鋼管單面焊焊縫超聲波探傷反射回波分析

柳長勝

摘 要：在對(duì)鋼管單面焊對(duì)接焊縫進(jìn)行超聲波檢測的過程中，會(huì)出現(xiàn)多種反射回波。本文通過對(duì)超聲波檢測過程中出現(xiàn)的各種反射回波形成原因及其靜態(tài)波形和動(dòng)態(tài)波形的特點(diǎn)進(jìn)行分析，并采用X射線透照方法進(jìn)行對(duì)比，論證了對(duì)反射回波分析的可行性和重要性，從而可以有效避免對(duì)反射回波的誤判。

關(guān)鍵詞：單面焊 焊縫 缺陷 反射回波

中圖分類號(hào)：TG441.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）04（c）-0244-02

超聲波探傷是發(fā)現(xiàn)焊縫內(nèi)部缺陷的有效方法，由于A型脈沖反射法超聲波探傷是利用超聲波在異質(zhì)界面發(fā)反射、折射和波型轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)，在檢驗(yàn)過程中就不可避免地會(huì)出現(xiàn)非缺陷引起的反射回波。發(fā)電廠的管道大多處在高溫、高壓的惡劣環(huán)境下，研究管道焊縫缺陷的超聲波檢測，對(duì)檢測過程中出現(xiàn)的反射回波，進(jìn)行正確判斷，防止因誤判造成不必要的返修具有重要意義。

1 檢驗(yàn)技術(shù)條件

采用PXUT350B+全數(shù)字超聲波探傷儀，2.5PK2斜探頭，晶片尺寸13×13。實(shí)際檢測用的探頭寬度為20 mm，W2/4=100 mm，被檢測的管道的規(guī)格分別為φ273×25、φ273×20和φ219×18，因此R≤W2/4。用于調(diào)整檢測靈敏度的試塊可以采用CSK-ⅢA，檢測靈敏度φ1×6-9dB。為了保證耦合效果，采用甘油作為耦合劑。

2 檢測結(jié)果

共計(jì)對(duì)發(fā)電廠的單面焊雙面成形的20道管道對(duì)接焊縫進(jìn)行超聲波檢測，其中12道焊縫檢測中發(fā)現(xiàn)了反射回波，反射波幅較高，測量的指示長度較長。取其中的6個(gè)典型回波列于表1。

3 波形分析

從管道外側(cè)進(jìn)行單面單側(cè)檢驗(yàn)，增加了對(duì)反射回波產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析。同時(shí)對(duì)產(chǎn)生典型反射回波的部位進(jìn)行了X射線透照，并截取了部分X射線膠片。通過對(duì)反射回波的靜態(tài)波形和動(dòng)態(tài)波形的分析，我們認(rèn)為反射回波是由以下幾種原因引起的。

3.1 未焊透缺陷引起的反射回波

未焊透有較規(guī)則的鈍邊，探測時(shí)有很強(qiáng)的端角反射波，這種反射波位于一次波的前邊，探頭前后移動(dòng)時(shí)，波形較穩(wěn)定，轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)探頭時(shí)，波形消失較快，水平移動(dòng)探頭波幅變化不大。如圖1所示，坡口的鈍邊高度為2 mm，反射回波的深度指示應(yīng)為≤T-δ，約23 mm左右。在對(duì)高壓車間24#機(jī)減溫減壓蒸汽調(diào)節(jié)門對(duì)接焊縫進(jìn)行檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)整條焊縫根部均有深度指示為 22.78mm的反射回波，該回波具有前述的特點(diǎn)，我們分析認(rèn)為是未焊透缺陷引起的。X射線透照膠片顯示焊縫中間有基本連續(xù)的黑線，為未焊透的影像，見圖2。

