关于管道对接焊缝的超声波检测的探讨

关于管道对接焊缝的超声波检测的探讨
摘要：近些年，超声波检测设备发生了巨大改变，且更新很快，数字式探伤仪
代替了模拟仪。

由于工艺管道对接焊缝壁厚范围大，这种特殊结构型式和焊接工艺，使超声波检测只能进行单面双侧扫查或单面单侧扫查。

为了提高缺陷的检出率，对不同规格、不同结构的焊缝在选择扫查面、探头数量、探头型号和探头尺
寸时应有针对性。

本文针对工艺管道对接焊缝的特点，对焊接方法、焊接位置及
易产生的缺陷进行了分析。

关键词：管道；焊缝；检测
引言：
早期的模拟超声波探伤仪由于定位精度不高，对于根部缺陷的识别和判定存
在较大难度，每次更换不同角度的探头后时间基线都要重新调节，非常不便，这
为在工艺管道对接焊缝领域推广超声波检测技术造成了很大的困难。

一．焊接工艺及探头选择
对接焊缝的超声波检测有两个重要环节，一是如何能保证不漏检缺陷，二是
如何能正确识别和判定缺陷。

以下对管道的接头型式、焊接方法、焊接位置及易
产生的缺陷进行了分析，为设计检测工艺、提高缺陷的检出率和信号判定提供参
考
石化装置工艺管道对接焊缝一般可分为种型式直管与直管对接、直管与管件
对接、管件与管件对接。

了解焊接位置有助于缺陷性质的分析判断。

管道对接焊
缝的焊接位置分为水平转动、水平固定、垂直固定和。

倾斜固定。

焊接程序目前石化装置管道对接焊缝均采用氢弧焊打底，焊工在打底结束前
留一小段用作检查孔，用手电筒观察根部打底情况，若有不良现象则立即将不良
部位用磨光机去除重焊，最终检查良好后将根部最后一小段焊好。

探头选择时要考虑的因素有检测厚度检测较薄焊缝应选择大值、短前沿探头，一次波尽可能扫查更多的焊缝截面对于大厚度焊缝应选择晶片尺寸较大、值合适、具有足够灵敏度的探头。

二．检测的灵敏度
管道对接焊缝中存在的主要缺陷有未焊透、未熔合、内凹、焊瘤、错口、气孔、夹渣和裂纹等。

根部未焊透、未熔合和裂纹属面状缺陷，超声波对其非常敏感。

试验表明，深度为切槽的反射波幅均较高，回波均在判废线上下。

因探头的
角度不同，回波幅度有所不同，探头折射角度越小，回波幅度越高，因此根部未
焊透、未熔合和根部纵向裂纹类面状缺陷一般不会漏检。

三．艺卡编制原则
工艺卡的编制原则工艺卡要能够真正指导检测工作，使检测人员能够看懂，
按工艺卡要求可以方便实施。

编制检测工艺卡时需重点关注的内容如下探头数量
和参数能够满足标准和实际检测的需要，能否最大限度地检出危害性缺陷。

四．型缺陷信号的识别
超声波检测前，应对受检焊缝两侧的壁厚靠近焊缝部位用直探头进行测厚，
以确认其真实厚度。

如果测得结果小于标称值的负偏差，则应立即报告委托人如
果测得结果大于或等于标称值，则认为是可以接受的。

所测厚度值应在记录中注明，该值即作为判断回波信号的基准。

对回波信号性质的判定要结合材质、坡口和结构型式、焊接工艺和焊接位置、
回波位置包括水平位置和深度位置、指示长度和取向、最大回波高度、静态和动
态波形等进行综合分析。

对于可疑信号可更换另一种角度的探头进行验证，以助
于缺陷定性和伪信号的识别。

管道焊缝正确判别根部信号的关键是时基线标定要准确，要求深度定位误差
不超过，否则，根部缺陷信号判断会产生较大误差。

当工件厚度较大时，声速的差别会严重影响定位精度和根部缺陷的判定。

用
探头和号钢标准试块标定的时基线探测钢工件时，焊缝检测前要用直探头或测厚
仪对焊缝两侧的管子壁厚进行测定，以确认管壁的真实厚度。

在扫查和精探伤时，探头应前后移动，当发现回波信号时，应增加祸合剂并
将探头前后往返缓慢移动一次，观察动态波形，找出回波最高点的位置，将探头
移至出现回波最高点的位置，轻微前后移动或转动探头，找出最高波，用闸门选
择该回波，读出回波位置。

五．质量良好的焊缝
目前中石化范围内的管道工程均要求氨弧焊打底，有效地减少了未焊透缺陷
的产生，同时提高了根部成型质量。

现在发现的未焊透多是由于焊工操作的偶然
性所致，未焊透的长度一般不超过，自身高度一般不超过，也可能一侧钝边略深，另一侧钝边非常浅。

从焊缝两侧扫查时，反射波幅有可能相差较大。

在非缺陷侧探测时，信号可
能很弱，甚至无信号，改用较小角度探头检测时缺陷信号则易于发现。

因此，从
单面单侧扫查时，应选择种不同角度的探头进行检测。

钝边未熔合在焊缝的根部，坡口未熔合在焊缝坡口熔合线部位。

未熔合反射
波的特征是在焊缝两侧探测时，反射波幅不同，大部分未熔合只能从一侧探到。

较大尺寸的未熔合，探头平移时波形较稳定。

根部未熔合根部未熔合反射波出现时，根部内凹内凹一般产生在固定焊口的仰焊部位。

裂纹多产生于焊缝根部或外表面，一般是由于焊接材料用错、强行组对或焊
接工艺不当所致。

一般裂纹的回波高度较大、波幅宽、有多峰出现。

平移时反射
波连续出现，波幅有变动，探头转动时，波峰有上下错动现象。

表面和近表面微
小裂纹反射面小、反射波与表面杂波混杂在一起不易区分，横向裂纹垂直于焊缝，当管径较小时，探头不能平行于焊缝扫查，因此标准要求增加表面检测来补充超
声检测方法的不足。

根部焊瘤表面比较光滑，从焊缝两侧扫查，其反射回波相差不大，且均在底
波位置之后出现，焊瘤部位一般只有焊瘤反射波，没有底波。

焊瘤回波示意见图
所示。

密集气孔回波特征密集气孔回波在荧光屏上同时出现数个波，往往有一个较
高的波，旁边簇拥着若干个小波，波形清晰图。

其动态波形为不管探头作怎样的
移动，波形总是此起彼伏。

辨别山形回波的方法为用手指沾祸合剂轻轻拍打对应的焊缝表面，如果山形
回波在手指接触焊缝时降低，手指离开焊缝时升高，且跳动明显，则可判定该山
形回波为伪信号。

沾有藕合剂的手指在接触焊缝表面时吸收了部分声能，从而使
反射声波降低。

从上述管道焊缝缺陷定性的叙述中可以看出，单凭缺陷的某一种特征来判断
其性质是比较困难的，必须对各种特征以及所了解的焊接情况加以综合分析，才
能做出正确的判断。

结束语：
超声波检测操作灵活方便，对厚壁管道检测灵敏度和检测效率均高于射线检测，成本低于射线检测，且对人体无害，是一种科学、环保的检测方法。

通过对
超声波检测方法、扫查面、探头数量、探头型号和探头尺寸的控制、以及理论分
析和实际验证，表明超声波检测能有效保证管道焊缝的检测质量。

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