超聲檢測技術

1、超聲檢測技術22.1檢測前檢測人員應了解被檢管道的材質(zhì)、厚度、曲率、組對狀況、坡口形式、焊接方法、焊縫余高、焊縫寬度及溝槽等情況。A型脈沖超聲波檢測儀的特點是從儀器的熒光屏上只能直接得到兩個信息：缺欠的回波波高（波形）和聲波的傳播時間（或由此得到的超聲波越過的聲程），不能直接顯示出缺欠的形象和在被檢測的部件中的位置。所以在檢測中，檢測人員除結合探頭在工件中的位置，觀察儀器示波屏上的波形以外，還需借助于收集到的被檢工件的有關情況，根據(jù)所掌握的超聲波檢測理論知識和已有的實際經(jīng)驗進行分析，才能對被檢工件作出較為正確的判斷。條文中規(guī)定：在檢測前檢測人員應了解被檢管線的材質(zhì)、厚度、曲率、組對狀況、坡口型

2、式、焊接方法、焊縫種類、焊縫余高、焊縫寬度及溝槽等情況，這是檢測人員為了作出準確的判斷，而必須了解甚至掌握的重要信息，也是超聲檢測工作中必不可少的一部分。否則，如果檢測人員在工作前不了解被檢管道的壁厚和曲率，既無法選擇探頭和試塊，也無法調(diào)整儀器。22.2采用單面雙側(cè)直射法及反射波法檢測。條文中的“單面雙側(cè)”指的是管道外壁被檢焊縫的兩側(cè)檢測面。在對油氣管道焊縫作超聲波檢測時，應該分別在焊縫的兩側(cè)各做一次探測。其理由是：（1）焊縫中的缺欠具有一定的方向性，尤其是面狀缺欠，如坡口未熔合、裂紋等，在焊縫兩側(cè)的不同方向的聲束掃查焊縫，有利于防止缺欠漏檢。（2）對管道對接環(huán)焊縫作檢測時，管道內(nèi)壁的表面狀況

3、往往不能直接觀察，只有通過在焊縫兩側(cè)進行掃查，才能對缺欠信號或內(nèi)壁表面的幾何反射波作出鑒別。例如，當有錯邊存在時，焊縫內(nèi)表面可能具有良好的反射條件，從回波信號可以確定反射點在焊縫的中心線上，且處于焊縫底部，但從焊縫另一側(cè)探測時，由于沒有反射條件，就沒有反射信號。而對于根部未焊透，由于從焊縫兩側(cè)探測都具有良好的反射條件，因而均有強烈的反射信號。從兩側(cè)對缺欠定位距焊縫中心線的距離均為根部間隙寬度的一半，且處于焊縫底部。如圖022所示。圖022 錯邊與未焊透及其波形又例如，當焊縫的內(nèi)表面存在焊瘤時，在檢測中一般也會出現(xiàn)較強的反射信號。其反射信號的波形、動態(tài)波形常與根部未焊透、裂紋、內(nèi)凹差不多，反射點

4、均在焊縫根部附近。主要區(qū)別是：從兩側(cè)探測時，反射點都能判定在焊縫中遠離探頭的一側(cè)，聲程著落點互相交叉。如圖023所示。l1、l2分別表示從兩側(cè)探測時測定的反射點的水平距離；L表示探頭在兩側(cè)探測時入射點間的距離。l1+l2L圖023 根部焊瘤的反射特點（3）對焊縫中的缺欠性質(zhì)的判定，往往需要對從兩側(cè)探測到的缺欠波形以及確定的缺欠位置進行比較、分析，才能得到比較可靠的結論。例如，對焊縫邊緣的坡口未熔合缺欠，在焊縫兩側(cè)均采用二次波探測，一側(cè)的反射波明顯地高于另一側(cè)的反射波。且反射點的位置均在焊縫一側(cè)的邊緣坡口位置。如圖024所示。圖024 坡口未熔合的反射特點又例如，對于未焊透、根部裂紋和內(nèi)凹這三種

