吉宏林， 孫光祥

(南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司， 南通 226005)

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射線檢測(cè)和超聲檢測(cè)對(duì)焊縫內(nèi)同一缺陷檢測(cè)的結(jié)論差異

吉宏林， 孫光祥

(南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司， 南通 226005)

對(duì)平板對(duì)接焊縫內(nèi)同一缺陷用射線和超聲分別進(jìn)行檢測(cè)，并依據(jù)其各自的船舶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CB/T 3558-2011和CB/T 3559-2011,對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了評(píng)級(jí)。結(jié)果表明,兩種無(wú)損檢測(cè)方法對(duì)焊縫內(nèi)同一缺陷的檢測(cè)結(jié)論存在較大差異。

射線檢測(cè)； 超聲檢測(cè)； 對(duì)比

船體焊縫射線檢測(cè)(RT)的成本高于超聲波檢測(cè)(UT)，但船級(jí)社規(guī)范規(guī)定RT為船體焊縫的主要檢測(cè)方法。為了降低消耗、改進(jìn)質(zhì)量和提高經(jīng)濟(jì)效益，筆者所在公司QC小組認(rèn)為,在焊縫RT前先進(jìn)行UT可提高RT的檢測(cè)合格率，此方法受到了重視并在現(xiàn)場(chǎng)采用。但是經(jīng)過(guò)一段時(shí)期的試行，發(fā)現(xiàn)RT前先進(jìn)行UT并未明顯提高RT的合格率，未達(dá)到QC小組的期望值。

經(jīng)分析認(rèn)為,有以下兩方面原因：① RT和UT對(duì)焊縫內(nèi)同一缺陷檢出能力的差異。RT對(duì)體積型缺陷檢出率高；對(duì)面積型缺陷，其擴(kuò)展方向與射線束一致時(shí)檢出率高。UT對(duì)面積型缺陷，尤其缺陷面較大且較粗糙或缺陷面與超聲束垂直時(shí),檢出率高。② RT和UT對(duì)焊縫缺陷評(píng)級(jí)規(guī)則本身的差異。

筆者采用船舶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CB/T 3558-2011《船舶鋼焊縫射線檢測(cè)工藝和質(zhì)量分級(jí)》和 CB/T 3559-2011《船舶鋼焊縫超聲波檢測(cè)工藝和質(zhì)量分級(jí)》對(duì)檢出的缺陷進(jìn)行評(píng)級(jí)，以分析兩種檢測(cè)方法對(duì)焊縫內(nèi)同一缺陷檢測(cè)的結(jié)論差異。

1　試驗(yàn)對(duì)象、檢測(cè)儀器和技術(shù)等級(jí)

1.1試驗(yàn)對(duì)象

對(duì)母材厚度為16 mm的鋼對(duì)接焊縫進(jìn)行試驗(yàn)。采用的焊接工藝是:藥芯焊絲，CO2氣體保護(hù)，X型坡口雙面焊。

1.2檢測(cè)儀器和技術(shù)等級(jí)

RT檢測(cè)儀器選用XXG-3005射線機(jī)。采用CB/T 3558-2011 B級(jí)檢測(cè)技術(shù)。使用AGFA C7膠片，檢測(cè)焦距600 mm，電壓200 kV，曝光時(shí)間2.5 min。

UT檢測(cè)儀器為PXUT-350+型超聲儀。采用CB/T 3559-2011 B級(jí)檢測(cè)技術(shù)。選用5P8×12K2斜探頭，采用直射法和一次反射法在焊縫單面雙側(cè)檢測(cè)。

2　檢測(cè)結(jié)果與分析

對(duì)同一焊縫缺陷分別采用RT和UT進(jìn)行檢測(cè)，并依據(jù)其各自的船舶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)級(jí),以探討檢測(cè)結(jié)論存在的差異。

2.1單個(gè)圓形缺陷

焊縫內(nèi)同一圓形缺陷的RT底片和UT最高波如圖1所示。

圖1　某圓形缺陷的RT底片和UT最高波

由圖1(a)可見(jiàn),RT底片中顯示此圓形缺陷的長(zhǎng)徑為11 mm，大于T/2。根據(jù)CB/T 3558-2011標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定，此焊縫質(zhì)量評(píng)為Ⅴ級(jí)，等級(jí)最低。

