CN106053601B - 一种检测铁素体中厚壁管对接焊缝根部未焊透的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种检测铁素体中厚壁管对接焊缝根部未焊透的方法，属于超声波探伤无损检测领域。该检测方法包括首先利用横波高频斜探头对未焊透反射波进行定性分析，随后对缺陷水平定位处焊缝余高进行打磨抛光至母材同一水平面，最后通过高频纵波直探头对根部未焊透进行定性、定量分析确定。本产品实现了对铁素体中厚壁管对接焊缝根部未焊透的精确判断，同时对铁素体中厚板、压力容器等根部未焊透也可以参照使用。

Description

一种检测铁素体中厚壁管对接焊缝根部未焊透的方法

技术领域

本发明是一种检测铁素体中厚壁管对接焊缝根部未焊透的方法，属于超声波探伤无损检测领域。

背景技术

随着近十年来国民经济的快速增长，电力、石油化工等行业发展异常迅速。铁素体中厚壁管道广泛应用于电力、石油化工等行业，大多用来输送高温、高压、易燃、易爆、剧毒和有腐蚀的介质。火电厂铁素体中厚壁管现场对接焊缝一般采取TIG焊打底，SMAW焊盖面，单面焊接双面成型的焊接方法。现场管道由于安装工期紧，作业环境差等原因导致现场安装焊缝是管道质量最难控制的薄弱部位。现场焊缝常见的质量缺陷有裂纹、未焊透、夹渣、气孔和未融合等，其中焊缝根部未焊透一直是焊缝检测难点，最容易造成漏判、误判。未焊透引起的应力集中可能成为裂纹源，所引起的危害比强度下降严重的多，是造成焊缝破坏的重要原因。例如，2015年漳州石化PX项目爆炸事故经专家分析，一致认为引起爆炸的重要原因就是焊缝存在根部未焊透现象，导致管道从最薄弱的焊缝处开裂。

目前安装或者在役现场管道焊缝一般难用射线进行探伤，并且射线探伤对中厚壁管道缺陷灵敏度以和定位等都存在困难。TOFD检测相对于A型超声波检测要直观且能确定缺陷的高度，但焊缝两侧必须有能放下扫查支架的空间，同时对管道焊缝上下表面附近存在检测盲区，无法对焊缝的根部未焊透进行有效的判定。因此现场安装焊缝的无损质量检测工作，仍然以使用便携式A型脉冲手工超声波检测作为主要检测方法。

虽然A型超声波探伤已经发展多年，但是对于焊缝根部未焊透，缺少简单明了偏于操作的判别程序。目前现有文献技术资料对根部缺陷判断做出了较大贡献，但是在部分焊缝只能进行单面检测时，同时考虑到根部未焊透造成的端角反射和焊缝焊瘤造成波形反射变化，都会在较大程度上影响检测技术人员对于根部未焊透的判定，从而造成漏判、误判。因此，一种简单准确判断根部未焊透的超声波检测方法就显得非常有必要。

中国发明专利申请公开号“103901097A”公开了一种铁磁性薄壁管根部未焊透的检测方法，具体为：制作对比试块，利用与被检工具材质、磁特性相同的材质制作三个对比试块，并根据情况选择合适的对比试块；采用选定对比试块对直流电磁轭仪器进行灵敏度校验，选择合适的设备；然后对焊缝表面处理并确定磁化次数；最后，检测时两磁极连线与焊缝保持垂直，采用超声波检测方法判定是否为焊缝中间缺陷，若判定为根部未焊透缺陷，进而对被检焊缝根部未焊透缺陷进行评定；对发现的不允许缺陷进行挖补处理。该技术方案需要对比三个试块，且实际操作繁琐，主要检测对象为薄壁管，并不能完全应用于本领域。

发明内容

本发明目的在于提供一种简单、准确检测铁素体中厚壁管根部未焊透的方法，可适应现场检测条件下的单面单侧检测受环境影响小，同时消除了检测人员技术水平因素对焊缝根部未焊透检测带来的影响，有效地解决了现有技术条件下超声波检测铁素体中厚壁管道焊缝根部未焊透易漏判、误判的问题。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种检测铁素体中厚壁管对接焊缝根部未焊透的方法，包括基于数字式超声波检测仪，及其高频横波斜探头和高频纵波直探头，其特征在于，检测步骤如下：