5、焊縫根部缺欠，從焊縫兩側(cè)對這三種缺欠進行探測時，從兩側(cè)定的同一缺欠的二個反射點的距離l是不一樣的。對于裂紋，l=0，對于根部未焊透，l約為管道對口間隙寬度，大約12左右；對于內(nèi)凹，l則可能為45，甚至更大，且波高也都比較低。內(nèi)凹的反射波特點見圖025。圖025 內(nèi)凹的反射波特點可見在對管道焊縫作超聲探傷時，在焊縫兩側(cè)作掃查是十分必要的。在油氣管道的焊縫檢測中，應盡量采用直射波掃查焊縫根部，采用一次波掃查焊縫的中上部，盡量減少超聲束的管壁表面反射次數(shù)，縮短聲程，以提高探傷靈敏度與分辨力。22.3檢測靈敏度應不低于評定線靈敏度。條文中的“檢測靈敏度應不低于評定線靈敏度”這句話的含義是指經(jīng)過表面耦合

6、損失修正以及其他傳輸損失修正（如底面反射聲能損失修正）后的靈敏度。當采用直射波、一次反射波或二次反射波對焊縫進行分段探測時，則應按該段范圍內(nèi)的評定線相應波高作為搜索靈敏度，即檢測靈敏度。22.4掃查速度不大于150mm/s，相鄰兩次探頭移動間隔至少有探頭寬度10%的重疊。超聲檢測時，檢測人員必須對儀器顯示的回波信號作仔細的觀察和分析，所以屏上的波形應清晰、明亮，這就要求脈沖回波在示波屏上閃現(xiàn)的次數(shù)足夠多。一般超聲波儀器的脈沖重覆頻率是一定的。例如，汕頭產(chǎn)的CTS22型超聲波探傷儀的脈沖重覆頻率為125Hz500Hz。為此，在檢測時，探頭移動的掃查速度不能太快。本標準規(guī)定為掃查速度不大于150/

7、s。條文中規(guī)定“相鄰兩次探頭移動間隔至少有探頭寬度10%的重疊”，其目的是為了對掃查區(qū)域作充分掃查，不漏檢。22.5 為探測縱向缺欠，探頭應垂直焊縫中心線做矩形掃查或鋸齒形掃查，探頭前后移動范圍應保證能掃查全部焊縫截面及熱影響區(qū)。本條敘述中實質(zhì)上暗含在對焊縫作初探時如何掃查及確認缺欠？現(xiàn)對其作如下解釋：對于波高低于評定線的反射波信號，本標準認為可以不予考慮。這是因為這些小信號往往是由小氣孔、小夾渣等非危害性小缺欠，或是較淺的內(nèi)凹之類的表面缺欠等反射產(chǎn)生的。對于坡口未熔合、裂紋類平面狀缺欠，當聲束與缺欠平面大致平行時，回波信號可能很小，也不超過評定線，但是當聲束從另一個方向入射，與缺欠平面大致垂

8、直時，回波信號就會很高。對于這種缺欠信號就應予認真注意分析、評定。另外，當回波信號判定為是由根部未焊透產(chǎn)生時，雖然信號較小，高度低于評定線，仍測定缺欠指示長度予以評定。下列方法可以作為判定回波信號是否為缺欠波的參考：（1）按超聲束中線考慮如回波信號出現(xiàn)在示波屏一次標記點前，則為缺欠信號；如回波為一次或二次反射波，且判定前一次波未進入焊縫，則該信號可能為缺欠信號；如判定前一次波已進入焊縫，則該回波可能為焊縫表面的幾何反射。（2）從焊縫兩側(cè)探測都發(fā)現(xiàn)反射波信號如果二次水平定位都在焊縫中間，則為缺欠；如果二次水平定位，都在靠近探頭的一側(cè)，則焊逢中心線兩側(cè)各有一個缺欠。如果從兩側(cè)作水平定位，反射點位置

