印余輝 張軍 馬友金 曾小陸

摘 要：在中小徑薄壁鋼管對(duì)接焊縫超聲波檢測(cè)中，因其壁薄、徑小，對(duì)其缺陷一直難以定位、定量，對(duì)缺陷性質(zhì)難以判斷，本文通過(guò)對(duì)超聲波探頭、試塊的改進(jìn)，以及對(duì)缺陷信號(hào)的分析總結(jié)，使得超聲波能夠行之有效的檢測(cè)薄壁鋼管對(duì)接焊縫。

關(guān)鍵詞：薄壁鋼管 超聲波檢測(cè) 缺陷分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TH21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）12（b）-0030-02

在現(xiàn)代建筑工程中，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)因其結(jié)構(gòu)新穎，受力合理，自重輕、用鋼量低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于大型體育場(chǎng)館、展覽中心、影劇院、商場(chǎng)、航站樓、候車(chē)廳、工廠車(chē)間、倉(cāng)庫(kù)、電視塔等。中小徑薄壁鋼管超聲波檢測(cè)具有其特性：探傷面是曲面，壁薄，上下壁及焊縫表面易產(chǎn)生幾何反射，造成偽缺陷信號(hào)引起誤判，因而與一般容器焊縫和對(duì)接焊縫超聲波探傷相比具有一定難度，本文通過(guò)工程人員大量實(shí)驗(yàn)并結(jié)合鋼網(wǎng)架薄壁鋼管檢測(cè)工程實(shí)際，介紹了高頻、大K值、短前沿用于中小徑薄壁鋼管對(duì)接焊縫超聲波探傷取得的較好效果的做法。

1 探測(cè)條件選擇

1.1 透聲楔塊

檢測(cè)面與探頭靴之間的間隙g不應(yīng)大于0.5mm，見(jiàn)圖1。

對(duì)于中小徑薄壁鋼管對(duì)接焊縫，上述要求可得：g=。

如果間隙g值大于0.5mm，則探頭底面應(yīng)修磨和俞曲面吻合，但通常在修磨時(shí)宜出現(xiàn)晶片與凹面軸及軸向偏離現(xiàn)象，如圖2所示，兩者均導(dǎo)致信號(hào)偏離，容易造成缺陷誤判。

1.2 壓電晶片尺寸

在中小管徑薄壁鋼管中，為了減少探測(cè)時(shí)上下管壁的幾何反射回波，要求超聲波的指向性好，半擴(kuò)散角小，但同時(shí)也應(yīng)使得近場(chǎng)區(qū)不能太大。

為了能獲得檢測(cè)時(shí)良好的耦合性能，探頭楔塊底面通常需要加工成特定曲面，探頭晶片邊緣聲束會(huì)產(chǎn)生散射，晶片尺寸越大，散射越嚴(yán)重，而且如果晶片裝偏，會(huì)使散射更加嚴(yán)重，但是增加探頭晶片尺寸并減小波長(zhǎng)，近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度N增加，為提高定位準(zhǔn)確，分辨缺陷回波，還應(yīng)克服近場(chǎng)干涉的影響，建議采用晶片邊長(zhǎng)在5～8mm為宜。

1.3 探頭前沿和K值

我們利用回波聲壓Pa與入射聲壓p之比稱(chēng)為端角反射率，用T表示，制作出鋼與空氣截面上鋼的端角反射率曲線（見(jiàn)圖3），根據(jù)曲線可知當(dāng)34°

2 制作距離—波幅曲線（DAC）

距離—波幅曲線（DAC）曲線通常由評(píng)定線、定量線、判廢線組成，但在薄壁鋼管對(duì)接焊縫超聲波探傷由于管壁薄（4～8mm），沒(méi)必要把DAC曲線劃分成評(píng)定線、定量線、判廢三條線，而僅需繪制出DAC母線就可以了，以檢測(cè)Ф60mm×6mm薄壁鋼管為例，我們制作出的試塊來(lái)制作DAC曲線，如圖5所示。

當(dāng)被測(cè)管子壁厚在4～8mm時(shí)，DAC曲線可按圖6繪制。

（1）將探頭放在選好的試塊上，用直射法探測(cè)深度4mmФ2的橫通孔。

（2）找出該孔的最高回波，利用“自動(dòng)增益”80%按鈕，將該點(diǎn)作為第一個(gè)記錄點(diǎn)，然后再用直射法探測(cè)深度6mmФ2的橫通孔，找出該點(diǎn)的最高回波，作為第二個(gè)記錄點(diǎn)，利用一次反射法探測(cè)深度4mmФ2的橫通孔作為第三個(gè)記錄點(diǎn)，以此3個(gè)點(diǎn)生成DAC曲線。

3 補(bǔ)償量測(cè)量

3.1 試塊

制作與被探管道的材質(zhì)、規(guī)格及表面粗糙度相同的試塊（見(jiàn)圖7）。

在試塊上鉆Ф2mm×40mm橫孔，距內(nèi)壁t/2。

3.2 測(cè)量方法

以所用的儀器和探頭在所用試塊上測(cè)繪出距離—波幅曲線，相同的儀器和探頭，在相同的起始靈敏度條件下探測(cè)試塊上Ф2mm×40mm橫孔，直射波探下孔，或采用一次波探測(cè)該孔。

4 缺陷判定

4.1 根部未焊透

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，從焊縫兩側(cè)均有強(qiáng)烈的反射信號(hào)，水平定位均在焊縫中心線上，且處于根部上（見(jiàn)圖8）。

4.2 錯(cuò)邊

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)可確定反射點(diǎn)在焊縫中心線上，且位置在焊縫底部，但從焊縫另一側(cè)探測(cè)時(shí)，就沒(méi)有反射信號(hào)（見(jiàn)圖9）。

4.3 坡口未熔合

當(dāng)存在坡口未熔合時(shí)，往往在產(chǎn)生未熔合坡口面焊縫的另一側(cè)用直射法能探測(cè)到一個(gè)尖銳回波，一次反射法往往不產(chǎn)生缺陷回波或者很低，坡口面這一側(cè)往往是一次反射法能產(chǎn)生一個(gè)尖銳回波，直射法往往不產(chǎn)生回波或者很低，但測(cè)量其水平位置往往在同一位置（見(jiàn)圖10）。

4.4 根部焊瘤

當(dāng)焊縫的內(nèi)表面存在焊瘤時(shí)，在探傷的一側(cè)會(huì)出現(xiàn)比較尖銳的反射回波，與根部未焊透差不多，反射點(diǎn)都在焊縫根部，但其最主要的區(qū)別是從兩側(cè)探測(cè)時(shí)，反射點(diǎn)都能判斷在焊縫中遠(yuǎn)離探頭一側(cè)（見(jiàn)圖11）。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，超聲波檢測(cè)中小徑薄壁鋼管對(duì)接焊縫，通過(guò)一系列措施的控制，能夠行之有效的檢測(cè)薄壁鋼管對(duì)接焊縫，當(dāng)然也包括檢測(cè)工作者經(jīng)驗(yàn)的積累。

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