PDF《小口径不等壁厚管子对接焊缝 超声波探伤试验》

实践经验 小口径不等壁厚管子对接焊缝 超声波探伤试验 刘晔,张 平 (哈尔滨锅炉厂有限责任公司 ,哈尔滨 150046) ULTRASONIC TESTING OF THE BUTT JOINTS IN THE SMALL2DIAMETER TUBES WITH DIFFERENT THICKNESS LIU Ye , ZHANG Ping (Haπ erbin Boiler Company Limited , Haπ erbin

150046 , China) 中图分类号 :TG115.

28 文献标识码 :B 文章编号 :100026656(2002)

0820362202 小口径管子对接焊缝的超声波探伤是建立在等 壁厚对接条件下的 ,即使是不等壁厚的管子对接焊 时 ,也需将厚壁侧管子内壁或外壁加工成与薄壁侧 等壁厚方可施焊(图1) . 图1但在工程上 ,有时由于设计需要及受条件所限 , 往往出现不等壁厚的管子不经加工直接对焊 (图2) ,这就给超声波探伤带来很大困难 ,尤其是对根部 缺陷的判别困难就更大.下面就小口径不等壁厚管 子对接焊缝超声波探伤的基本方法以及根部缺陷如 何识别进行论述.

1 影响小口径管子对接焊缝超声探伤的因 素及解决方法 图2收稿日期 :2002205208 1.

1 几何散射作用的影响 由sinα / sinβ= c1/ c2 ( c 表示介质中超声波声 速) 可见 ,当声束进入有机玻璃/ 钢界面时将产生折 射 ;

随着晶片尺寸的增大 ,折射角亦增大 ,折射角越 大 ,散射现象越严重(图3) ,可见晶片尺寸选择不宜 过大 ,一般控制在 8mm. 图31.

2 结构反射波的影响 声源直径 D 越大 , 声束的半扩散角θ越小 , 其 指向性越好.但D值大会带来负面影响即散射现 象严重.若 θ增大 , 加之工件壁厚较薄 , 会使焊缝 的结构反射波增加 , 设法减小 θ, 可减少结构反射 波. 1.

3 缺陷定位的影响 由于结构反射波的影响 ,应采用定位的方法作 为判别缺陷的重要手段之一 ,为提高定位的准确性 , 尽量在远场条件下检测.由近场长度 N = D

2 / 4λ ・

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3 ・ 第24卷第8期2002年8月无损检测 NDT Vol .

24 No .

8 Aug .

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0 2 ? 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 可知 ,当频率 f 一定时 , D 值越小 , N 值越小 , 可实 现远场检测.

2 探伤方法 选用分辨力较高的仪器.采用线聚焦斜探头 (如MWR 系列探头) ,这样不但可减少声波的散射 作用 ,同时可改善声束的指向性 ,提高定位的准确 性.探头的 K 值取 2. 5~3 ,频率为 5MHz ,探头的接 近长度 b 应尽量小 ,斜探头曲面与所探管径应相吻 合. 仪器先按水平 1∶

1 准确调节水平时基线性 ,同 时在荧光屏上标出不同壁厚相应的水平标记点 (Δ1 = KT - b;

Δ2 =

2 KT - b) 和观察区(图4) . 图4探测方式采用一次反射法 ,在焊缝两侧分别扫 查 ,扫查范围为

2 KT + 30mm.原则上应使波束中心 扫查到焊缝根部 ,这是一个极限值 ,实际探伤时 ,应使K选 > K极 (图 5) . K极=tg β = w

2 + b T 图53缺陷的判别 以外径相同壁厚不同的管子对接焊缝为例.如图6所示 ,当探头在甲侧扫查时 ,在LA1处或 LA1之前 出现的反射波 ,若定位在焊缝中心线上 ,且在乙侧定 位亦能定在焊缝中心线上 ,则该反射波为缺陷波 ;

若 定位在靠近探头一侧(以焊缝中心线为基准) ,则该反 图6射波为缺陷波 ;

若定位在远离探头一侧则为结构反射 信号或变形反射波(图6a) ;

对于超出观察区的信号有 可能亦是缺陷波 ,但此类反射定位一般在远离探头 侧 ,这类信号待在另一侧探测时进行处理. 对于在 LA1与LB1之间出现的反射波 ,定位在焊 缝中心线上(或略靠近探头一侧) ,且乙侧定位也在 焊缝中心线上 ,则该反射波为根部缺陷(图6b) . 当根部缺陷(未焊透等) 向焊缝内部延伸时 ,随 着探头向前移动 ,位于 LA1与LB1之间的反射波逐渐 向LA1处或 LA1之前移动 ,达到最高点 (图6c) ;

对于 在甲侧根部的单侧未熔合 ,其反射波应在 LA1及其 之前出现 ,且定位在靠近探头一侧(图7) . 图7图8当探头在甲侧用一次反射波扫查时 ,在LA2之 前出现的反射波定位在靠近探头一侧的为缺陷波 , 远离探头一侧的为结构反射信号或变型波反射信号 (图8) . 当探头在乙侧扫查时 ,对于在 LB1处或 LB1之前 出现的反射波 ,若定位在焊缝中心线上 ,且在甲侧定 位亦在焊缝中心线上 ,则该反射波为缺陷波 ;

若定位 在靠近探头一侧 ,则为缺陷波 ;

若定位在远离探头一 侧 ,则为结构反射信号或变型波反射信号. 出现在 LA1与LB1之间的反射信号 ,定位在焊缝 (下转第

366 页) ・

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3 ・ 刘 晔等 : 小口径不等壁厚管子对接焊缝超声波探伤试验 ? 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 图6碳纤维层压板针状缺胶 图7碳纤维层压板胶接面气孔型缺胶

4 结论 由于 X 射线照相检测直观可靠 ,可以凭借照相 底片对缺陷进行定量与定性分析 ,而且检测结果可 长久保存 ,对进一步完善碳纤维复合材料的无损检 测方法和对制作复合材料构件的有关人员改进设 图8碳纤维层压板内多余物(脱膜纸) 图9模拟缺陷 1. 硅脂 2. 一束头发 3. 聚四氟乙烯薄膜 计 ,完善制造工艺十分有益. 参考文献 : [1] 郑世才. 射线检测[M]. 北京 :机械工业出版社 ,1988. (上接第

363 页) 图9中心线上(或略靠近探头一侧) ,且在甲侧定位亦在 焊缝中心线上 ,则为根部缺陷(图9) . 当根部缺陷(未焊透等) 向焊缝内部延伸时 ,位于LA1 与LB1 之间的缺陷信号 ,随着探头的向前移 动 ,逐渐向 LA1 处或 LA1 之前移动 ,达到最高点 (图9b) ;

对于乙侧的根部未熔合 ,其反射波应在 LB1 或 其之前出现 ,且定位在靠近探头一侧(图10) . 图10 图11 当探头在乙侧用一次反射波扫查时 ,反射波在 LB2之前出现 ,且定位在靠近探头一侧为缺陷波 ,反 射波在远离探头一侧为结构反射信号或变型波信号 (图11) .

4 应用 按此方法在工程上进行了大量的应用实践 ,共 探测

300 多条焊缝 ,经甲方监检人员用射线照相抽 查35 % ,即113 条焊缝 ,100 %为Ⅰ级底片. ・

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3 ・ 胡绍海 : 碳纤维复合材料 X 射线照相检测 ? 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.