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钢管对接焊缝超声波检测中缺陷的定性解析

发表时间：2020/9/3 来源：《基层建设》2020年第10期作者：许伟

[导读] 摘要：超声波无损检测技术在钢管对接焊缝缺陷检测中应用十分广泛，借助超声波在金属介质中传播的特性，从而看到大致相同的脉冲波形，根据波形变化从中分辨出缺陷性质。

        中国石油管道局工程有限公司第三工程分公司河南郑州 451450
        摘要：超声波无损检测技术在钢管对接焊缝缺陷检测中应用十分广泛，借助超声波在金属介质中传播的特性，从而看到大致相同的脉冲波形，根据波形变化从中分辨出缺陷性质。基于此，本文首先分析如何识别噪声干扰杂波，进而探究钢管对接焊缝超声波检测的缺陷定性方法。
        关键词：钢管；对接焊缝；超声波检测；缺陷；定性
        引言
        在钢管对接焊缝检测中，超声波检测技术除了能够判定缺陷大小、位置，还可以实现缺陷的定性分析。不同性质缺陷的危害程度也存在差异，如夹渣、气孔危害要比裂纹危害低等。超声波检测技术主要是负责检测反射波与声程高度、反射波静态特征、频率关系、缺陷声波衰减等。由于超声波脉冲能够定点测量，可以判定缺陷存在未知，而通过缺陷部位波形显示进一步判定缺陷类型。但考虑到钢管对接焊缝结构噪声、材料缺陷信号相混复杂，提高了缺陷信号识别难度，这就需要积极采用新型检索方法，将所获取的脉冲参数与焊接参数、缺陷类型进行对比分析，找出其中的关系，这样可以提高钢管焊缝缺陷定性的精准性。
        1.如何识别噪声干扰杂波
        在超声波检测当中，噪声的来源非常广泛，其主要包括：（1）设备仪器在实际运行中缺乏稳定性，容易产生噪声干扰问题；（2）振动、冲击造成干扰；（3）环境仪器相互影响产生噪声；（4）超声波在检测介质材料传播中，粗大晶粒会造成超生波散热问题，从而产生杂波现象。
        因此，如何实现噪声杂波十分重要。在超声波仪器使用当中，考虑到设备仪器振动冲击等都会产生偶然的、不规则的杂波，并且产生原因存在多样性、随机性特点，这就需要就行深度分析、多次重复检测找出原因[1]。超声波在介质中传播时，粗大晶粒界面会让超声波出现散射情况，出现波型转换，这样在荧光屏上会出现杂乱的草状波，噪声波幅会随着晶粒尺寸增加而增加。很多情况下，缺陷部位声波反射的缺陷信息会融入到噪声杂波当中无法分辨，造成很多细小缺陷检测受限严重，这就要正确识别较为常见的杂波，从而降低对缺陷定性分析的干扰。
        2.钢管对接焊缝超声波检测的缺陷定性方法
        结合以往工作经验，需要掌握不同缺陷情况的声波特性，针对性进行缺陷定性。
        2.1裂纹
        裂纹是一种平面型缺陷问题，针对平面型缺陷问题，在不同方向探测，其缺陷回波高度也存在很大的差异。如果是在垂直方向进行缺陷探测，则缺陷回波较高；平行于缺陷方向进行探测，则缺陷回波较低，甚至不会出现缺陷回波情况。焊接裂纹缺陷中含有一定量的气体，也就是钢—空气界面，该部位声压反射率高、回波高度达、波峰宽、峰量多[2]。在对其两侧进行探测中，波幅存在明显差异。超声波对裂缝十分敏感，其主要性质判定依据为最大回波高度，在正确选择探测面中，裂纹回波缺陷回波高、反应强烈。
        2.2未熔合
        未熔合主要包括坡口、层间没有相互熔合，是一种典型的片状缺陷，与裂纹缺陷类似。但未熔合缺陷要比裂纹缺陷更加光滑。在探头折射角合适时回波很高，在焊缝两侧进行探测中，反射幅度存在一定的差异。

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        2.3未焊接
        未焊接缺陷主要为线状缺陷和条状缺陷，通常处于焊缝的根部、中部。波幅高度较大，在探头出现平移情况时，波形整体表现较为稳定。在进行两侧探测当中，会出现很多相同类型的反射波，位置没有明显变化。在探头垂直在焊缝部位移动中，异常波形很快消失。
        2.4夹渣
        夹渣是指在焊接过程中，焊接部位夹杂着很多非金属杂物，夹渣部位的声波反射率非常低。夹渣部位存在一定的棱角，条渣为连续、断续分布情况；点渣回波带有一定的方向性。条渣在声波图像表现上，为明显的锯齿状形态，反射率相对较低，根部波幅较宽不够清晰，形态好似树枝。在探头移动时，夹渣信号闪烁不定，或者波幅突然增加。
        2.5气孔
        气孔缺陷为空心状形态，其介质成分中含有气体，反射界面规则且光滑，每个气孔回波幅度都不是很高，主要以单峰为主，并且峰型不够稳定性；密集气孔会呈现出一簇反射波。波高与气孔有直接联系，通过在不同方向进行探测，探头变化波形幅度会平滑变化，回波幅度变化较小。
        3.钢管对接焊接缝超声波检测缺陷定性实践分析
        某石油运输管道采用了超声波探伤法对焊缝进行现场检验。根据输油管规格加工了各种存在接缝缺陷的焊接接头试样，使用射线影像技术和超声波检测技术进行缺陷探伤对比分析。在试验当中，射线影像技术发现焊接接缝根部存在缺陷问题，之后采用超声波检测技术进行复探，缺陷波幅均没有达到合格线标准。再者，通过对射线影像检测合格的焊接接头使用超声波检测，发现其中有一处坡口位置存在缺陷，主要表现为坡口未熔合，未熔合缺陷由于表面较为光滑，因此使用射线影像技术难以发现缺陷[3]。由此可见，使用超声波检测技术除了能够检测射线影像技术找出的缺陷部位，还可能够检测出射线影像技术难以察觉的隐性缺陷，适用范围非常广泛。
        由此可见，钢管焊缝中绝大部分缺陷问题都可以通过超声波技术检测到，并且可以实现定性分析。但是对于较为集中的小型缺陷，缺陷区域内会产生超声波衰减问题，造成缺陷信号波形和结构噪声融合，缺陷定性分辨难度进一步提高。如果在事件中出现了很多反射波，部分投射缺陷会出现特有的最大反射波，但对于该现象进行辨别要满足诸多条件。所以使用超声波探伤技术对缺陷密集且存在夹杂物时，只能观测到存在最大反射波高，因此也可以将该现象作为一种类型缺陷的波形。
        结束语
        综上所述，想要让接口焊缝缺陷定性判定更加精准、可靠，必须要进行综合分析，结合以往的对接焊缝探伤经验，进一步总结焊缝缺陷波形特点，从而鉴别其缺陷性质。总之，在缺陷定性分析当中，波形正确识别、缺陷定性与工作人员专业能力、工作经验有直接联系，需要工作人员注重日常积累，从而提高个人综合能力。
        参考文献
        [1]田力男,齐高君,李戈.P92蒸汽管道对接焊缝缺陷的超声检测及形成原因[J].无损检测,2019(11):123-124.
        [2]柳长胜.钢管单面焊焊缝超声波探伤反射回波分析[J].科技资讯,2014(02):522-523.
        [3]王乐超,李璐,封翔,等.窄间隙坡口焊缝的超声波检测及缺陷分析[J].中国化工装备,2016,(02):39-42.