球罐超声检测中伪缺陷的识别和危害性缺陷的判断

摘 要 通过一台球罐的超声检测实例，探讨球罐超声检测中K值、探头频率、晶片尺寸等参数的选择。针对球罐焊接板厚，焊接位置多的特点，分析检测过程中伪缺陷的特点及危害性缺陷的判断，保证球罐安装质量，确保使用安全。

关键词 球罐；超声波；伪缺陷；裂纹；未焊透

中图分类号TG4 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）93-0093-02

现场组装球罐参数：

容器类别：Ⅲ；球壳厚度：46mm；球壳材质：Q345R；球罐容积：1000m3；球罐内径：12300mm；坡口形式：不对称X；焊接方法：手工电弧焊。

1检测时机

检测时机应选在球罐焊后36小时。

2检测前准备

1）检测前应清除检测面焊接飞溅、油污以及其它杂质。检验面的粗糙度Ra应小于等于6.3um，便于探头扫差，根据检测技术等级B级检测区选择球罐外侧焊缝本身及焊缝两侧各10mm，探头移动区要大于或等于230mm；

2）探头K值的选择： K值的选择原则应保证主声束能够扫查到整个焊缝截面，声束中心线与主要危害性缺陷的夹角尽量接近90°，尽量使用一次波判别缺陷，减少误判并保证有足够的灵敏度。条件允许时，尽量采用较大K值。根据JB/T4730-2005规定的取值范围，选择为K2；

3）探头频率选择：JB/T4730-2005中规定承压设备对接焊缝探头的频率一般为2MHz-5MHz，考虑板厚衰减的影响，所以选择低频探头2.5MHz；

4）晶片尺寸的选择：球罐检测工作量大，为了提高检测速度和效率，选择较大的晶片尺寸。晶片尺寸选择为13mm×13mm；

5）耦合剂的选择：耦合剂从耦合效果和经济性考虑选择耦合效果好、成本低的化学糨糊；

6）试块的选择：根据JB/T 4730-2005选择CSK-ⅠA、CSK-ⅢA标准试块；

7）探头入射点和折射角的测定：探头在探伤过程中，由于操作人员在移动探头过程中，用力不均，造成探头表面前后磨损程度不同，当探头楔块前面磨损较大时，折射角减小，探头K值减小。当探头楔块后面磨损较大时，折射角变大，探头K值增大。这样导致超声波定位不准确。因此，每次检测检测前必须在试块上实测K值和入射点。并在检测中经常校准；

8）距离-波幅曲线的制作、扫描比例的调节及耦合补偿：

（1）曲线按JB/T 4730-2005用CSK-ⅢA试块做；

（2）扫描比例按深度1：1调节；

（3）耦合补偿：特种设备焊缝耦合补偿一般为2db-5db，通常补偿4db。

3检测过程

3.1焊缝粗扫查

检测焊缝纵向缺陷时，探头在检测面上的放置方向应垂直于焊缝中心线，探头做锯齿形扫查，探头前后移动的范围应在计算的探头移动区大于等于230mm以保证扫查到全部焊接接头检测面，扫查中保持探头垂直于焊缝的同时应做10°～15°的摆动，因为只有摆动才能将与焊缝轴线倾斜一定角度的裂纹或其它缺陷扫查出来。扫查时应注意每次前进的齿距不得超过探头晶片直径的85%，一般为10mm，以避免间距过大造成漏检。扫查速度不应大于150mm/s。扫查灵敏度不得低于最大声程处的评定线灵敏度。

3.2焊缝精检测扫查

在粗检测发现缺陷后，应进一步观察缺陷动态波型判断是否是伪缺陷。若是缺陷回波应通过前后扫查确定缺陷的埋藏深度、左右扫查确定缺陷的指示长度、转角和环绕扫查确定缺陷的形状及方向。

3.3斜平行扫查

在焊接接头两侧边缘使探头与焊缝成10°～20°夹角做斜平行扫查，用于检测焊缝或热影响区的横向缺陷。检测横向缺陷时，应将评定线、定量线、判废线灵敏度均提高6db。

4检测结果评定

根据JB/T4730-2005《承压设备无损检测》标准评定。

5检测过程中伪缺陷的判断

球罐焊接有平、立、横、仰多种焊接位置。除出现一般焊缝常见伪缺陷外，横向焊接时，焊缝表面一般呈横向条纹状，容易在焊缝表面形成一道道的沟槽；立焊焊接时容易产生焊瘤等缺陷；仰焊时容易产生咬边等缺陷。

5.1焊缝表面沟槽反射波

在球罐横向焊缝多道焊的焊缝表面易形成一道道沟槽，当超声波扫查到沟槽时，由于沟槽的存在，引起沟槽反射回波。其反射波一般出现在一次、二次波处或稍偏后的位置，这种反射波幅不是太高并且迟钝，在探伤过程中时有时无，并且一般同时存在有几个不同高度的反射波。

5.2咬边反射波

一般情况下，这种反射波出现在一次与二次波前边。咬边反射波一般较强，找到反射波最高点后，测量水平距离，在焊缝边缘处，横向移动探头，反射波消失。

5.3缺肉（焊缝边缘未焊满）反射波

焊缝边缘未焊满，即坡口边缘对超声波产生很强的端角反射回波，探头垂直于焊缝前后扫查时，波形比较稳定，探头做转角和环绕扫查时，反射波快速消失，测量水平距离在焊缝边缘。

5.4焊瘤反射波

焊瘤反射波反射讯号一般很强，回波波形比较尖锐、反射波幅较高。因焊瘤表面是弧面对超声波声束有一定的聚集作用，探头在垂直于焊缝扫查的较大范围内移动均能较好的接收到反射波，且反射波动态波形包络线较宽，变化较缓。

6检测过程中裂纹及未焊透的判断

6.1裂纹和未焊透的检测

球罐冬季施工按照焊接工艺规程焊接时需预热后热，如果预热后热不当极易产生冷裂纹。裂纹的反射讯号一般很宽，波幅很强，动态波型呈现不规则的起伏状。球罐焊接坡口型式为不对称X型外大内小，焊缝根部接近内表面，多数裂纹从根部附近产生。裂纹是压力容器中的危害性缺陷，在现场检测中对有怀疑的部位应增加K1探头在焊缝双面双侧检测，若还不能判定应结合焊缝底片综合判断防止漏检。球罐焊接时若坡口面未清理干净，有油污、铁锈或焊工对焊接电流控制不当，易产生未融合。未熔合的静态回波波形一般比较尖锐，直上直下，底端开口很窄，根部通常没有杂波，当量一般都很大。沿焊缝方向水平移动探头时，一开始波幅平滑地由零上升到峰值，探头继续移动时，波幅基本不变，最后又平滑的下降为零。根据坡口角度，选择探头入射角度与坡口面夹角接近90°时，能很好的提高未熔合的检出率。

6.2防止焊缝丁字接头处缺陷漏检

焊缝丁字接头处应力比较集中容易产生裂纹等缺陷，但是由于焊缝余高的阻挡，丁字接头处扫查面受到一定限制，有的缺陷超声波中心声束无法直接扫查到，只能通过斜平行扫查或靠声能较小的扩散声束扫查到。反射波幅通常比较低，裂纹的反射讯号极易当成气孔、夹渣等非危害性缺陷放过，这样就造成了严重漏检。为了解决这个问题，可采取对比射线底片对缺陷进行综合评定的方法，减少焊缝丁字接头处裂纹的漏检。