薄壁管道焊縫超聲波探傷

在電站熱力系統中，有著大量的φ159～φ425、壁厚T≤8～12的中大口徑薄壁管道。由于焊接位置和檢驗效率等問題，應用χ射線探傷總有許多不利。但用超聲波探傷，也由于管壁薄，雜波多，近場區影響嚴重等問題，應用常規的探傷方法，缺陷的檢出率較低，且目前國內的主要探傷標準JB4730—94、GB11345—89、JB1152—81等標準的探傷范圍并不包括此類薄壁焊縫。在實際工作中，我們主要根據DL/T5048—95標準的推薦，應用小徑管探傷的靈敏度及判廢標準，及小徑管探傷的成熟經驗進行此類焊縫的超聲波探傷，簡介如下：

一、 探傷儀器

根據薄壁管的特點，選擇分辨力較高和較窄始脈沖寬度，且定量、定位準確的儀器，為此選用數字式超聲波探傷儀。

二、超聲波探頭

小徑管探傷推薦應用的是小晶片、短前沿、高頻率、大K值的探頭，是由于小徑管探頭楔塊加工成曲面后，探頭邊緣聲束會產生散射、晶片尺寸愈大，散射愈嚴重，不利于晶片尺寸太大，我們在探傷時，探頭的選擇主要從以下幾方面考慮。

（1） 用大K值，短前沿探頭，增大一次波的檢測范圍，克服二次波探傷靈敏度較低的問題，使一次波的掃描范圍在焊縫中心線深度1/4以上。

（2） 盡量選取近場長度小的探頭，以克服近場的影響，盡量使一次波的掃描范圍在1.64N至3N

（3） 高頻率探頭，指向性好，分辨力較高，但也存在著近場區大，衰減大等影響，在保證近場長度和靈敏度等前提下，取低頻率。

（4） 在各項性能均滿足的條件下，選較大晶片尺寸的探頭，提高檢測效率。

目前，國內出售的探頭，適合上類要求的主要有5MHZ、5×5、K2.5、K3；5MHZ、8×8、 K2.5、K3；2.5MHZ、8×8、 K2.5、K3。

以上探頭在鋼中的1.64倍近場長度經計算，列表如下

注：上表是以公式N=FS /πλs （cosβ/cosα）—L*（tgα/tgβ）計算得出

根據以上選取原則，視探頭前沿長度和焊縫寬度選取合適的探頭類型。

三.試塊的制作

試塊的好壞是關鍵探傷的靈敏度的關鍵問題，DL/T5048—95標準推薦應用ф2×15橫通孔試塊，但其試塊的尺寸并不符合薄壁管探傷的要求，加工邊過于復雜，在對各項要求綜合考慮的基礎上，對試塊進行重新制作。

（1） 標準孔選ф2×15，不與DL/T5048—95相違背，造成標準的不統一。

（2） 試塊孔深，應滿足T=4~8mm內的所有壁厚，均在一、二次波掃描范圍內，取得三點，以利于數字式儀器的DAC曲線制作。

（3） 試塊的寬度滿足b>2λ*（s/De）。

四.探傷儀器的調節（DAC曲線的制作）

利用CSK—IA試塊測好K值，入射點，調好掃描比例后，用該對比試塊制作DAC曲線。

壁厚為4時，取孔深4、8、6點

壁厚為6時，取孔深4、6、8、12點

壁厚為8時，取孔深4、6、8、12點

做好曲線后存儲于儀器內，再按相應的小徑管測耦合補償的辦法測出補償值Δ，根據DL/T5048—95標準和Δ值重新調整曲線，重新存儲，在探傷時，直接調至面板應用DL/T5048—95 DAC曲線標準。

判廢線                     定量線                    測長線

ф2×15—4—Δ           ф2×15—12—Δ           ф2×15—18—Δ

五．超聲波探傷

1.掃描探測，用一次波探測焊縫下部，二次部探測焊縫中上部，探頭在焊縫兩側正對焊縫做鋸齒掃描，相鄰兩次掃描至少有10%重疊，掃描速度≤150mm/s。

2.利用反射波的水平位置判別缺陷。

（1） 根部未焊透，回波較強，焊縫兩側均可探測到。水平定位于探頭側，靠近焊縫中心線1～2mm。

（2） 未熔合，位于探頭側，二次反射較強，定位于坡口處，另側較難探測（主要受掃描范圍影響，若可掃描到另側，一次波較強）。

3.氣孔，根據兩側反射對比鑒別。

六.質量評定 

與DL/T5048—95相同，下列缺陷不允許存在

1. 任何裂紋或未熔合、未焊透。

2. 密集氣孔。

3. 反射波高超過或等于ф2×15—4dB者。

4. 單個缺陷指示長度≥10mm，缺陷總長≥12mm。

應用以上的方法，我們在對中大口徑薄壁管道探傷中，取得了一定的效果，特別是對根部未焊透的探測較為準確。在日照電廠2×350MW機組建設中，共用此方法探傷500余只，其中發現不合格焊口20余只，為以后機組的安全運行奠定了基礎。