（1）调校好高频横波斜探头，通过高频横波斜探头找到根部焊缝超标部位的最大反射信号；

（2）对超标处最大反射信号进行水平方向、垂直深度定位，并记录检测数据，水平距离L1，垂直深度H1，探头至焊缝中心距离L0；

（3）对超标信号反射处缺陷定位后，磨平焊缝余高；

（4）调校好高频纵波直探头，在焊缝余高磨平处用高频纵波直探头前后左右移动找到缺陷反射波，得出缺陷的深度H2；

（5）用高频纵波直探头在焊缝熔合线靠近探头侧一定距离处进行母材壁厚移动测量，并记录结果H0；

作为优选，用高频横波斜探头在单侧找出底部超标缺陷反射最高波，当最高缺陷反射波水平距离L1＞L0，H1＞H0即可排除反射波为未焊透反射。

作为优选，当L1＜L0，H1＞H0或者L1＞L0，H1＜H0，占时不做定性继续分析。

作为优选，步骤（4）、（5）后缺陷未焊透处高度H=（H0-H2）。

作为优选，用高频纵波直探头在缺陷水平位置焊缝余高磨平位置处检测获得稳定的缺陷反射波深度H2，此时H2＜H0，即可判定此缺陷反射波为根部未焊透反射引起的；若H2＞H0，即可判定此处反射波为根部焊瘤引起的；若H2≈H0，且横波斜探头检测时，波脚较宽，探头平移时，反射波连续出现，波幅有变化，探头转动时，波峰有上下错位的现象，即可判定为根部裂纹引起的端角反射。

本发明的铁素体中厚壁管根部未焊透的检测方法，包括首先利用横波高频斜探头对未焊透反射波进行定性分析，随后对缺陷水平定位处焊缝余高进行打磨抛光至母材同一水平面，最后通过高频纵波直探头对根部未焊透进行定性、定量分析确定。

本发明的一种超声波检测铁素体中厚壁管根部未焊透的方法，对缺陷的判定过程：1.利用横波斜探头对反射波进行定位分析，暂不做定性定量分析，因为考虑端角反射、焊瘤焊角反射、仪器调试准确情况、人员技术水平等因素，仅依靠高频横波斜探头对缺陷进行定性和定量分析存在较大难度；2.对缺陷水平定位处焊缝余高进行打磨抛光至母材同一水平面，用纵波直探头进行检测，若H2＞H0时，判断为焊瘤；若H2＜H0，可根据相差数值情况准确判断焊缝根部未焊透严重程度。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：该检测方法是在便携式A型脉冲手工超声波检测基础上，在高频横波斜探头、纵波直探头反射波原理的基础上，优化实际检测流程，通过高频横波斜探头对缺陷反射波进行定位，重点利用高频纵波直探头对根部缺陷进行定性、定量分析，通过此检测方法可使具备一定检测技术的操作人员能够准确的判定出焊缝根部未焊透，从而避免漏判、误判。实现了对铁素体中厚壁管对接焊缝根部未焊透的精确判断，同时对铁素体中厚板、压力容器等根部未焊透也可以参照使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是高频横波斜探头主声束击中未焊透顶角处反射法探伤示意图。

图2是高频横波斜探头主声束击中未焊透端角处反射法探伤示意图。

图3是高频纵波直探头主声束击中未焊透处反射法探伤示意图。

图4是高频纵波直探头主声束击中焊缝母材反射法探伤示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例：

本实施例的检测方法需要一台基于数字超声波检测仪，采用高频横波斜探头和高频纵波直探头，对现场安装或者在役对接环焊缝单面焊双面成型，只能进行单面检测时候对根部未焊透进行的定性、定量检测，具体步骤如下：

