超聲檢測(cè)技術(shù)

1、超聲檢測(cè)技術(shù)22.1檢測(cè)前檢測(cè)人員應(yīng)了解被檢管道的材質(zhì)、厚度、曲率、組對(duì)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(cè)儀的特點(diǎn)是從儀器的熒光屏上只能直接得到兩個(gè)信息：缺欠的回波波高（波形）和聲波的傳播時(shí)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(cè)的部件中的位置。所以在檢測(cè)中，檢測(cè)人員除結(jié)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(guān)情況，根據(jù)所掌握的超聲波檢測(cè)理論知識(shí)和已有的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，才能對(duì)被檢工件作出較為正確的判斷。條文中規(guī)定：在檢測(cè)前檢測(cè)人員應(yīng)了解被檢管線的材質(zhì)、厚度、曲率、組對(duì)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(cè)人員為了作出準(zhǔn)確的判斷，而必須了解甚至掌握的重要信息，也是超聲檢測(cè)工作中必不可少的一部分。否則，如果檢測(cè)人員在工作前不了解被檢管道的壁厚和曲率，既無(wú)法選擇探頭和試塊，也無(wú)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(cè)。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(cè)面。在對(duì)油氣管道焊縫作超聲波檢測(cè)時(shí)，應(yīng)該分別在焊縫的兩側(cè)各做一次探測(cè)。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(duì)管道對(duì)接環(huán)焊縫作檢測(cè)時(shí)，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(jìn)行掃查，才能對(duì)缺欠信號(hào)或內(nèi)壁表面的幾何反射波作出鑒別。例如，當(dāng)有錯(cuò)邊存在時(shí)，焊縫內(nèi)表面可能具有良好的反射條件，從回波信號(hào)可以確定反射點(diǎn)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(cè)時(shí)，由于沒有反射條件，就沒有反射信號(hào)。而對(duì)于根部未焊透，由于從焊縫兩側(cè)探測(cè)都具有良好的反射條件，因而均有強(qiáng)烈的反射信號(hào)。從兩側(cè)對(duì)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(cuò)邊與未焊透及其波形又例如，當(dāng)焊縫的內(nèi)表面存在焊瘤時(shí)，在檢測(cè)中一般也會(huì)出現(xiàn)較強(qiáng)的反射信號(hào)。其反射信號(hào)的波形、動(dòng)態(tài)波形常與根部未焊透、裂紋、內(nèi)凹差不多，反射點(diǎn)

4、均在焊縫根部附近。主要區(qū)別是：從兩側(cè)探測(cè)時(shí)，反射點(diǎn)都能判定在焊縫中遠(yuǎn)離探頭的一側(cè)，聲程著落點(diǎn)互相交叉。如圖023所示。l1、l2分別表示從兩側(cè)探測(cè)時(shí)測(cè)定的反射點(diǎn)的水平距離；L表示探頭在兩側(cè)探測(cè)時(shí)入射點(diǎn)間的距離。l1+l2L圖023 根部焊瘤的反射特點(diǎn)（3）對(duì)焊縫中的缺欠性質(zhì)的判定，往往需要對(duì)從兩側(cè)探測(cè)到的缺欠波形以及確定的缺欠位置進(jìn)行比較、分析，才能得到比較可靠的結(jié)論。例如，對(duì)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(cè)，一側(cè)的反射波明顯地高于另一側(cè)的反射波。且反射點(diǎn)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(diǎn)又例如，對(duì)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(duì)這三種缺欠進(jìn)行探測(cè)時(shí)，從兩側(cè)定的同一缺欠的二個(gè)反射點(diǎn)的距離l是不一樣的。對(duì)于裂紋，l=0，對(duì)于根部未焊透，l約為管道對(duì)口間隙寬度，大約12左右；對(duì)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(diǎn)見圖025。圖025 內(nèi)凹的反射波特點(diǎn)可見在對(duì)管道焊縫作超聲探傷時(shí)，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(cè)中，應(yīng)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(cè)靈敏度應(yīng)不低于評(píng)定線靈敏度。條文中的“檢測(cè)靈敏度應(yīng)不低于評(píng)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(dāng)采用直射波、一次反射波或二次反射波對(duì)焊縫進(jìn)行分段探測(cè)時(shí)，則應(yīng)按該段范圍內(nèi)的評(píng)定線相應(yīng)波高作為搜索靈敏度，即檢測(cè)靈敏度。22.4掃查速度不大于150mm/s，相鄰兩次探頭移動(dòng)間隔至少有探頭寬度10%的重疊。超聲檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)人員必須對(duì)儀器顯示的回波信號(hào)作仔細(xì)的觀察和分析，所以屏上的波形應(yīng)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(cè)時(shí)，探頭移動(dòng)的掃查速度不能太快。本標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)間隔至少有探頭寬度10%的重疊”，其目的是為了對(duì)掃查區(qū)域作充分掃查，不漏檢。22.5 為探測(cè)縱向缺欠，探頭應(yīng)垂直焊縫中心線做矩形掃查或鋸齒形掃查，探頭前后移動(dòng)范圍應(yīng)保證能掃查全部焊縫截面及熱影響區(qū)。本條敘述中實(shí)質(zhì)上暗含在對(duì)焊縫作初探時(shí)如何掃查及確認(rèn)缺欠？現(xiàn)對(duì)其作如下解釋：對(duì)于波高低于評(píng)定線的反射波信號(hào)，本標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為可以不予考慮。這是因?yàn)檫@些小信號(hào)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(duì)于坡口未熔合、裂紋類平面狀缺欠，當(dāng)聲束與缺欠平面大致平行時(shí)，回波信號(hào)可能很小，也不超過評(píng)定線，但是當(dāng)聲束從另一個(gè)方向入射，與缺欠平面大致垂

