小徑薄壁管對(duì)接焊縫超聲波探傷檢測(cè)方法

小徑薄壁管對(duì)接焊無損檢測(cè)

小徑管一般是指外徑為32~89mm、壁厚為4～14mm的管道，小徑管由于能承受較高的壓力，在火電廠鍋爐和壓力容器的制造和安裝過程中廣泛應(yīng)用，例如火電廠中的過熱器管、水冷壁管、再熱器管等都是小徑管，這些小徑管對(duì)接焊縫若出現(xiàn)質(zhì)量問題，則容易引起爆管，影響電廠鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

目前，為保證小徑管對(duì)接焊縫的焊接質(zhì)量，一般使用射線檢測(cè)或超聲波檢測(cè)進(jìn)行檢測(cè)。使用射線檢測(cè)技術(shù)時(shí)，需采用雙壁雙投影橢圓成像，為了提高透照的寬容度，常常采用較高的射線能量，但缺陷檢出率 較低，漏檢情況時(shí)有發(fā)生，特別是由于在火電廠鍋爐周圍安裝和分布的小徑管比較密集,影響了射線檢測(cè)技術(shù)的使用。而超聲波檢測(cè)技術(shù)具有檢測(cè)速度快、靈敏度高、成本低等特點(diǎn)，大大提高了檢測(cè)安全性和可靠性，在小徑管對(duì)接焊縫檢測(cè)中獲得了廣泛的應(yīng)用，但小徑管固有的壁厚、曲率特性對(duì)超聲波檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用也產(chǎn)生了一些影響。

小徑管壁厚和焊縫寬度的影響

小徑管管壁一般較薄，而焊縫較寬，若使用普通的斜探頭，并采用一次波檢測(cè)，由于前沿距離較長，小徑管焊縫根部往往無法被主聲束查到；而采用三次波檢測(cè)，由于探頭發(fā)射的聲束較寬，而超聲橫波聲程短，聲束在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)出現(xiàn)擴(kuò)散，回波游動(dòng)范圍增大，反射回波雜亂，也會(huì)影響對(duì)焊縫缺陷位置的判定和超聲波檢測(cè)的可靠性 。

曲率半徑的影響

小徑管一般曲率半徑較小，若使用普通超聲波探頭，探頭楔塊通常是平面，則降低了超聲波探測(cè)的接觸面積，在探頭與小徑管不能很好吻合的區(qū)域，超聲波探頭所發(fā)射的聲波發(fā)散嚴(yán)重，無法完全折射到管子中，而 超聲橫波在小徑管外表面產(chǎn)生反射，降低了超聲波檢測(cè)的靈敏度；若將探頭楔塊磨成圓弧形，使其與小徑管外壁較好地吻合，晶片邊緣聲波在折射至小徑管時(shí)，會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的散射現(xiàn)象，還是會(huì)影響超聲波檢測(cè)的靈敏度。

提高小徑管超聲波檢測(cè)靈敏度的措施

選擇合適的儀器

對(duì)小徑管對(duì)接焊縫進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，應(yīng)盡量選用數(shù)字式超聲波檢測(cè)儀，超聲波檢測(cè)儀的各項(xiàng)性能指標(biāo)應(yīng)滿足相關(guān) 標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，具有較高的分辨力和較窄的起始脈沖寬度。

選擇前沿距離短的探頭

超聲波探頭常常是根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，探頭的前沿長度一般應(yīng)選取小于5mm。探頭的設(shè)計(jì)中，透聲斜鍥的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，其主要作用是使超聲縱波以一定的角度傾斜入射至被探工件的探測(cè)表面，并轉(zhuǎn)換成所需折射角的橫波，從而達(dá)到橫波探傷的目的。由于小徑管專用探頭折射角大，按聲學(xué)折射定律，為增加折射角，就必須增大斜鍥的折射率，采用縱波聲速較小的聚峰材料制造的斜鍥可以滿足要求 。

選擇折射 角大的探頭

超聲波檢測(cè)中橫波折射角一般應(yīng)根據(jù)檢測(cè)方法 、超聲波聲程范圍和小徑管厚度情況進(jìn)行選擇，為盡量減少超 聲波聲能的損失，應(yīng)盡量選擇較大折射角的探頭，使橫波聲束能掃查到整個(gè)焊縫截面，同時(shí)增大橫波在壁薄管中的聲程，避免在近場(chǎng)區(qū)內(nèi)探傷對(duì)缺陷定位定量誤差大的不利因素。此外，檢測(cè)過程中盡量使用漿糊等纖維類耦合劑，以便提高探頭的滑動(dòng)性，在滿足探頭指向性的基本條件下，盡量減少雜波對(duì)超聲波檢測(cè)過程的干擾。同時(shí)，應(yīng)盡量不使用機(jī)械工具對(duì)小徑管工件表面進(jìn)行打磨，而應(yīng)對(duì)探頭進(jìn)行打磨，使其與焊接接頭接 觸面之間較好地耦合，在加工探頭曲面時(shí)，要避免探頭斜鍥磨損量過大，防止探頭曲率半徑小于管子曲率半徑的情況。