不等厚薄壁筒對接焊縫缺陷的無損檢測

不等厚薄壁筒對接焊縫缺陷的無損檢測

在設(shè)計中，需要將兩個不同厚度的薄木截面焊接。由于不同焊接因素的影響，焊接過程中可能會在焊接區(qū)域出現(xiàn)各種焊接缺陷。因此，焊接后，有必要確定焊接區(qū)域的焊接缺陷，并進(jìn)行定位、定量和定位。對于大批量生產(chǎn)的焊接件,這種檢測需要在線自動完成。1焊縫的結(jié)構(gòu)和組織在不等厚薄壁筒對接焊縫進(jìn)行自動檢測探傷中,該焊縫結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下:(1)筒體的壁厚較小,通常為1.6mm,而筒底焊接區(qū)厚度為2.6mm;(2)焊縫為不等厚對焊,筒底向左方厚度逐漸增大,幾何形狀復(fù)雜,焊道外側(cè)表面粗糙,殘留明顯的車削刀紋。(3)筒體和筒底以及焊道金屬的化學(xué)成分不同。常見的焊縫缺陷有氣孔,夾渣,裂紋,未焊透,焊偏等形式,其中未焊透和裂紋是焊縫中危險性缺陷,它們大多與基體表面呈垂直狀態(tài)形成。文中的目的就是要解決這種不等厚薄壁筒對焊缺陷的無損檢測技術(shù),進(jìn)而利用這種技術(shù)探討鋼質(zhì)藥筒焊縫缺陷在線檢測問題。2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析2.1傾斜面初始點(diǎn)距風(fēng)速的影響為驗(yàn)證理論分析結(jié)果,分別用厚度30mm和50mm的碳鋼板制作兩組試塊進(jìn)行試驗(yàn),每組四塊試樣,加工成傾角分別為10°,12°,14°和16°。按照上述方法進(jìn)行試驗(yàn),在每塊試樣上測定兩個點(diǎn),不同試塊上兩測試點(diǎn)距傾斜面起始點(diǎn)的距離相同,試驗(yàn)結(jié)果見表1。表1可見,隨著試塊厚度的增加,測試誤差逐漸減小;同一組試塊,隨著試塊傾斜面角度的增加,測試誤差逐漸減小。其原因主要是隨著試塊厚度和傾斜面角度的增加,減小了近場區(qū)內(nèi)反射對最高反射波定位的影響及人為因素的影響。測試過程中影響準(zhǔn)確性的因素主要有:(1)發(fā)射探頭K值和前沿的測試精度。(2)接收探頭接收到的最大反射回波確定的準(zhǔn)確性。(3)聲程大小的影響。為提高測量精度,測量發(fā)射探頭的K值和前沿時,應(yīng)盡可能在靠近傾斜面起始位置進(jìn)行測定,以減小近場區(qū)對反射波位置定位的影響。3誤差分析表1理論計算與實(shí)際測量間存在一定誤差,原因主要有以下幾個方面:3.1最高波定位時誤差有些缺陷是有一定體積與形狀的,某一方向與波束垂直,波峰最高時并不一定代表缺陷在焊縫中的最深深度,所以以最高波定位時,往往存在一定誤差,但誤差不太大,而且通常在焊工返修時都能排除。例如本試驗(yàn)中編號為4b總長1mm的未熔合缺陷,與坡口有一定角度,且超聲波主聲束呈圓錐狀,此時要根據(jù)聲束分辨出1mm的深度太難,加上人眼的分辨力影響,所以只能得到一個最高波峰值。3.2人員的經(jīng)驗(yàn)由于儀器和使用量具的精度,以及操作人員的經(jīng)驗(yàn)存在一定差異,不可能與理論計算的數(shù)據(jù)達(dá)到100%吻合。但從數(shù)據(jù)來看,誤差值均較小,可忽略不計。4反射體波形的識別超聲波檢測在焊接接頭中檢出缺陷后,缺陷的性質(zhì)不能直接得出,必須結(jié)合缺陷的位置、檢出波的波形、焊接工藝等因素進(jìn)行綜合判斷。對于檢測中發(fā)現(xiàn)的反射體波形,首先應(yīng)判斷是缺陷反射波或是偽缺陷波。反射波前沿出現(xiàn)在一次波聲程內(nèi)可初步判斷為缺陷波,若反射波前沿出現(xiàn)在一次波聲程處,在確定不存在錯口的情況下,根據(jù)探頭前沿至反射體的水平距離來判斷:如果反射體位于焊縫中心或靠近探頭側(cè)的焊縫及熱影響區(qū)內(nèi),則初步判定為缺陷,其余情況均為偽缺陷。4.1外來波波的初始判定當(dāng)使用二次波探傷時,如反射波位于一次波聲程和二次波聲程之間,則測量探頭前沿至反射體的水平距離,若聲束二次波在管子內(nèi)壁上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)在焊縫外位于探頭一側(cè),反射體位于焊縫或熱影響區(qū)內(nèi),則該反射體初步判定為缺陷。4.2偽缺陷波的處理除以上各方法初步判定為缺陷波的反射波外,其余各種情況的反射波均可作為偽缺陷波處理。另外因管線焊接的特殊性,以下幾種特殊情況產(chǎn)生的偽缺陷波較為常見,分析如下:4.2.1反射波聲程的判斷焊接時,當(dāng)根部余高過大或成形不規(guī)則時,易形成與未焊透根部缺陷相似的反射波形,判斷方法為:(1)根部成形不良的反射波的聲程要略微大于一次波標(biāo)記點(diǎn),而根部缺陷的反射波聲程在一次波標(biāo)記點(diǎn)內(nèi);(2)根部成形不良的反射波水平定位在偏離焊縫中心線遠(yuǎn)離探頭一側(cè),而根部缺陷的反射波水平定位在焊縫中心線上或靠近探頭一側(cè)。4.2.2錯邊反射波測定野外管道焊接時因管子本身橢圓度及對口的問題,錯口存在較多,判斷方法為:(1)當(dāng)錯口出現(xiàn)且聲束和錯邊方位合適就會出現(xiàn)錯邊反射波,此時應(yīng)從焊縫另一側(cè)進(jìn)行探測,由于聲束與錯邊方位不合適,將不會有反射信號;(2)錯口處多數(shù)除產(chǎn)生橫波反射外,還可能因余高的存在而產(chǎn)生變型縱波,既顯示為山字波,此時可用沾有耦合劑的手指拍打相應(yīng)的余高處,則山字波的后面兩個波將跳動,即可確認(rèn)為錯口引起的反射波