3.2 密集缺陷引起的回波

密集缺陷（多數(shù)情況下為密集氣孔和夾渣）為一簇反射波，其波幅隨著氣孔、夾渣的大小、密集程度的不同而變化，當(dāng)探頭作轉(zhuǎn)角掃查時(shí)，會(huì)出現(xiàn)此起彼伏的現(xiàn)象。探頭平行焊縫移動(dòng)時(shí)，缺陷的反射波形有起伏變化。環(huán)繞掃查時(shí)，反射波有多個(gè)波峰。高壓車間24#爐主蒸汽管道12#對(duì)接焊縫進(jìn)行檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)的深度顯示為17.25的反射回波具有上述特點(diǎn)。X射線透照膠片顯示焊縫中有一個(gè)氣孔和多個(gè)點(diǎn)狀?yuàn)A渣，見圖3。

3.3 焊縫輪廓產(chǎn)生的反射回波

當(dāng)焊縫表面與超聲波的軸線聲束近似垂直時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反射回波。該回波在一次波的后面。由于背面焊縫高低不一致，深度指示有一點(diǎn)變化，有的位置回波會(huì)消失，左右移動(dòng)時(shí)反射波峰變化很小，其包絡(luò)波形比較圓滑。在對(duì)高壓車間24#爐主蒸汽管道2#對(duì)接焊縫進(jìn)行檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)的深度顯示為18.52的反射回波具有上述特點(diǎn)，X射線透照膠片顯示焊縫根部沒有未焊透等缺陷，見圖4。

3.4 錯(cuò)邊引起的回波

鋼管與閥門厚度存在偏差，鋼管的橢圓度與閥門的橢圓度不一致等，管道焊接接頭錯(cuò)口的現(xiàn)象就有可能發(fā)生，檢測時(shí)產(chǎn)生較強(qiáng)的反射回波。錯(cuò)口面的凹凸不確定性，反射波的波峰上有小峰，探頭左右移動(dòng)時(shí)波幅的高度變化不大包絡(luò)波形范圍較寬，波形比較單一、變化不復(fù)雜。焊縫兩側(cè)根部母材厚度差>2 mm，在一次波后面出現(xiàn)反射回波。高壓車間6#給水出口門對(duì)接焊縫在檢測過程中發(fā)現(xiàn)的指示長度120 mm，深度顯示16.12的反射回波具有以上得點(diǎn)。X射線透照膠片顯示靠近閥門側(cè)黑度較小，說明較厚，而管道側(cè)黑度較大，說明較薄。焊縫中沒有缺陷，見圖5。

3.5 內(nèi)凹反射波

內(nèi)凹主要出現(xiàn)在水平固定焊口的仰焊或仰焊爬坡部位，內(nèi)凹是一個(gè)近似圓弧型的曲面，對(duì)于聲束入射的界面它是一個(gè)凸面，反射波是發(fā)散的，它與其它尺寸相近、埋藏深度相同的缺陷反射波相比，反射波較低，波形位置出現(xiàn)在根部一次波位置前一點(diǎn)。其反射波的深度顯示值一般略小于母材厚度，內(nèi)凹反射波在焊縫兩側(cè)探測，水平距離定位落點(diǎn)有一定間距，定位點(diǎn)不相互交叉，其包絡(luò)波形比較圓滑。高壓車間23#爐主蒸汽管4#對(duì)接焊縫在檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)的深度顯示 18.45 mm，指示長度170 mm，波幅SL+5 dB的反射回波具有上述特點(diǎn)。X射線透照膠片顯示焊縫根部存在凹陷，見圖6。

3.6 探頭下擴(kuò)散聲束產(chǎn)生的回波

探頭中發(fā)出的超聲波是擴(kuò)散的，當(dāng)下擴(kuò)散聲束與背面焊縫表面接近垂直時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的反射回波。如圖6所示，有機(jī)玻璃中的縱波傾斜入射到鋼表面，折射的橫波的上、下半擴(kuò)散角是不同的。我們?cè)诖酥饕治鲇?jì)算下半擴(kuò)散角。