（1）根据标准要求调校好高频横波斜探头灵敏度参数；用高频横波斜探头找到根部焊缝超标部位的最大反射信号；

（2）用合格的钢板尺对超标处最大反射信号进行水平方向、垂直深度定位，并记录检测数据，水平距离L1，垂直深度H1，探头至焊缝中心距离L0；

（3）对超标信号反射处缺陷定位后用角向磨光机磨平焊缝余高；

（4）调校好高频纵波直探头，在焊缝余高磨平处用高频纵波直探头前后左右移动找到缺陷反射波，记录好波形图和反射波相关参数，得出缺陷的深度H2；

（5）用高频纵波直探头在焊缝熔合线靠近探头侧一定距离处进行母材壁厚移动测量（测量时候要考虑焊缝余高磨平、内壁坡口等因素带来的影响），并记录结果H0。

原理说明：铁素体中厚壁管道焊缝中的未焊透多为根部未焊透，检测时常有较强的端角发射，其回波起波速度较快，反应强烈，单一规则，探头沿着焊道平移时波形较稳定，波高变化不显著，一般在焊缝的双侧扫查都能发现且反射回波幅度大致相同，回波水平距离靠近焊缝中心偏探头侧。目前资料认为常规根部未焊透目标的最高回波所对应的深度要比所检测的母材壁厚要浅一点，这经常成为判断是否是未焊透的依据之一，如图1所示，此时仪器显示的记录数值（H1＜H0，L1＞L0）。但是实际情况要复杂的多，据反复的理论和实践研究表明，超声波检测未焊透的反射回波大致分为以下几种情况：1.当未焊透的的深度＜1mm时，超声波检测较难获得稳定的的较高波幅值的端角反射回波，漏检此类缺陷的概率较大；2.当未焊透深度≥1mm时，超声波检测较容易获得稳定高波幅值的端角反射回波，目标所显示的回波深度比母材的壁厚大1~5mm，如图2所示，此时仪器显示的记录数值（H1’＞H0，L1’＜L0）；3.当未焊透焊角过渡不圆滑时，焊角会对声束起会聚作用造成反射，如图1所示，此时超声波检测的最高回波所对应的（H1＜H0，L1＞L0）；4.当在特定条件下显示屏上可能出现焊角回波或由波型转换而产生的“山”字型反射回波。在现场检测实施过程中，利用高频横波斜探头对根部未焊透进行检测时，出现的反射波情况相对较复杂，准确判断较困难，容易造成漏判、误判。

综上所述，仅利用高频横波斜探头检测铁素体中厚壁管道对接焊缝根部未焊透对检测人员技术水平要求较高，且容易造成漏判、误判，因此为了更好检测管道对接焊缝根部未焊透缺陷，需复合利用高频横波斜探头与高频纵波直探头。首先，调试仪器（利用与被检测铁素体管道声学性能相近材料做超声波检测仪器调试试块，试块厚度需近似等于待检测管壁厚度）；其次，将根部信号超标水平定位处焊缝余高打磨至母材同一平面，消除焊缝余高对检测带来的影响；然后用直探头分别测出未焊透缺陷处的深度H2和母材厚度H0，如图3、图4所示。现场铁素体中厚壁管道焊接大都采用单面焊双面成型的焊接方法（即TIG氩弧焊打底+SMAW手工焊盖面），焊接前常对管道内壁加工坡口，保证管道焊缝两侧母材壁厚一致消除错口，因此在使用高频纵波直探头时检测的H0厚度为焊缝处内壁车坡口处的厚度，非管道实际壁厚。最后，根据数据H2＞H0即可判定为焊瘤，H2＜H0可判定为未焊透，未焊透的深度可根据记录数据H0-H2进行计算。

Claims (4)

1.一种检测铁素体中厚壁管对接焊缝根部未焊透的方法，包括基于数字式超声波检测仪，及其高频横波斜探头和高频纵波直探头，其特征在于，用高频纵波直探头在缺陷水平位置焊缝余高磨平位置处检测获得稳定的缺陷反射波深度H2，此时H2＜H0，即可判定此缺陷反射波为根部未焊透反射引起的；若H2＞H0，即可判定此处反射波为根部焊瘤引起的；若H2≈H0，且横波斜探头检测时，波脚较宽，探头平移时，反射波连续出现，波幅有变化，探头转动时，波峰开叉有上下错位的现象，即可判定为根部裂纹引起的端角反射，具体检测步骤如下：

（1）调校好高频横波斜探头，通过高频横波斜探头找到根部焊缝超标部位的最大反射信号；

（2）对超标处最大反射信号进行水平方向、垂直深度定位，并记录检测数据，水平距离L1，垂直深度H1，探头至焊缝中心距离L0；

（3）对超标信号反射处缺陷定位后，磨平焊缝余高；

（4）调校好高频纵波直探头，在焊缝余高磨平处用高频纵波直探头前后左右移动找到缺陷反射波，得出缺陷的深度H2；

（5）用高频纵波直探头在焊缝熔合线靠近探头侧一定距离处进行母材壁厚移动测量，并记录结果H0。

2.根据权利要求1所述的检测铁素体中厚壁管对接焊缝根部未焊透的方法，其特征在于：用高频横波斜探头在单侧找出底部超标缺陷反射最高波，当最高缺陷反射波水平距离L1＞L0，H1＞H0即可排除反射波为未焊透反射。

3.根据权利要求1或2所述的检测铁素体中厚壁管对接焊缝根部未焊透的方法，其特征在于：当L1＜L0，H1＞H0或者L1＞L0，H1＜H0，暂时不做定性继续分析。

4.根据权利要求1所述的检测铁素体中厚壁管对接焊缝根部未焊透的方法，其特征在于：步骤（4）、（5）后缺陷未焊透处高度H=（H0-H2）。