢管的环缝进行探伤处理.从目前探伤方法来看,分为射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤和渗透探伤.从实际操作难度和探伤效果来看,超声波探伤在实际生产中较易实现,并且对探伤操作人员的身体损伤较小,整体探伤效果比较理想.基于这一考虑,在管材环缝的探伤中,超声波探伤得到了重要应用.出于提高整体探伤质量的目的,我们应该认真分析超声波探伤的特点,并把握超声波探伤要点,认真做好管材环缝的超声波探伤.

关 键 词：管材；焊接；环缝；超声波探伤

一、前言

在钢管焊接中,由于焊接之后无法看到焊道内部成型情况,要想保证管材环缝的焊接质量,就要通过探伤手段对管材环缝进行检测.在传统探伤手段中,针对管材环缝多采用射线探伤的方式检测内部缺陷.但是由于射线探伤在实施过程中存在大量辐射,对操作人员有一定损伤,并且射线探伤机在针对管材环缝的探伤过程中存在一定的困难,总体探伤效率低.而超声波探伤以其操作简单、对身体辐射小,探伤效率高,逐渐得到了人们的青睐,成为了管材环缝的主要探伤方式,在实际探伤中取得了广泛的应用.

二、在管材环缝的超声波探伤中,应注意探头的选择

1、用大K值,短前沿探头,增大一次波的检测范围,克服二次波探伤灵敏度较低的问题,使一次波的扫描范围在焊缝中心线深度1/4以上.在超声波探伤中,K值的选择十分关键,如果不能确定正确的K值,将会影响整个超声波探伤的结果,所以,在超声波探伤中,要注意K值的选择.

2、尽量选取近场长度小的探头,以克服近场的影响,尽量使一次波的扫描范围在1.64N至3N,探头是超声波探伤中的重要部件,探头的选择决定了探伤的进深,对整个探伤的扫描范围起到了决定作用.

3、高频率探头,指向性好,分辨力较高,但也存在着近场区大,衰减大等影响,在保证近场长度和灵敏度等前提下,取低频率.在探头的频率选择上,应根据实际探伤情况选定,不能只考虑高频率探头的优点,也要和管材环缝的实际位置以及实际探伤需要相结合.

4、在各项性能均满足的条件下,选较大晶片尺寸的探头,提高检测效率.

为了保证超声波探伤的效率得到持续提高,应在探头选择上以大晶片尺寸探头为主,将提高检测效率作为主要的技术指标.

目前,国内出售的探头,适合上类要求的主要有5MHZ、5×5、K2.5、K3；5MHZ、8×8、K2.5、K3；2.5MHZ、8×8、K2.5、K3.

三、在管材环缝的超声波探伤中,应按规范制作试块

试块的好坏是关键探伤的灵敏度的关键问题,DL/T5048—95标准推荐应用ф2×15横通孔试块,但其试块的尺寸并不符合薄壁管探伤的要求,加工边过于复杂,在对各项要求综合考虑的基础上,对试块进行重新制作.

1、标准孔选ф2×15,不与DL/T5048—95相违背,造成标准的不统一.

由于试块是超声波探伤中的重要标准,在试块制作过程中,应严格执行标准,首先是对标准孔的尺寸进行确定,其次要执行超声波探伤的DL/T5048—95,使试块的制作符合DL/T5048—95的标准要求.

2、试块孔深,应满足T等于4～8mm内的所有壁厚,均在一、二次波扫描范围内,取得三点,以利于数字式仪器的DAC曲线制作.

在试块孔深的确定上,首先应分析管材的孔壁厚度,根据孔壁厚度确定试块的孔深.其次,应保证试块孔深能够满足一、二次波的扫描.再次,试块的孔深应保证便于超声波探伤机的操作,降低操作难度,提高操作效率.

3、试块的宽度满足b>2λ*（s/De）.

在超声波探伤的试块制作中,试块的宽度应严格执行相关标准,其中关于试块的宽度,目前标准中的规定主要为试块的宽度满足b>2λ*（s/De）,我们应按照这一公式进行计算,保证试块的宽度满足实际要求.

四、在管材环缝的超声波探伤中,应做好仪器调节

利用CSK—IA试块测好K值,入射点,调好扫描比例后,用该对比试块制作DAC曲线.

壁厚为4时,取孔深4、8、6点

壁厚为6时,取孔深4、6、8、12点

壁厚为8时,取孔深4、6、8、12点

在管材环缝的超声波探伤中,需要对超声波探伤机的参数进行调节,便于超声波探伤机能够根据管材的壁厚和环缝形式进行探伤.在调节超声波探伤机时,应采取以下措施：

1、明确调节方式,确定好K值

在超声波探伤机开始工作之前,需要对探伤机进行参数调节,其中主要应调节K值,K值的确定可以根据试块的数值进行测定,K值确定好之后才能开始探伤,以此来保证整个管材环缝的探伤质量.

2、利用试块制作相应的DAC曲线

调整好K值以后,应根据K值制作相应的DAC曲线,便于对整个超声波测量结果的分析.目前来看,在超声波探伤中的DAC曲线是保证整体探伤结果,以及对探伤数据进行分析的标准曲线,通过与它对比,能够检验探伤结果的误差.

3、根据管材的壁厚选取孔深的测量点

在管材环缝的探伤过程中,管材的壁厚决定了孔深测量点的选择.按照超声波DAC曲线的规定,可以将管材壁厚按照4、6、8分成三类,根据三类管材壁厚,具体设定超声波探伤的孔深测量点.

五、在管材环缝的超声波探伤中,应重视探伤缺陷及质量评定

在管材环缝的超声波探伤中,为了保证整体探伤质量,应对探伤缺陷和质量评定引起足够的重视,其中可以利用反射波的水平位置判别缺陷.

1、根部未焊透,回波较强,焊缝两侧均可探测到.水平定位于探头侧,靠近焊缝中心线1～2mm.根部未焊透会导致管材环缝内部存在气孔和夹渣,影响整体焊道的强度,如管内压力过高焊缝容易被击穿,所以,应重点检测环缝是否焊透.2、未熔合,位于探头侧,二次反射较强,定位于坡口处,另侧较难探测（主要受扫描范围影响,若可扫描到另侧,一次波较强）.

除了未焊透之外,未完全融合也成为了管材环缝的重要缺陷之一,在超声波探伤中应对未融合进行重点检测.

除此之外,管材环缝的超声波探伤要与DL/T5048—95相同,下列缺陷不允许存在：

1、任何裂纹或未熔合、未焊透.从缺陷类别来看,一旦出现裂纹、未融合和未焊透,将会严重影响管材环缝的质量,将会给管材工作带来安全隐患,为此必须消除此缺陷.

2、密集气孔.

管材环缝如果出现密集气孔,将会导致环缝焊道变薄,遇到管线内部压力升高会造成管材环缝渗漏或击穿.

3、反射波高超过或等于ф2×15—4dB者.

为了保证超声波探伤能够取得积极效果,应控制反射波的频段,反射波过高或者过低都不能符合压球,应保证反射波在偏差允许的范围内.

4、单个缺陷指示长度≥10mm,缺陷总长≥12mm.

在管材环缝的超声波探伤中,对缺陷的规定,应保证缺陷单个长度在10mm以内,保证缺陷总长在12mm以内,如果高于这一数值,则表明管材环缝质量不合格.

六、结论

通过本文的分析可知,在管材环缝的超声波探伤中,要想保证整体超声波探伤质量满足要求,就要从探头的选择、试块的制作、仪器调节和缺陷及质量评定入手,提高管材环缝的超声波探伤质量.