縱波在有機(jī)玻璃中的半擴(kuò)散角為：

θ11°

超聲波主聲束在有機(jī)玻璃與鋼的界面的入射角為：

α

超聲波下擴(kuò)散聲束在有機(jī)玻璃與鋼的界面的入射角為：

α2=α-θ11=49.28°-4.79°=44.49°

超聲波下擴(kuò)散聲束在鋼中的折射角為：

β2

對(duì)于厚度為20mm的鋼管，擴(kuò)散聲束在鋼中的聲程為：

L=

由于超聲波探傷儀是按探頭軸線聲束最大回波調(diào)節(jié)的，當(dāng)下擴(kuò)散聲束AB（與聲程L對(duì)應(yīng)）與背面焊縫表面垂直時(shí)，反射回波被探頭接收，儀器的深度顯示值應(yīng)為35.53÷2=17.77mm，我們會(huì)認(rèn)為是軸線聲束AC的反射回波。該回波在距背面2 mm左右的在焊縫熔合線附近，由于焊縫表面凸凹不平，由于背面焊縫高低不一致，平行于焊縫移動(dòng)探頭，深度顯示值會(huì)有變化，有的位置回波會(huì)消失，其包絡(luò)波形比較圓滑，反射波幅不高。這種回波經(jīng)常會(huì)被誤判為未熔合缺陷產(chǎn)生的反射波。高壓車間24#爐主蒸汽管道6#對(duì)接焊縫在檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)的深度顯示18.13 mm，指示長度130 mm，波幅SL+7dB的反射回波，具有上述特點(diǎn)。X射線透照膠片顯示焊縫中間根部焊縫較高，沒有未熔合等缺陷，見圖8。

4 結(jié)論

采用缺陷波形識(shí)別與分析方法，對(duì)反射回波的靜態(tài)波形和動(dòng)態(tài)波形進(jìn)行綜合分析判斷。可以比較準(zhǔn)確的判斷大徑管焊口根部的缺陷類型。

焊縫根部出現(xiàn)的反射波很多，單憑缺陷波的某些特征來判定其性質(zhì)是比較片面的，還必須在探測前了解焊接接頭坡口型式、焊接工藝、方法特點(diǎn)、熱處理狀態(tài)等，加以綜合分析判定。

對(duì)不能準(zhǔn)確判定是否為缺陷回波的反射回波，可以采用更換探頭，變更不同的K值得辦法進(jìn)行檢測、以便進(jìn)一步分析、判斷。

對(duì)不能準(zhǔn)確判定的反射回波，應(yīng)采用X射線透照等方法對(duì)缺陷進(jìn)行確認(rèn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 超聲檢測.中國特種設(shè)備檢驗(yàn)協(xié)會(huì)組織編寫.

[2] JB/T4730-2005.承壓設(shè)備無損檢測.

[3] DL/T820-2002.管道焊接接頭超聲波檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)程.endprint

摘 要：在對(duì)鋼管單面焊對(duì)接焊縫進(jìn)行超聲波檢測的過程中，會(huì)出現(xiàn)多種反射回波。本文通過對(duì)超聲波檢測過程中出現(xiàn)的各種反射回波形成原因及其靜態(tài)波形和動(dòng)態(tài)波形的特點(diǎn)進(jìn)行分析，并采用X射線透照方法進(jìn)行對(duì)比，論證了對(duì)反射回波分析的可行性和重要性，從而可以有效避免對(duì)反射回波的誤判。

關(guān)鍵詞：單面焊 焊縫 缺陷 反射回波

中圖分類號(hào)：TG441.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）04（c）-0244-02

超聲波探傷是發(fā)現(xiàn)焊縫內(nèi)部缺陷的有效方法，由于A型脈沖反射法超聲波探傷是利用超聲波在異質(zhì)界面發(fā)反射、折射和波型轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)，在檢驗(yàn)過程中就不可避免地會(huì)出現(xiàn)非缺陷引起的反射回波。發(fā)電廠的管道大多處在高溫、高壓的惡劣環(huán)境下，研究管道焊縫缺陷的超聲波檢測，對(duì)檢測過程中出現(xiàn)的反射回波，進(jìn)行正確判斷，防止因誤判造成不必要的返修具有重要意義。

