小管径大曲率管的小管怎么进行超声波探伤检测?
在超声波探伤中,对于管径≤57mm,壁厚<6mm的管子,由于管径小,曲率大,管壁薄,用检测中厚管壁的超声波探伤方法是很困难检测的。因为一般斜探头的前沿距离长(在15mm左右)。用一次波探伤时,主声扫查不到焊缝的根部;用二次波探伤时,因探头发射的声束宽,声束扩散及小径管内孤面的折射和散射影响,造成屏幕上回波游动范围大,反射回波和声程信息杂乱,判定缺陷困难。我们通过试验对比,认为采用大角度单晶片探头,用一次波,二次波能扫描整个焊缝断面,缺陷检出结果较准确且方法易掌握。
1.探伤方法
(1)仪器探头的选择选用宇时先锋YUT-2600型超声波探伤仪。探头参数:K=3,B=70°前沿为4~6mm,频率为5MHz。使用前将探头前端面与底面的棱角磨成一斜面,使前沿距离≤5mm,并将探头底面按管子的曲率磨成圆孤面以扩大接触面积。(2)扫描速度调整用DL-1型小径管焊缝探伤专用试块进行扫描速度调整,为了充分利用荧光屏的整个屏幕,使显示的缺陷反射波清晰,便于按管子厚度一次波、二次波占满整个荧光屏来调整扫描速度。
(3) 起始灵敏度调整在DL-1型小径管探伤专用试块上,深度以h=5mm的中2mm的横通孔调整,使其最高的反射波幅达到荧光屏满幅的60%,为基准波高,再增益 14dB 作为探伤起始灵敏度。
(4)探测表面的处理 首先用锉刀把焊缝两侧探伤面上的飞溅物、焊渣等杂物清除掉,然后用砂布打磨光洁即可。切勿用电动砂轮打磨,以免在管子表面留下一些不圆滑过渡的小平面,导致耦合不良。
(5)耦合剂使用较稠一些的全损耗系统用油,涂抹要适量,不宜过厚,否则会出现杂乱的反射波,影响缺陷判别。
(6)补偿量表面粗糙度补偿量,应在被探管子上进行实际测定,一般为0~4dB。二次波探测时的曲率折射,散射补偿量,应根据被探管子规格,在相应的 DB-1型小径管专用对比试块上进行测定,一般为3~6dB。如按照42mmx5.5mm加热器管子规格,在相应的DB-1型试块上进行测定,经过测定,一次波表面粗糙度补偿2dB;二次波补偿8dB。
2.缺陷波形分析
(1)焊缝内部缺陷 用一次波检测时,反射波出现在一次波标记点以前;用二次波检测时,反射波出现在一次波标记点和二次波标记点之间。应注意分变形表面波和根部变形波,以及扩散声束引起的余高反射波。可以用沾油的手指拍打探头前沿看是否抖动和水平定位是否在焊缝上来验证。
(2)焊缝根部缺陷 当反射波位于一次波最大标记点时,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。根部缺陷可用沟槽试块进行测定,验证其深度。如在 DB-1型对比试块上,内曲面V形槽反射波为60%基准波高,再增益36dB作为焊缝根部未焊透、内凹缺陷的对比当量。
(3)干扰波在探伤时,探伤仪屏幕上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判定,通过仔细分析,假信号是能够区分的。请注意以下信号。
第一,焊缝根部成形的影响。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。反射波形特点与未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于一次波标记点,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,焊缝根部成形反射水平定位在偏离焊缝中心线远离探头一侧,而根部缺陷水平定位则应在焊缝中心或偏离焊缝中心靠近探头一侧(见图1)。

图1 根部成形反射与缺陷反射对比
第二,错边引起的反射波。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(见图2)。但从焊缝另一侧控测时,由于没有反射条件,因此没有信号。

图2 错边引起的反向波
第三,扩散声束引起的余高反射波。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底面反射到焊缝和二次波标记点之间,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。
第四,焊缝根部变形引起的反射波。当声束扫查到焊缝根部时,在一定条件下会产生变形波。如果变形波标记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,一般变形波水平定位点在焊缝之外。
3.结语
通过对上千个焊口的检测分析,我们认为用超声波对小径管焊缝进行检查有以下优点:
①仪器不受场地位置限制,环境要求不高,操作灵活方便;可与其他工序进行交叉作业,提高了工作效率。
②检测小径管焊缝具有较高的可靠性,可以作为检测径管焊缝质量和一种主要手段。
③综合射线和超声波探伤的两种情况,可看出对缺陷的检出率相差无几。
④可节省大量人力,物力和财力,并且缩短检测周期,经济效益显著。此技术在锅炉、压力容器、压力管道小径管对接焊缝上得到多次应用,随着技术的发展,相信必将在焊接质量检测方面发挥出更大的作用!