8、直時(shí)，回波信號(hào)就會(huì)很高。對(duì)于這種缺欠信號(hào)就應(yīng)予認(rèn)真注意分析、評(píng)定。另外，當(dāng)回波信號(hào)判定為是由根部未焊透產(chǎn)生時(shí)，雖然信號(hào)較小，高度低于評(píng)定線，仍測(cè)定缺欠指示長(zhǎng)度予以評(píng)定。下列方法可以作為判定回波信號(hào)是否為缺欠波的參考：（1）按超聲束中線考慮如回波信號(hào)出現(xiàn)在示波屏一次標(biāo)記點(diǎn)前，則為缺欠信號(hào)；如回波為一次或二次反射波，且判定前一次波未進(jìn)入焊縫，則該信號(hào)可能為缺欠信號(hào)；如判定前一次波已進(jìn)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(cè)都發(fā)現(xiàn)反射波信號(hào)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(gè)缺欠。如果從兩側(cè)作水平定位，反射點(diǎn)位置

9、分別都在遠(yuǎn)離探頭的一側(cè)，則所發(fā)現(xiàn)的反射波為幾何反射信號(hào)。（3）僅在焊縫一側(cè)探測(cè)發(fā)現(xiàn)反射波信號(hào)，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(hào)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(cè)，在示波屏的三次（或一次）標(biāo)記上都出現(xiàn)回波信號(hào)，且水平位置均在同一位置，則應(yīng)判為缺欠。（5）在示波屏的二次標(biāo)記點(diǎn)上出現(xiàn)的回波信號(hào)，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(hào)應(yīng)判定為缺欠波。在對(duì)油氣管道焊縫作超聲波探傷時(shí)，還應(yīng)注意對(duì)管道的形狀作觀察。即使是兩根同規(guī)格的管子對(duì)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(zhǔn)確判傷，區(qū)別示波屏上的信號(hào)是幾何反射

10、波還是缺欠波，要注意管子的外錯(cuò)口情況，必要時(shí)還應(yīng)對(duì)兩側(cè)管壁測(cè)厚。為了探測(cè)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(duì)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(duì)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(shí)，探頭是在焊縫上作沿焊縫方向掃查移動(dòng)，而在小直徑管道上作這種掃查時(shí)，聲束的傳播路徑較為復(fù)雜。為此，對(duì)于橫向缺欠的探測(cè)掃查方法本標(biāo)準(zhǔn)未予列入。22.6對(duì)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(yīng)確定其位置、最大反射波所在區(qū)域和缺欠指示長(zhǎng)度。本條規(guī)定了

11、被檢出的缺欠若符合下列條件時(shí)，在報(bào)告上應(yīng)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(zhǎng)度。所記錄的數(shù)值誤差為：波幅測(cè)定誤差2dB；缺欠位置以及指示長(zhǎng)度測(cè)定誤差1。為此，在檢測(cè)工藝上應(yīng)保證所記錄的數(shù)值的準(zhǔn)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(yīng)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(diǎn)為起點(diǎn)，沿介質(zhì)流出方向投影，順時(shí)針進(jìn)行標(biāo)記。深度標(biāo)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(xiàng)內(nèi)容的具體記錄方法。（1）對(duì)缺欠波幅的記錄對(duì)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(duì)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(píng)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(diǎn)的dB差，寫作SLSRBdB；（2）對(duì)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(duì)位置，在焊縫的投影圖上標(biāo)注，投影方向與管道內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)的方向一致，起點(diǎn)為焊縫的周向分度點(diǎn)，一般沿順時(shí)針方向?qū)⑵胶肝恢玫钠瘘c(diǎn)定為掃查“0”點(diǎn)。缺欠在焊縫截面上的位置以埋藏深度表示。22.9當(dāng)缺欠反射波只有一個(gè)高點(diǎn)，且