1 檢驗(yàn)技術(shù)條件

采用PXUT350B+全數(shù)字超聲波探傷儀，2.5PK2斜探頭，晶片尺寸13×13。實(shí)際檢測用的探頭寬度為20 mm，W2/4=100 mm，被檢測的管道的規(guī)格分別為φ273×25、φ273×20和φ219×18，因此R≤W2/4。用于調(diào)整檢測靈敏度的試塊可以采用CSK-ⅢA，檢測靈敏度φ1×6-9dB。為了保證耦合效果，采用甘油作為耦合劑。

2 檢測結(jié)果

共計(jì)對(duì)發(fā)電廠的單面焊雙面成形的20道管道對(duì)接焊縫進(jìn)行超聲波檢測，其中12道焊縫檢測中發(fā)現(xiàn)了反射回波，反射波幅較高，測量的指示長度較長。取其中的6個(gè)典型回波列于表1。

3 波形分析

從管道外側(cè)進(jìn)行單面單側(cè)檢驗(yàn)，增加了對(duì)反射回波產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析。同時(shí)對(duì)產(chǎn)生典型反射回波的部位進(jìn)行了X射線透照，并截取了部分X射線膠片。通過對(duì)反射回波的靜態(tài)波形和動(dòng)態(tài)波形的分析，我們認(rèn)為反射回波是由以下幾種原因引起的。

3.1 未焊透缺陷引起的反射回波

未焊透有較規(guī)則的鈍邊，探測時(shí)有很強(qiáng)的端角反射波，這種反射波位于一次波的前邊，探頭前后移動(dòng)時(shí)，波形較穩(wěn)定，轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)探頭時(shí)，波形消失較快，水平移動(dòng)探頭波幅變化不大。如圖1所示，坡口的鈍邊高度為2 mm，反射回波的深度指示應(yīng)為≤T-δ，約23 mm左右。在對(duì)高壓車間24#機(jī)減溫減壓蒸汽調(diào)節(jié)門對(duì)接焊縫進(jìn)行檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)整條焊縫根部均有深度指示為 22.78mm的反射回波，該回波具有前述的特點(diǎn)，我們分析認(rèn)為是未焊透缺陷引起的。X射線透照膠片顯示焊縫中間有基本連續(xù)的黑線，為未焊透的影像，見圖2。

3.2 密集缺陷引起的回波

密集缺陷（多數(shù)情況下為密集氣孔和夾渣）為一簇反射波，其波幅隨著氣孔、夾渣的大小、密集程度的不同而變化，當(dāng)探頭作轉(zhuǎn)角掃查時(shí)，會(huì)出現(xiàn)此起彼伏的現(xiàn)象。探頭平行焊縫移動(dòng)時(shí)，缺陷的反射波形有起伏變化。環(huán)繞掃查時(shí)，反射波有多個(gè)波峰。高壓車間24#爐主蒸汽管道12#對(duì)接焊縫進(jìn)行檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)的深度顯示為17.25的反射回波具有上述特點(diǎn)。X射線透照膠片顯示焊縫中有一個(gè)氣孔和多個(gè)點(diǎn)狀?yuàn)A渣，見圖3。

3.3 焊縫輪廓產(chǎn)生的反射回波

當(dāng)焊縫表面與超聲波的軸線聲束近似垂直時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反射回波。該回波在一次波的后面。由于背面焊縫高低不一致，深度指示有一點(diǎn)變化，有的位置回波會(huì)消失，左右移動(dòng)時(shí)反射波峰變化很小，其包絡(luò)波形比較圓滑。在對(duì)高壓車間24#爐主蒸汽管道2#對(duì)接焊縫進(jìn)行檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)的深度顯示為18.52的反射回波具有上述特點(diǎn)，X射線透照膠片顯示焊縫根部沒有未焊透等缺陷，見圖4。