圖1(b)所示此圓形缺陷的UT最高波為二次波，在 Ⅱ 區(qū)，缺陷深度為9 mm。用6 dB法測(cè)長(zhǎng)，指示長(zhǎng)度為8 mm，根據(jù)CB/T 3559-2011標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定，此焊縫質(zhì)量評(píng)為 Ⅰ 級(jí)，等級(jí)最高。

UT檢測(cè)時(shí)，缺陷要評(píng)為 Ⅴ 級(jí)，應(yīng)在以下兩種情況下：一是最高波在 Ⅱ 區(qū)，指示長(zhǎng)度較長(zhǎng);二是最高波在Ⅲ區(qū)。缺陷最高波在哪個(gè)區(qū)域，與缺陷的大小、表面光滑程度和表面相對(duì)于入射波的角度有關(guān)。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，最高波在 Ⅱ 區(qū)，缺陷指示長(zhǎng)度要超過(guò)20 mm才評(píng)為Ⅴ級(jí)。

CB/T 3559-2011中的DAC曲線是由φ3 mm×40 mm的橫通孔制作而成的。假設(shè)缺陷是球形，缺陷的直徑要達(dá)到某一值,其反射波才能與φ3 mm×40 mm的橫通孔同高。對(duì)圖1所示的缺陷，其聲程是51 mm，經(jīng)計(jì)算，缺陷當(dāng)量直徑要達(dá)到17 mm，其最高波才能達(dá)到Ⅲ區(qū)，才評(píng)為Ⅴ級(jí)。

2.2未焊透缺陷

焊縫內(nèi)同一未焊透缺陷的RT底片和UT最高波如圖2所示。

圖2(a)中RT底片顯示的缺陷呈現(xiàn)一定寬度的直線帶，判定為未焊透，長(zhǎng)度65 mm。根據(jù)CB/T 3558-2011標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定，此焊縫質(zhì)量評(píng)為Ⅴ級(jí)，等級(jí)最低。

圖2(b)中缺陷的最高波為一次波，在Ⅰ區(qū)，缺陷深度為8 mm。用絕對(duì)靈敏度法測(cè)長(zhǎng)，指示長(zhǎng)度為4 mm，根據(jù)CB/T 3559-2011判定，此焊縫質(zhì)量評(píng)為Ⅰ級(jí)，等級(jí)最高。

圖2　某未焊透缺陷的RT底片和UT最高波

對(duì)長(zhǎng)達(dá)65 mm的未焊透用UT進(jìn)行檢測(cè)，只有一小段區(qū)域的反射波高于評(píng)定線，探傷人員很容易將它評(píng)為Ⅰ級(jí)，非危害性缺陷。

常規(guī)超聲檢測(cè)對(duì)缺陷定性是比較困難的，但經(jīng)驗(yàn)豐富的探傷人員可以找到未焊透反射波的一些規(guī)律。用絕對(duì)靈敏度法測(cè)長(zhǎng)時(shí)，測(cè)到的缺陷長(zhǎng)度只有4 mm，但繼續(xù)左右移動(dòng)探頭，在同一深度處仍然存在反射回波，只是反射回波低于評(píng)定線，見(jiàn)圖3(a)。當(dāng)反射回波低到如圖3(b)所示時(shí)結(jié)束測(cè)長(zhǎng)，可得到同RT底片觀察到的未焊透長(zhǎng)度。

圖3　絕對(duì)靈敏度法測(cè)長(zhǎng)時(shí)測(cè)得的未焊透的波形示例

對(duì)X型坡口雙面焊，在焊縫中部同一深度出現(xiàn)有一定延伸長(zhǎng)度的較低反射波，是未焊透的反射波。聲波在未焊透的表面類(lèi)似鏡面反射，采用單斜探頭進(jìn)行檢測(cè)時(shí)很容易漏檢。

2.3縱向裂紋1

裂紋在試板上做出：在X型坡口的試板中心制作兩處長(zhǎng)20 mm的定位焊，用液壓機(jī)對(duì)定位焊施壓，使之出現(xiàn)縱向裂紋。采用適當(dāng)?shù)暮附泳€能量對(duì)試板進(jìn)行焊接，使預(yù)制的兩處縱向裂紋保留在焊縫內(nèi)。

