对小径管焊缝的超声波检测探析

摘 要：本文针对检测锅炉小径管焊口内部质量时超声波的应用进行了分析和探讨。具体论证了在小径管对接焊缝探伤中的超声波探伤工艺。

关键词：小径管；焊缝；超声波

中图分类号：TG40 文献标识码：A

在针对壁厚大于6mm，管径不小于57mm的管子对接焊缝进行超声波探伤的过程中，因为其具有较薄的管壁，较大的曲率及较小的管径，所以很难针对其进行有效的检测。这是由于普通的斜探头往往具有较长的前沿距离导致的。在进行一次波探伤的过程中，焊缝的根部往往无法被主声波扫到；在进行二次探伤的过程中，由于探头发射出来的声波具有扩散、较宽的声束，再加上小径管内孤面产生的散射以及折射影响，就很难针对缺陷进行判定。本文在试验当中，对整个焊缝断面进行扫描的时候采用大角度单晶片探头，其能够较为准确的针对缺陷进行检测。

1 超声波对小径管焊缝的探伤方法

1.1选择仪器探头。本次试验当中选择的仪器探头参数为：频率为5MHz，4―6mm的前沿，β= 70°， k= 3。在仪器探头使用之前，首先要采用打磨成斜面的方式针对端面与底面的棱角进行处理。保证不小于5mm的前沿距离，还要采用打磨成圆弧面的方式针对探头底面按管子的曲率进行处理，使其接触面积能够有所扩大。

1.2调整扫描速度。对扫描速度进行调整的时候，利用小径管焊缝探伤专用试块来进行。同时，为了能够对荧光屏的整个屏幕进行充分的利用，保证具有容易辨别以及显示清晰的缺陷反射波，在对扫描速度进行调整的时候，还要以能够将整个荧光屏占满的管子厚度一次波、二次波作为参考标准。

1.3调整起始灵敏度。小径管探伤专用试块中按照h= 5mm深度的横通孔进行相应的调整，保证可以达到荧光屏满幅的五分之三以上的最强的反射波幅，同时将其作为基准波高，再增加14dB，这就是本次试验的探伤起始灵敏度。

1.4处理探测表面。首先在焊缝两侧的探伤面上采用锉刀清除掉包括焊渣以及飞溅物等在内的杂物，随后针对其表面实施相应的除锈措施，使其具有光洁的表面。打磨的过程中，严禁利用电动砂轮。防止有不圆滑过渡的小平面出现在管子表面，这样会造成声耦合不良的问题。

1.5选择耦合剂。将一些较稠的机油作为耦合剂，并且适量的对之进行涂抹。避免出现过厚的现象，这样就会导致杂乱反射波的出现，最终使缺陷判别的准确度受到极大的影响。

1.6补偿量。需要在被探管子上针对表面粗糙度补偿量进行实际的测定，保持在0～4dB的范围之内。应该以被探管子的具体规格作为根据，将二次波探测时的散射补偿量以及曲率折射确定下来。测定小径管专用对比试块的时候，将3～6dB作为确定范围，比如加热器管子的规格为 42×5. 5，通过测定，可以了解到8dB为二次波表面粗糙度补偿值，2dB；为一次波表面粗糙度补偿值。

2分析缺陷波形

2.1分析焊缝内部缺陷。在利用一次波进行探伤的情况下，一次波标记点以前出现反射波，在利用二次波进行探伤的情况下，二次波、一次波标记点中间会出现反射波。这时候就要针对根部变型波以及变型表面波进行区分，同时还将由于扩散声束而造成的余高反射波区别开来。可以针对焊缝采用沾油的手指进行拍打来验证，还可以采用是否在焊缝上存在水平定位的方式进行验证。

2.2焊缝根部缺陷的判定。如果一次波最大标记点上出现反射波，而在探头一侧或焊缝中心为水平定位，这时候就要对区分错边和焊瘤予以关注，要仔细的分析和观察其中的可疑信号，避免出现漏检以及误判的现象。采用沟槽试块针对根部缺陷进行测定，对其深度进行科学的验证。比如在对DB-1型对比试块进行测定的时候，反射波如果在内曲面V型槽当中达到了五分之三的基准波高，这时候就要增加36dB，并将之看作是内凹以及未焊透等焊缝根部缺陷的对比当量。

2.3干扰波。在进行探伤的时候，不仅会有真正缺陷反射波出现在荧光屏当中，还会存在若干假信号。对小径管焊缝缺陷的判定会受到这些假信号的影响，这时候就要对荧光屏上的信号进行仔细的分析，从而能够有效的区分假信号。①由于焊缝根部变形而出现的反射波。如果焊缝根部被声束扫查到，在某种特定的条件下就会导致变形波的出现。一旦经过焊缝余高的变形波标记返回探头的位置时，就会在二次波与一次波标记之间出现反射波，就容易导致误判现象的发生。这时候就要以探头的水平定位和位置作为根据对之进行区分，变形波水平定位点在通常情况下都处于焊缝之外的位置。②扩散声束造成的余高反射波：因为需要探伤的小径管往往具有较薄的壁厚，所以在二次波标记点与焊缝之间出现主声束的扩散声束底面发射，可能会出现被误判为焊缝上部或者中部的缺陷，这时候就要用沾油的手指对焊缝余高进行拍打的方式或者以探头的水平定位和位置对之进行有效判别。③错边造成的反射波，如果存在有错边，就会有错边反射波产生，而且水平定位在大部分情况下处于焊缝中心的位置。然而因为缺乏反射条件，因此在焊缝的另一侧进行控测的时候，会出现没有信号的情况。④焊缝根部成形的影响。如果焊缝根部具有较好的成形，往往就会具有较多的反射波强度或者无反射波；如果在成形不好的情况下，根部成形的反射信号就会分别在焊缝的两侧探伤时出现，而且随着根部成形所构成的反射条件的不同，其反射强度也会出现较大的变化，这种情况下如果没有注意到，就很可能将其判定为缺陷。在对区别进行判定的时候一共包括两种方法：首先是立足于水平定位进行区别，其次是立足于声程进行比较。见图1。

结语

经过分析数千个焊口的检测过程，可以发现在检查小径管焊缝的时候采用超声波具有一系列的优势：首先具有较低的环境要求、方便灵活的操作方式，而且仪器不会由于位置以及场地受到限制，同时能够实施交叉作业，使工作效率得到了提升。其次具有较高的可靠性，并且能够将大量的财力、物力及人力节约下来，促进检测周期的缩短，最终有力的推动企业经济效益的显著提升。

参考文献

[1] 朱健.超超临界电站锅炉小径管焊缝超声波探伤[J]. 无损检测. 2012（03）.