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帶倒角焊縫超聲檢測信號易與未焊透、未熔合混淆,該如何鑒別呢?

2021-05-25 09:50:02

帶倒角焊縫超聲檢測信號易與未焊透、未熔合混淆,該如何鑒別呢?

管道對接焊接時,對管道內壁進行倒角處理是普遍存在的。對此類焊縫進行超聲檢測時,根部反射常出現“雙峰”波形。判斷此種波形需要通過管道測厚數據、焊縫坡口結構、兩個反射波峰zui大時對應的深度、反射位置的水平定位以及不同的檢測位置等基本信息和檢測方法綜合判斷,以避免發生誤判。

管道對接焊縫往往存在兩個厚度不等的管道相焊接的情況,為了保證焊縫兩側厚度一致,需要在較厚一側的管道內壁、外壁進行倒角處理。

由于倒角的存在,超聲檢測的信號特征有時與未焊透、未熔合缺陷的信號特征相似,易引起誤判。

那么,究竟帶倒角焊縫的超聲信號有什么與眾不同之處,能讓我們更好地進行判斷呢?

★管道對接接頭坡口結構特征★

根據DL/T 869-2012《火力發電廠焊接技術規程》規定,內壁不相等而外壁要求齊平時,按照下圖所示兩種結構加工坡口(圖中δ1為較薄一側的焊件厚度,δ2為較厚一側的焊件厚度)。

不同厚度焊件對接坡口的加工示意

按照規定加工坡口時,較厚一側的鈍邊至倒角斜邊拐點位置距離(水平段距離)不小于δ1。利用超聲檢測方法對此種坡口結構的管道進行檢測時,根部缺陷的反射信號和正常結構的反射信號是比較容易區分的。

火力發電廠管道對接焊縫的坡口結構加工時并非按照規定進行。實際加工會在鈍邊起點位置直接倒角。

如上圖所示,此種結構沒有水平段,只有倒角斜邊;又由于管道本身加工的原因,沿管道圓周方向的厚度分布并不均勻;對接焊接時為了保證熔池的深度一致,圓周方向上的倒角深度L2會不相等,導致倒角斜邊距離L1也不相同。當距離L1較小,并且比較靠近焊縫根部位置時,就會給超聲檢測帶來困難;如果超聲檢測人員經驗不足,會將此種結構波誤判為缺陷波。

★帶內倒角管道焊縫的超聲信號特征★

超聲檢測管道對接焊縫時,常采用斜探頭。由于斜探頭利用的是縱波斜入射,縱波斜入射到第二介質中產生橫波,其聲束與聲束軸線不對稱,而是存在上下兩個半擴散角,其中上半擴散角θ上大于下半擴散角θ下。

對管道帶倒角的對接焊縫進行超聲檢測時,根據反射回波辨別的難易程度,可將其分為兩種情況:

一種情況是上圖所示的結構,圖中B、C 兩點之間的距離為ΔL,當B點處于C點左側時,記為ΔL>0;

另一種情況為B點處于C點右側,上圖中未標出,記為ΔL<0。下面將對這兩種情況的信號特征分別進行討論。

當ΔL>0時

A點和B點位置較近,此時直探頭在焊縫邊緣測量的厚度為H2,而實際根部反射在A點,此種情況比較復雜,容易誤判。

檢測時探頭從位置1向位置2移動的過程中,聲程S1第1次到達根部位置B點時,超聲波儀器屏幕上會顯示反射波。

儀器按照深度1∶1調節時,該點反射波的顯示深度為S1/cosθ,由于S1>S2,可得S1/cosθ>S2/cosθ=H2,即屏幕的顯示反射波深度大于H2。

隨著探頭的繼續移動,當中心聲束到達B點時,即聲程S2到B點時,儀器屏幕上顯示的反射波幅為zui高,此時深度顯示為H2。

繼續移動探頭,使得聲程S3到達B點時,儀器屏幕上顯示的深度為S3/cosθ,由于S2>S3,可得S2/cosθ>S3/cosθ,即屏幕的顯示反射波深度小于H2。

探頭從位置1向位置2移動的過程中,B點的反射波在儀器屏幕上的顯示特征為:深度范圍由大到小,反射波幅高度為逐漸增大,增大到zui大后,再逐漸降低;當聲束中心位置S2到達B點時反射波幅zui高,深度顯示為H2時為zui大,之后再逐漸降低。

同理,當聲程S1,S2,S3依次到達焊縫根部A點時,反射特征相同。當A點和B點同時處于聲束的覆蓋范圍內時,儀器屏幕上會同時顯示兩個反射波幅,即“雙峰”結構。

根據幾何原理,到達A點的聲程始終大于到達B點的聲程,故屏幕上顯示深度較大位置的波峰始終為A點的反射波,深度較小位置的波峰為B點的反射波。

判斷此種結構的反射波形需分別找到A、B兩點的zui大反射波幅對應的深度,分別記為HA、HB,數值上兩者關系應滿足HA<HB,其差值取決于倒角的厚度,即L2。再將探頭移至對側位置3,此時A點會形成反射波,屏幕上顯示單一的反射波形,其zui大反射波幅對應的深度應與HA相近。

且直探頭縱波聲束覆蓋范圍為AB斜面時,直探頭在焊縫邊緣無法測量具體數值,向遠離焊縫側繼續移動探頭可測得數值H2,由于A點和B點相距較遠,聲束有效范圍不能同時覆蓋兩點位置,不會出現“雙峰”結構的反射波形,故比較容易判斷此種倒角結構的反射特征,此處不再贅述。當ΔL<0時

如上圖所示,當探頭處于位置1,焊縫根部A點和鈍邊B點同時處于聲束的覆蓋范圍內時,在焊縫根部A點形成根部反射,B點形成端角反射,儀器屏幕同樣會顯示“雙峰”結構。

移動探頭,分別找到A、B兩點的zui大反射波幅所對應的深度,分別記為HA、HB,其中HB與工件厚度H1相等,兩者大小應相近或HA稍大于HB。

再將探頭移至對側,如上圖中位置2,焊縫根部A點會形成反射波;此時儀器屏幕會顯示單一的反射波形,zui高波幅對應的深度應與HA相近。

同樣,根據焊縫兩側的反射波形特征,以及zui高反射波幅對應的深度進行綜合比較、分析,可以判斷出管道對接焊縫根部未熔合的反射特征。

如上圖所示,當探頭處于位置1,焊縫根部A點和鈍邊B點同時處于聲束的覆蓋范圍內時,A?B點都會形成反射信號,其反射信號特征也為“雙峰”結構。

移動探頭分別找到A?B兩點的zui大反射波幅所對應的深度,分別記為HA?HB,其中HB與工件厚度H1相等,兩者大小關系應為HA<HB。

再將探頭移至對側,如上圖中位置2,焊縫根部A點以及鈍邊C會形成反射波,其反射信號特征同樣為“雙峰”結構,兩點的zui大反射波幅所對應的深度關系與對側位置1相近。

管道帶內倒角、根部未熔合和未焊透,三者之間的超聲檢測信號特征具有一定的相同點,也存在不同點。

相同點是都具有“雙峰”結構

不同點是“雙峰”對應的zui高反射波幅深度不同,不同檢測位置所對應的信號特征及深度也不相同。


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