3.4 錯(cuò)邊引起的回波

鋼管與閥門厚度存在偏差，鋼管的橢圓度與閥門的橢圓度不一致等，管道焊接接頭錯(cuò)口的現(xiàn)象就有可能發(fā)生，檢測時(shí)產(chǎn)生較強(qiáng)的反射回波。錯(cuò)口面的凹凸不確定性，反射波的波峰上有小峰，探頭左右移動(dòng)時(shí)波幅的高度變化不大包絡(luò)波形范圍較寬，波形比較單一、變化不復(fù)雜。焊縫兩側(cè)根部母材厚度差>2 mm，在一次波后面出現(xiàn)反射回波。高壓車間6#給水出口門對(duì)接焊縫在檢測過程中發(fā)現(xiàn)的指示長度120 mm，深度顯示16.12的反射回波具有以上得點(diǎn)。X射線透照膠片顯示靠近閥門側(cè)黑度較小，說明較厚，而管道側(cè)黑度較大，說明較薄。焊縫中沒有缺陷，見圖5。

3.5 內(nèi)凹反射波

內(nèi)凹主要出現(xiàn)在水平固定焊口的仰焊或仰焊爬坡部位，內(nèi)凹是一個(gè)近似圓弧型的曲面，對(duì)于聲束入射的界面它是一個(gè)凸面，反射波是發(fā)散的，它與其它尺寸相近、埋藏深度相同的缺陷反射波相比，反射波較低，波形位置出現(xiàn)在根部一次波位置前一點(diǎn)。其反射波的深度顯示值一般略小于母材厚度，內(nèi)凹反射波在焊縫兩側(cè)探測，水平距離定位落點(diǎn)有一定間距，定位點(diǎn)不相互交叉，其包絡(luò)波形比較圓滑。高壓車間23#爐主蒸汽管4#對(duì)接焊縫在檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)的深度顯示 18.45 mm，指示長度170 mm，波幅SL+5 dB的反射回波具有上述特點(diǎn)。X射線透照膠片顯示焊縫根部存在凹陷，見圖6。

3.6 探頭下擴(kuò)散聲束產(chǎn)生的回波

探頭中發(fā)出的超聲波是擴(kuò)散的，當(dāng)下擴(kuò)散聲束與背面焊縫表面接近垂直時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的反射回波。如圖6所示，有機(jī)玻璃中的縱波傾斜入射到鋼表面，折射的橫波的上、下半擴(kuò)散角是不同的。我們?cè)诖酥饕治鲇?jì)算下半擴(kuò)散角。

縱波在有機(jī)玻璃中的半擴(kuò)散角為：

θ11°

超聲波主聲束在有機(jī)玻璃與鋼的界面的入射角為：

α

超聲波下擴(kuò)散聲束在有機(jī)玻璃與鋼的界面的入射角為：

α2=α-θ11=49.28°-4.79°=44.49°

超聲波下擴(kuò)散聲束在鋼中的折射角為：

β2

對(duì)于厚度為20mm的鋼管，擴(kuò)散聲束在鋼中的聲程為：

L=

由于超聲波探傷儀是按探頭軸線聲束最大回波調(diào)節(jié)的，當(dāng)下擴(kuò)散聲束AB（與聲程L對(duì)應(yīng)）與背面焊縫表面垂直時(shí)，反射回波被探頭接收，儀器的深度顯示值應(yīng)為35.53÷2=17.77mm，我們會(huì)認(rèn)為是軸線聲束AC的反射回波。該回波在距背面2 mm左右的在焊縫熔合線附近，由于焊縫表面凸凹不平，由于背面焊縫高低不一致，平行于焊縫移動(dòng)探頭，深度顯示值會(huì)有變化，有的位置回波會(huì)消失，其包絡(luò)波形比較圓滑，反射波幅不高。這種回波經(jīng)常會(huì)被誤判為未熔合缺陷產(chǎn)生的反射波。高壓車間24#爐主蒸汽管道6#對(duì)接焊縫在檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)的深度顯示18.13 mm，指示長度130 mm，波幅SL+7dB的反射回波，具有上述特點(diǎn)。X射線透照膠片顯示焊縫中間根部焊縫較高，沒有未熔合等缺陷，見圖8。

