工艺管道对接焊缝超声波检测

摘要：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，由于工艺管道对接焊缝壁厚范围大，又多是直管与直管、直管与弯头、法兰、阀门等管件对接，采用单面焊接双面成型工艺，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、不同结构的焊缝选择扫查面、探头数量、探头型号和探头尺寸应有针对性；根部缺陷的判定对仪器扫描线调节精度提出了较高要求；通过对典型缺陷的回波特征进行了分析；通过以上分析和采取的措施，能有效提高工艺管道对接焊缝超声波检测质量。

关键词：工艺管道对接焊缝超声波检测

Ultrasonic Test for the Process Piping Butt Weld

LI Zhao-tai, WANG Cheng-sen, HUANG Zhi

Nanjing Jinling Inspection Engineering Co.,Ltd

Abstract: Considering the characteristics of the process piping butt weld, this article analyses the welding methods, the welding positions and the defects which are easily produced. As the range of thickness of the process piping butt weld is large, furthermore, the joints are almost among pipe fittings, such as straight pipes, elbows, flanges and valves, so we choose one formation welding. Due to the special structure and welding craft, UT only conducts single-sided bilateral scanning or single-sided unilateral scanning; in order to raise the defect inspection rate, we should choose scanning surface, probe quantity, models and size for different scales and structures of welding joints with pertinence. It puts forward higher requirement for the linear adjustable accuracy of apparatus scanning to judge the root defect. We analyses the characteristics of the waves of typical defects. By the analyses and measures above, it improves the test quality of the process piping butt weld effectively.

Keywords: Process piping butt weld; Ultrasonic test

0 前言

石化装置工艺管道对接焊缝超声波检测具有一定的难度。早期的模拟超声波探伤机由于定位精度不高，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，时间基线都要重新调节，非常不便，这为工艺管道对接焊缝推广超声波检测造成了很大的困难。近些年，超声波检测设备发生了巨大改变，且更新很快，数字式探伤机代替了模拟机，数字式探伤机较原先使用的模拟机具有显著的优点，首先，其定位精度高，定位精度可达0.1mm，为管道焊缝根部信号的判定提供了可靠依据；第二，可存贮多种探头参数及其距离波幅曲线，为现场采用多种角度的探头进行检测提供了方便，提高了不同角度缺陷的检测灵敏度，可方便的变换探头（角度），为辨识真、伪信号提供了方便；第三，可以存贮动态波形和缺陷包络线，并可作为电子文件存档备查。数字式超声波探伤机较好地解决了管道焊缝超声波探伤的难题。本文推荐管道焊缝探伤采用数字式超声波探伤仪。通过专业培训和严格考核，可以筛选出合格的管道对接焊缝超声波检测人员，完全能保证管道焊缝的超声波检测质量。

本文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、通过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。

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。

1 管道对接焊缝与容器对接焊缝的不同点

管道对接焊缝较容器对接焊缝从焊接工艺、结构型式、主要缺陷产生的部位、缺陷信号判别、探头扫查面、探头折射角度的选择、耦合面曲率等都有较大区别，因此从事管道对接焊缝超声波检测的人员必须对此有一定的了解。表1是对管道对接焊缝与容器对接焊缝超声波检测不同点的比较。

表1 工艺管道对接焊缝与容器对接焊缝超声波检测不同点的比较

比较项目管道对接焊缝容器对接焊缝

焊接工艺条件单面焊接，且多为手工焊，现场野外作业，焊接质量受环境影响较大一般为双面焊接，且多为自动焊，车间内机械化作业，受环境影响较小。

表面检查条件一般只能进行外表面目视检查。一般可对容器进行内外表面目视检查。

缺陷产生的主要部位缺陷主要产生在焊缝的根部（未焊透、未熔合、内凹、焊瘤、错口、咬边、气孔、夹渣、裂纹等）缺陷主要产生在焊缝内部（气孔、夹渣、未熔合、未焊透、裂纹等）

超声波信号的判断根部缺陷回波易与内表面回波相混淆，不易判断区分缺陷回波与焊缝表面回波位置明显不同易于区分判断

探头扫查面只能在管道外表面扫查；

直管与直管对接焊缝，可以在焊缝两侧扫查；

直管与其它管道元件的对接焊缝大部分只能从直管侧扫查可以从容器内外表面焊缝两侧扫查

检测面曲率与耦合损失检测面曲率一般较大，探头经修磨后才能与工件紧密接触减小声能损失检测面曲率小，一般接近平板，耦合损失小

对探头的要求对于较簿的焊缝，要求探头具有短前沿和大K值，增大一次波的扫查范围；

对于只能从单面单侧扫查的焊缝要选择2种不同角度的探头进行扫查。对于较厚的焊缝要求探头K值不易过大，否则声程过长，检测灵敏度降低；

一般选择1种角度的探头从焊缝单面双侧或双面双侧进行扫查。

2 工艺管道对接焊缝超声波检测

工艺管道对接焊缝超声波检测，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。本文对工艺管道的接头型式、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。

2.1管道对接结构型式、焊接位置及各部位易产生的焊接缺陷

2.1.1结构型式与扫查面

石化装置工艺管道对接焊缝一般可分为3种型式：直管与直管对接、直管与管件对接、管件与管件对接。

直管与直管对接焊缝探头可以在焊缝两侧进行扫查；

直管与管件对接焊缝由于管件侧表面为不规则曲面（如弯头、法兰、阀门、三通等等），探头不能良好耦合，因此，只能从直管一侧进行扫查，为了提高检出率，应选择2种不同角度的探头进行扫查；