9、分別都在遠離探頭的一側(cè)，則所發(fā)現(xiàn)的反射波為幾何反射信號。（3）僅在焊縫一側(cè)探測發(fā)現(xiàn)反射波信號，如果水平定位在焊縫中靠近探頭的一側(cè)或焊縫邊緣，則此信號為缺欠波；否則為焊縫表面的幾何反射波。（4）如果從兩側(cè)探測，在示波屏的三次（或一次）標記上都出現(xiàn)回波信號，且水平位置均在同一位置，則應判為缺欠。（5）在示波屏的二次標記點上出現(xiàn)的回波信號，經(jīng)水平定位，只要有一側(cè)定位在焊縫中靠探頭的一側(cè)，則該信號應判定為缺欠波。在對油氣管道焊縫作超聲波探傷時，還應注意對管道的形狀作觀察。即使是兩根同規(guī)格的管子對接，由于種種原因，在同一處焊縫兩側(cè)的管子橢圓度和壁厚也不一定相同。為了準確判傷，區(qū)別示波屏上的信號是幾何反射

10、波還是缺欠波，要注意管子的外錯口情況，必要時還應對兩側(cè)管壁測厚。為了探測縱向缺欠，條文中提出了兩種掃查方法：鋸齒形掃查和矩形掃查。這是對焊縫做初探的一般掃查方法。鋸齒形掃查適合于直徑較大的管道，例如直徑大于219的管道。對于直徑較小的管道，宜采用矩形掃查法。由于油氣管道的材質(zhì)一般為低碳鋼，在焊接中很少產(chǎn)生橫向缺欠，例如橫向裂紋。同時，探頭是在焊縫上作沿焊縫方向掃查移動，而在小直徑管道上作這種掃查時，聲束的傳播路徑較為復雜。為此，對于橫向缺欠的探測掃查方法本標準未予列入。22.6對反射波幅位于或超過定量線的缺欠以及判定為根部未焊透的缺欠，應確定其位置、最大反射波所在區(qū)域和缺欠指示長度。本條規(guī)定了

11、被檢出的缺欠若符合下列條件時，在報告上應予以記載：（1）缺欠最高波幅不低于定量線；（2）缺欠被判定為焊縫根部未焊透。記錄的內(nèi)容為：最高缺欠波幅度值；缺欠在焊縫中的位置，以及缺欠指示長度。所記錄的數(shù)值誤差為：波幅測定誤差2dB；缺欠位置以及指示長度測定誤差1。為此，在檢測工藝上應保證所記錄的數(shù)值的準確性。22.7缺欠最大反射波幅與定量線SL的dB差，記為SLdB。22.8缺欠位置以獲得最大反射波的位置表示，根據(jù)相應的探頭位置和反射波在熒光屏上的位置確定，在焊縫周向分度點為起點，沿介質(zhì)流出方向投影，順時針進行標記。深度標記是以缺欠最大反射波的深度值表示。本條規(guī)定了第22.6條所要求記錄的三項內(nèi)容的具體記錄方法。（1）對缺欠波幅的記錄對根部位焊透以外的缺欠，為了缺欠最大反射波幅與定量線SL的dB差，記為SLdB；對判定為根部未焊透的缺欠，為了便于按第23章的要求予以評定，可以記為缺欠的最大反射波幅與SRB試塊的人工矩形槽反射波峰值點的dB差，寫作SLSRBdB；（2）對缺欠位置的記錄以所獲得的最大反射波確定缺欠位置；缺欠在焊縫上的相對位置，在焊縫的投影圖上標注，投影方向與管道內(nèi)介質(zhì)流動的方向一致，起點為焊縫的周向分度點，一般沿順時針方向?qū)⑵胶肝恢玫钠瘘c定為掃查“0”點。缺欠在焊縫截面上的位置以埋藏深度表示。22.9當缺欠反射波只有一個高點，且