4 結(jié)論

采用缺陷波形識(shí)別與分析方法，對(duì)反射回波的靜態(tài)波形和動(dòng)態(tài)波形進(jìn)行綜合分析判斷?？梢员容^準(zhǔn)確的判斷大徑管焊口根部的缺陷類型。

焊縫根部出現(xiàn)的反射波很多，單憑缺陷波的某些特征來判定其性質(zhì)是比較片面的，還必須在探測前了解焊接接頭坡口型式、焊接工藝、方法特點(diǎn)、熱處理狀態(tài)等，加以綜合分析判定。

對(duì)不能準(zhǔn)確判定是否為缺陷回波的反射回波，可以采用更換探頭，變更不同的K值得辦法進(jìn)行檢測、以便進(jìn)一步分析、判斷。

對(duì)不能準(zhǔn)確判定的反射回波，應(yīng)采用X射線透照等方法對(duì)缺陷進(jìn)行確認(rèn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 超聲檢測.中國特種設(shè)備檢驗(yàn)協(xié)會(huì)組織編寫.

[2] JB/T4730-2005.承壓設(shè)備無損檢測.

[3] DL/T820-2002.管道焊接接頭超聲波檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)程.endprint

摘 要：在對(duì)鋼管單面焊對(duì)接焊縫進(jìn)行超聲波檢測的過程中，會(huì)出現(xiàn)多種反射回波。本文通過對(duì)超聲波檢測過程中出現(xiàn)的各種反射回波形成原因及其靜態(tài)波形和動(dòng)態(tài)波形的特點(diǎn)進(jìn)行分析，并采用X射線透照方法進(jìn)行對(duì)比，論證了對(duì)反射回波分析的可行性和重要性，從而可以有效避免對(duì)反射回波的誤判。

關(guān)鍵詞：單面焊 焊縫 缺陷 反射回波

中圖分類號(hào)：TG441.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）04（c）-0244-02

超聲波探傷是發(fā)現(xiàn)焊縫內(nèi)部缺陷的有效方法，由于A型脈沖反射法超聲波探傷是利用超聲波在異質(zhì)界面發(fā)反射、折射和波型轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)，在檢驗(yàn)過程中就不可避免地會(huì)出現(xiàn)非缺陷引起的反射回波。發(fā)電廠的管道大多處在高溫、高壓的惡劣環(huán)境下，研究管道焊縫缺陷的超聲波檢測，對(duì)檢測過程中出現(xiàn)的反射回波，進(jìn)行正確判斷，防止因誤判造成不必要的返修具有重要意義。

1 檢驗(yàn)技術(shù)條件

采用PXUT350B+全數(shù)字超聲波探傷儀，2.5PK2斜探頭，晶片尺寸13×13。實(shí)際檢測用的探頭寬度為20 mm，W2/4=100 mm，被檢測的管道的規(guī)格分別為φ273×25、φ273×20和φ219×18，因此R≤W2/4。用于調(diào)整檢測靈敏度的試塊可以采用CSK-ⅢA，檢測靈敏度φ1×6-9dB。為了保證耦合效果，采用甘油作為耦合劑。

2 檢測結(jié)果

共計(jì)對(duì)發(fā)電廠的單面焊雙面成形的20道管道對(duì)接焊縫進(jìn)行超聲波檢測，其中12道焊縫檢測中發(fā)現(xiàn)了反射回波，反射波幅較高，測量的指示長度較長。取其中的6個(gè)典型回波列于表1。

