小径管对接焊缝超声波检测中的问题分析

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1、第33卷第9期华电技术Vol_33No．92011年9月HuadianTechnologySep．2011小径管对接焊缝超声波检测中的问题分析余道国(机械工业第六设计研究院，河南郑州450007)摘要：介绍了在小径管超声波检测现场遇到的一些技术难题，针对探头折射角、试块、检测补偿量和缺陷判定等问题进行了研究和分析，指出了在小径管超声波探伤过程中应注意的问题。关键词：小径管；超声波检测；折射角；试块；补偿量中图分类号：TG156．96：TK223．11文献标志码：B文章编号：1674—1951(2011J0

2、9—0034—04入射角O／增大到一定程度时，横波扩射角=90。，0引言这时，在第2介质(钢)中即无纵波也无横波，而在火力发电厂锅炉受热面所用管径小(32～89第2介质表面形成表面波，实际探伤中由于声束扩mm)且管壁薄(4．0—12．0mm)的管子，通常被称为散，当接近9O。时，就已有表面波产生，形成较强小径管。对于小径管对接焊缝的检测，可以采用超的干扰。所以，选择大角度探头时应考虑产生表面声波和射线2种方法进行检测，2种方法各有优劣。波的影响，角度不宜过大，由此计算出聚枫透声楔块射线检测的优点是对体积型

3、缺陷(如气孔和夹的第2临界角Ot。和半扩散角。sil1sXCIJ1．杂缺陷)的检测灵敏度较高，定位、定量较准确。其．sin90。×2250lI盯∞m—一∞m—～缺点是对裂纹缺陷不敏感、检验周期长、对人体有UJ．，V害、材料消耗高、设备体积及质量较大、对透照场地44．15。．要求较高等。⋯rcsin⋯csin⋯csin=超声波检测对面积型缺陷(如未熔合和裂纹)6．18。(b的单位为mm)。十分敏感，但由于管壁太薄，曲率较大，探测时超声显然，大K值探头扩散波束会在钢管表面产生波从管子外壁进入，使声束扩散，返射

4、率低，降低了表面波。由于小径管超声波探伤是以一次波和二次检出率。由于壁薄焊缝余高、宽度的影响较大，为使一波做整个断面扫查，在保证一次波扫查根部和近根次声束扫查到焊缝下部，需用大K值探头，这样，部焊缝断面中心线1／4壁厚以下的断面的前提下，将会造成声场的畸变，出现各种特异现象，给缺陷的K值可适当减小，以减少表面波的强度以及对横波定位造成较大困难。探伤的干扰。探头值的选择见表1。1关于探头折射角随深度发生改变的问题表1探头值的选择由于小径管具有管径小、曲率大、管壁薄的特点，再加上焊缝余高有一定宽度，使用一次波

5、和二次波探伤，探头的选择最为关键。通过分析不同K值的探头波程一波幅高度包横波探伤中探头角度的选择主要取决于声程的络线的特征，说明了探头值越大，探头的包络线范围、检验的厚度和所用的波次。受工件内外表面粗越平缓而不尖锐。在采取大K值探头探伤时，需要糙度和曲率的影响，为减小声能的损失，以一次波、二对每个反射波做细微的观察和推敲；在对缺陷的当次波探伤为宜。对于小径管焊缝探伤，考虑到焊缝余量和位置测定时，要防止出现较大的误差。由于横波是纵波斜入射在界面上发生了波型转高宽对探头移动范围的限制，需选择较大角度的探头，以

6、使声扫查整个焊缝断面。根据折射定律表达为换而得到的，故声场发生了畸变，它与纵波声场相比sino~Lsis有其特殊性，而且更加复杂。对于小径薄壁管焊缝CLl—Cs2。探伤而言，选用大K值探头，可使纵波入射角处于由于探头楔块声速Cu<钢中横渡声速C，当第2临界角的附近。受扩散波束的影响，其上半扩散角的部分声束由纵波转变为表面波，使得横波收稿日期：2011—03—30；修回日期：2011—04—21声场的声压分布也发生了复杂的变化，造成了用不第9期余道国：小径管对接焊缝超声波检测中的问题分析·35·同深度的孔测

7、得的折射角略有不同。其结果见样，将外表面打磨光滑(与试块的粗糙度相当)、用表2。砂布将外表面稍加打磨(与实际探伤时情况相似)、表2不同深度的孔对应的探头K值对内表面不打磨和内表面光滑等4种状况进行实测，实测数据见表3。表34种状况下的实测数据显然，随着孔深的增加和折射角减小，为了确保定位的准确性，一定要在与被探管子壁厚接近的孔测定折射角。注：表中数据为3次测量仪器读数的平均值；所谓内、外表2关于试块的问题面不光滑，指用砂布稍加打磨。小径管焊缝探伤必须采用专用试块，试块设计在实际探伤过程中，管子内、外表面都

8、处于不光既能满足探头及仪器性能的测试要求，又能满足各滑状态，所以，就工件表面粗糙度补偿量而言，一次种不同曲率半径管子探伤灵敏度调整的要求。为了波探伤以2dB、二次波探伤以4dB为宜。确定二次波探伤曲率对声能的损耗量以及根部缺陷3．2小径管曲率折、散射补偿的当量大小，还应设计专用对比试块。将探头置于DL一1试块的A面，探测L孔最国内多家研究机构对小径管焊缝探伤试块进行强反射波，调到满幅的60％记录哀减器的读数，在了多年的研究，试