焊縫內(nèi)縱向裂紋1的RT底片和UT最高波見(jiàn)圖4。

圖4　縱向裂紋1的RT底片和UT最高波

如圖4(a)所示,RT底片中顯示的缺陷細(xì)長(zhǎng)，有尖端，判定為裂紋，長(zhǎng)度10 mm。根據(jù)CB/T 3558-2011進(jìn)行評(píng)定，此焊縫質(zhì)量評(píng)為Ⅴ級(jí)，等級(jí)最低。

如圖4(b)所示,此缺陷最高波為二次波，出現(xiàn)在Ⅲ區(qū)，缺陷深度為8 mm。根據(jù)CB/T 3559-2011進(jìn)行評(píng)定，此焊縫質(zhì)量評(píng)為Ⅴ級(jí)，等級(jí)最低。

對(duì)于縱向裂紋，其擴(kuò)展方向與射線束一致，RT對(duì)其應(yīng)有較高的檢出率。橫向裂紋檢出率與檢測(cè)角有關(guān)，此處不作討論。采用單斜探頭檢測(cè)焊縫縱向裂紋，聲束并不與反射面垂直從而得到了較高反射波，說(shuō)明裂紋的反射面不光滑。如果很光滑，單斜探頭可能接收不到回波。

2.4縱向裂紋2

焊縫內(nèi)縱向裂紋2的RT底片和UT最高波見(jiàn)圖5。

如圖5(a)所示,RT底片中沒(méi)有任何缺陷顯示。根據(jù)CB/T 3558-2011進(jìn)行評(píng)定，此焊縫質(zhì)量評(píng)為Ⅰ級(jí)，等級(jí)最高。

如圖5(b)所示,此缺陷最高波為一次波且在Ⅲ區(qū)，深度為12 mm。根據(jù)CB/T 3558-2011進(jìn)行評(píng)定，此焊縫質(zhì)量評(píng)為Ⅴ級(jí)，等級(jí)最低。

圖5　縱向裂紋2的RT底片和UT最高波

對(duì)于縱向裂紋2 ，采用RT沒(méi)有檢測(cè)出來(lái)，分析認(rèn)為該裂紋的開(kāi)口度或高度非常小，B級(jí)檢測(cè)技術(shù)無(wú)法檢出，但采用更高級(jí)別的檢測(cè)技術(shù)是可以檢出的。

3　結(jié)論

(1) 對(duì)單個(gè)圓形缺陷，RT對(duì)檢測(cè)結(jié)果的評(píng)定比UT嚴(yán)。在進(jìn)行UT時(shí)，示波屏上出現(xiàn)的回波即使較低，比如低于評(píng)定線，檢測(cè)人員也應(yīng)該小心，如果放過(guò)的話，在隨后的RT中也可能被判定為超標(biāo)缺陷。

(2) 對(duì)于未焊透，RT對(duì)檢測(cè)結(jié)果的評(píng)定比UT嚴(yán)。對(duì)X型坡口雙面焊，在焊縫中部同一深度出現(xiàn)有一定延伸長(zhǎng)度的較低反射波，是未焊透的反射波，UT容易出現(xiàn)漏檢。

(3) 對(duì)于縱向裂紋，RT應(yīng)有較高的檢出率，但受B級(jí)檢測(cè)技術(shù)的限制，對(duì)于開(kāi)口度和高度小到一定程度的縱向裂紋，RT檢測(cè)不出來(lái)。但同樣采用B級(jí)檢測(cè)技術(shù)，UT可以得到較高的反射波。

The Conclusion Differences in Radiographic Test and Ultrasonic Test of the Same Weld Flaws

JI Hong-lin， SUN Guang-xiang

(Nantong COSCO KHI Ship Engineering Co., Ltd., Nantong 226005, China)

In this paper, the same flaws in butt weld are tested using radiographic test and ultrasonic test, and the quality classifications are made according to ship standards CB/T 3558-2011 & CB/T 3559-2011. The results show that conclusions for the same weld flaws may exhibit big differences while using the two nondestructive test methods.

Radiographic test; Ultrasonic test; Contrast

2015-01-21

吉宏林(1982-)，男，工程師，碩士，主要從事船舶無(wú)損檢測(cè)與焊接工作。

10.11973/wsjc201510016

TG115.28

A

1000-6656(2015)10-0069-03