3 波形分析

從管道外側(cè)進(jìn)行單面單側(cè)檢驗(yàn)，增加了對(duì)反射回波產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析。同時(shí)對(duì)產(chǎn)生典型反射回波的部位進(jìn)行了X射線透照，并截取了部分X射線膠片。通過對(duì)反射回波的靜態(tài)波形和動(dòng)態(tài)波形的分析，我們認(rèn)為反射回波是由以下幾種原因引起的。

3.1 未焊透缺陷引起的反射回波

未焊透有較規(guī)則的鈍邊，探測時(shí)有很強(qiáng)的端角反射波，這種反射波位于一次波的前邊，探頭前后移動(dòng)時(shí)，波形較穩(wěn)定，轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)探頭時(shí)，波形消失較快，水平移動(dòng)探頭波幅變化不大。如圖1所示，坡口的鈍邊高度為2 mm，反射回波的深度指示應(yīng)為≤T-δ，約23 mm左右。在對(duì)高壓車間24#機(jī)減溫減壓蒸汽調(diào)節(jié)門對(duì)接焊縫進(jìn)行檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)整條焊縫根部均有深度指示為 22.78mm的反射回波，該回波具有前述的特點(diǎn)，我們分析認(rèn)為是未焊透缺陷引起的。X射線透照膠片顯示焊縫中間有基本連續(xù)的黑線，為未焊透的影像，見圖2。

3.2 密集缺陷引起的回波

密集缺陷（多數(shù)情況下為密集氣孔和夾渣）為一簇反射波，其波幅隨著氣孔、夾渣的大小、密集程度的不同而變化，當(dāng)探頭作轉(zhuǎn)角掃查時(shí)，會(huì)出現(xiàn)此起彼伏的現(xiàn)象。探頭平行焊縫移動(dòng)時(shí)，缺陷的反射波形有起伏變化。環(huán)繞掃查時(shí)，反射波有多個(gè)波峰。高壓車間24#爐主蒸汽管道12#對(duì)接焊縫進(jìn)行檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)的深度顯示為17.25的反射回波具有上述特點(diǎn)。X射線透照膠片顯示焊縫中有一個(gè)氣孔和多個(gè)點(diǎn)狀?yuàn)A渣，見圖3。

3.3 焊縫輪廓產(chǎn)生的反射回波

當(dāng)焊縫表面與超聲波的軸線聲束近似垂直時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反射回波。該回波在一次波的后面。由于背面焊縫高低不一致，深度指示有一點(diǎn)變化，有的位置回波會(huì)消失，左右移動(dòng)時(shí)反射波峰變化很小，其包絡(luò)波形比較圓滑。在對(duì)高壓車間24#爐主蒸汽管道2#對(duì)接焊縫進(jìn)行檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)的深度顯示為18.52的反射回波具有上述特點(diǎn)，X射線透照膠片顯示焊縫根部沒有未焊透等缺陷，見圖4。

3.4 錯(cuò)邊引起的回波

鋼管與閥門厚度存在偏差，鋼管的橢圓度與閥門的橢圓度不一致等，管道焊接接頭錯(cuò)口的現(xiàn)象就有可能發(fā)生，檢測時(shí)產(chǎn)生較強(qiáng)的反射回波。錯(cuò)口面的凹凸不確定性，反射波的波峰上有小峰，探頭左右移動(dòng)時(shí)波幅的高度變化不大包絡(luò)波形范圍較寬，波形比較單一、變化不復(fù)雜。焊縫兩側(cè)根部母材厚度差>2 mm，在一次波后面出現(xiàn)反射回波。高壓車間6#給水出口門對(duì)接焊縫在檢測過程中發(fā)現(xiàn)的指示長度120 mm，深度顯示16.12的反射回波具有以上得點(diǎn)。X射線透照膠片顯示靠近閥門側(cè)黑度較小，說明較厚，而管道側(cè)黑度較大，說明較薄。焊縫中沒有缺陷，見圖5。

