不然,根部缺陷信号判断会产生较大误差。时基线标定完毕后,必须用与所检工件厚度等深或相近的孔进行校验,该孔的最高回波指示值应与深度标称值相当或略小0.1-0.5mm(半孔径),则时基线标定是准确的,否则是不准确的,应重新标定。 时基线的调节还应考虑试块声速与工件声速的差异,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。如常温测得材质20#钢的横波声速3230m/s,P91的横波声速3301m/s,20#钢的纵波声速5934m/s,P91纵波声速5983m/s。用K2探头和20#钢标准试块标定的时基线,探测P91钢工件时,由于P91钢的声速较快,其折射角增大,K值变为K2.25,探测50mm厚P91工件其声程增加至123.297mm,较20#钢的声程111.67mm增加11.62mm,从时基线上观察,与厚度50mm20#钢工件的回波位置相对应的P91#钢工件的实际厚度为54mm。显然,由此会造成严重的误判,易将焊瘤判为未焊透缺陷。
关于最高峰的确认,在培训过程中,发现许多学员对波峰最高点的判断存在误区,探头总是不敢前后移动,发现了较高的回波就认为是最高波,探头前后移动时最高波的位置又发生变化,从而影响对信号的正确判断。
在扫查和精探伤时,探头应前后移动,当发现回波信号时,应增加耦合剂并将探头前后往返缓慢移动3——5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、转角探头,找出最高波,用闸门选择该回波,读出回波位置。 下面对管道焊缝检测中几种典型缺陷信号进行分析和介绍。 3.1质量良好的焊缝【2】
质量良好的焊缝其焊缝内部没有缺陷,焊缝内外表面成型饱满,且均匀过渡,焊缝区段没有缺陷回波,焊缝根部或焊缝表面不产生或产生较低的回波(视探头角度而异),由于根部有一定的凸出,出现反射波时,反射波峰值的位置略迟后于工件厚度,两侧扫查结果相近。典型波形见图5.
3.2 根部未焊透
根部未焊透与焊接工艺密切相关,目前中石化范围内的管道工程均要求氩弧焊打底,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20mm,自身高度一般不超过2mm,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2种不同角度的探头进行检测。如有可能,选择K1斜探头对根
部缺陷进行检测具有良好的检测灵敏度。
反射波与底波位置的间距与未焊透的深度成正比,未焊透深度大则回波幅度高,反之则回波幅度低。探头作摆动或转动时,波形消失很快。 判断是否未焊透的关键是看回波的位置,未焊透的反射波最高峰在底波略前一些的位置,没有底波出现。未焊透回波位置见图6(a)、(b)。深度较大的未焊透一次波和二次波均可以发现,有时二次波的当量dB值还会高于一次波的当量dB值。
3.3 未熔合
管道焊缝的未熔合多为根部钝边未熔合,少部分为坡口未熔合。 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,一般有一侧可以同时看到底面反射波。而未焊透两侧均没有底面反射波。判断是否未熔合,要结合回波深度、水平距离和是否有底波来综合判断。根部未熔合回波示意见图7。 ? 坡口未熔合
坡口未熔合多在厚壁焊缝和自动焊焊接时产生,具有一定的长度,成连续状或断续状。 动态波形:探头平行于焊缝移动时,特征包络线比较平稳(连续状)或有缓慢的起伏(断续);探头前后移动时,特征包络线与气孔差不多;探头作摆动或转动时,波形消失很快。
声程特点:如图8,从缺陷侧探测,二次波信号强,一次波信号弱甚至没有;从非缺陷侧探测,情况相反。
3.4 根部内凹
内凹一般产生在固定焊口的仰焊部位。 荧光屏上的波形:深度较大且边缘较陡峭的内凹其危害性与回波幅度均与未焊透相似,易于检测,应按未焊透处理。深度较浅、且平缓过渡的内凹一般回波较低或不易发现,这类内凹对焊缝强度影响不大。
动态波形:其特征包络线的变化比较平缓,无明显的锯齿形,有内凹缺陷时无底波出现。 声程特点:从两侧探测,声程反射点相隔一定距离,其距离约等于对口间隙加2~4mm。 3.5 裂纹
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。探头平移时、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。 3.6 根部错边
直管、弯头、三通、大小头等,由于加工精度的原因,其对接端口往往存在一定程度的椭圆或不等壁厚,组对时局部可能会出现错边,轻微的错边在焊接时易焊至均匀过渡,严重的错边则会在内表面形成焊缝错边。这种错边从一侧探测时,信号较强,而从另一侧探测时,没有信号波,如图9所示。等壁厚错边一般从外表可以看出。不等壁厚错边可以在检测前测厚时发现。要注意错边与单侧未焊透的区别。
3.7 根部焊瘤
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10(a)所示。
焊瘤回波的判断,焊瘤的反射回波一般都很强,且最高峰在根部之后2——3mm左右的位置,大焊瘤也可能到达根部之后5——6mm的位置。操作时,前后移动探头,从根部之前就开始有回波,随着探头缓慢后移,波峰逐渐增高,屏幕指示深度位置增加,超过根部位置2——3mm后出现最高峰,之后,再后移探头,波峰开始下降,在最高峰之前没有峰值出现,这就是焊瘤回波的典型特征。焊瘤回波包络示意见图10(b)所示。
3.8 气孔和点状夹渣等点状缺陷 1)气孔与夹渣回波位置
气孔与夹渣均在焊缝内部,一次波检测时,其反射波位于始波与底波之间,二次波检测时其反射波位于底波与上表面反射波之间。 a) 单个气孔与点状夹渣回波特征
其回波在荧光屏上的波形尖锐、陡峭、清晰、波根较窄,如图11。 b)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(参见图12)。
动态波形:不管探头作怎样的移动,波形总是此起彼伏。