3.5 內(nèi)凹反射波

內(nèi)凹主要出現(xiàn)在水平固定焊口的仰焊或仰焊爬坡部位，內(nèi)凹是一個(gè)近似圓弧型的曲面，對(duì)于聲束入射的界面它是一個(gè)凸面，反射波是發(fā)散的，它與其它尺寸相近、埋藏深度相同的缺陷反射波相比，反射波較低，波形位置出現(xiàn)在根部一次波位置前一點(diǎn)。其反射波的深度顯示值一般略小于母材厚度，內(nèi)凹反射波在焊縫兩側(cè)探測，水平距離定位落點(diǎn)有一定間距，定位點(diǎn)不相互交叉，其包絡(luò)波形比較圓滑。高壓車間23#爐主蒸汽管4#對(duì)接焊縫在檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)的深度顯示 18.45 mm，指示長度170 mm，波幅SL+5 dB的反射回波具有上述特點(diǎn)。X射線透照膠片顯示焊縫根部存在凹陷，見圖6。

3.6 探頭下擴(kuò)散聲束產(chǎn)生的回波

探頭中發(fā)出的超聲波是擴(kuò)散的，當(dāng)下擴(kuò)散聲束與背面焊縫表面接近垂直時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的反射回波。如圖6所示，有機(jī)玻璃中的縱波傾斜入射到鋼表面，折射的橫波的上、下半擴(kuò)散角是不同的。我們?cè)诖酥饕治鲇?jì)算下半擴(kuò)散角。

縱波在有機(jī)玻璃中的半擴(kuò)散角為：

θ11°

超聲波主聲束在有機(jī)玻璃與鋼的界面的入射角為：

α

超聲波下擴(kuò)散聲束在有機(jī)玻璃與鋼的界面的入射角為：

α2=α-θ11=49.28°-4.79°=44.49°

超聲波下擴(kuò)散聲束在鋼中的折射角為：

β2

對(duì)于厚度為20mm的鋼管，擴(kuò)散聲束在鋼中的聲程為：

L=

由于超聲波探傷儀是按探頭軸線聲束最大回波調(diào)節(jié)的，當(dāng)下擴(kuò)散聲束AB（與聲程L對(duì)應(yīng)）與背面焊縫表面垂直時(shí)，反射回波被探頭接收，儀器的深度顯示值應(yīng)為35.53÷2=17.77mm，我們會(huì)認(rèn)為是軸線聲束AC的反射回波。該回波在距背面2 mm左右的在焊縫熔合線附近，由于焊縫表面凸凹不平，由于背面焊縫高低不一致，平行于焊縫移動(dòng)探頭，深度顯示值會(huì)有變化，有的位置回波會(huì)消失，其包絡(luò)波形比較圓滑，反射波幅不高。這種回波經(jīng)常會(huì)被誤判為未熔合缺陷產(chǎn)生的反射波。高壓車間24#爐主蒸汽管道6#對(duì)接焊縫在檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)的深度顯示18.13 mm，指示長度130 mm，波幅SL+7dB的反射回波，具有上述特點(diǎn)。X射線透照膠片顯示焊縫中間根部焊縫較高，沒有未熔合等缺陷，見圖8。

4 結(jié)論

采用缺陷波形識(shí)別與分析方法，對(duì)反射回波的靜態(tài)波形和動(dòng)態(tài)波形進(jìn)行綜合分析判斷?？梢员容^準(zhǔn)確的判斷大徑管焊口根部的缺陷類型。

焊縫根部出現(xiàn)的反射波很多，單憑缺陷波的某些特征來判定其性質(zhì)是比較片面的，還必須在探測前了解焊接接頭坡口型式、焊接工藝、方法特點(diǎn)、熱處理狀態(tài)等，加以綜合分析判定。

對(duì)不能準(zhǔn)確判定是否為缺陷回波的反射回波，可以采用更換探頭，變更不同的K值得辦法進(jìn)行檢測、以便進(jìn)一步分析、判斷。

對(duì)不能準(zhǔn)確判定的反射回波，應(yīng)采用X射線透照等方法對(duì)缺陷進(jìn)行確認(rèn)。

參考文獻(xiàn)

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