《超声检测前的准备》由会员分享，可在线阅读，更多相关《超声检测前的准备（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、超声检测前的准备21.1 检测面对于焊接接头来说，产生缺欠的部位，应包括焊缝本身和焊缝两侧的热影响区。热影响区是指在焊接过程中，由于焊接温度的变化，焊缝两侧的基本金属组织的力学性能变坏的区域，在焊接热应力的作用下，有可能产生缺欠。图015检测区和检测面热影响区的范围与焊接接头的焊接方法和焊接参数有关，即与单位长度焊缝内加入的热量有关。本标准检测区域的含义与JB4730标准规定相同，检测区域的宽度应是焊缝本身，再加上焊缝两侧各相当于母材厚度30%的一段区域，这一段区域最小为5，最大为10。为发现检测区内的缺欠，斜探头在焊缝两侧移动的范围称为检测面，如图015所示。21.1.1 探头移动区应清除飞
2、溅、锈蚀、油污及其他外部杂质，检测表面应修磨平整光滑，其表面粗糙度不应超过6.3m。焊缝及检测面经外观检查合格方可进行检测。21.1.2 探头移动区的确定应符合下列要求：a) 采用一次反射法检测时，探头移动区应不小于1.25P：P=2KT（2）式中 P探头移动区，mm；T板厚，mm；K折射角正切值。b) 采用直射法检测时，探头移动区应不小于0.75P。探头移动区的表面处理的基本要求是：（1）探头在移动区内应能自由移动，从而对对接接头的受检截面作充分扫查；（2）探头在移动过程中，不易受到工件表面的磨损，有利于保护探头；（3）探头与工件之间有良好的接触，以保证缺欠的检出。所以，在探头移动区内应清除
3、飞溅、锈蚀及其它附着物，表面无凹坑，且使表面平整、光滑。其表面粗糙度不超过6.3m，与机制表面相当。焊缝的成形质量，经监理确认合格，检测人员认可，方可进行检测。21.2耦合剂21.2.1 耦合剂应具有良好的透声性和适宜的流动性，不应对人体和材料有损伤，同时便于检验后清理。典型的耦合剂为浆糊、洗涤剂、机油和甘油。21.2.2 在试块上调节仪器和在检测对接接头时，应采用相同的耦合剂。所谓耦合剂是施加在探头与工件之间的两者实施软接触的液体传声介质。耦合剂的作用是填充探头与工件之间的间隙，排除间隙中的空气，使声波易于从探头至工件间的空间内通过，且损失的能量较少。耦合剂的另一个作用是检测时便于探头移动，
4、减少探头磨损。耦合剂一般应具有良好的透声性和适宜的流动性，对人体和材料无危害，且易于清洗。所谓耦合剂的透声性能是提高声阻抗与工件的声阻抗应尽可能接近，以获得较大的声压透过率。钢对横波的声阻抗约为2.48106克/厘米秒。几种常用的耦合剂的声阻抗如下表09所示：表09常用耦合剂的声阻抗耦合剂种类机油水（20）甘油（100%）水玻璃（38%容积）声阻抗（106kg/m2s）1.281.502.382.17从表中可以看出：甘油的耦合剂性能较好，其缺点是成本高，对钢略有腐蚀性。机油的耦合性能较差，但其粘度，流动性和附着力均较为适当，且对钢材没有腐蚀性，由于不易清洗，返修易产生气孔，故焊缝检测很少采用。
5、化学浆糊也可用来作耦合剂，但涂抹工件表面后易干燥。洗洁精耦合性能优于水，浓度可调，易清洗。化学浆糊和洗洁精是检测常用的耦合剂。不同耦合剂的耦合性能不同。如果在调节仪器的试块上和实际检测的工件上采用不同的耦合剂，必然影响检测灵敏度。所以在试块和受检工件上应采用相同的耦合剂。21.3探头的选择21.3.1 母材厚度为1450范围内的探头参数选择。a) 探头角度选择的原则是直射波扫查焊缝中下部，反射波扫查焊缝中上部。斜探头角度的选择见表24。检测根部缺欠时，不宜使用折射角为60的探头。b) 探头频率一般采用2.5 MHZ。c) 探头易采用方晶片，晶片的有效面积不大于962。探头前沿不大于10。表24
6、 探头折射角或K值选择表管壁厚度（mm）探头折射角（）探头K值145063.5452.01.021.3.2 母材厚度为514范围内的探头参数选择。a) 探头角度选择的原则是直射波主声束至少应扫查到焊缝厚度的3/4，见图7。探头角度的选择见表25。注：h3t/4图7 扫查示意图b) 探头频率一般采用5 MHZ。c) 探头晶片尺寸。推荐探头晶片尺寸选用66、88、79、99等。d) 探头前沿。管壁厚度小于或等于6时探头前沿应小于或等于6，壁厚度大于6时可适当增大。e) 始脉冲占宽。使用的探头与探伤仪应有良好的匹配性能，在扫查灵敏度的条件下，探头的始脉冲宽度应尽可能小，一般小于或等于2.5（相当于钢
7、中深度）。表25 探头折射角或K值的选择管壁厚度（mm）探头折射角（）探头K值5871.568.232.581468.263.52.52.0f) 斜探头分辨力。斜探头的分辨力应大于等于20dB。g) 外径为57140的对接环缝采用小径管探头。小径管探头的接触面必须与管子外表面紧密接触，其边缘与管子外表面的间隙不大于0.5mm。可以通过在管子表面上铺上细砂纸沿轴向轻轻研磨制得，研磨后的探头入射点和K值应重新测定。斜探头的选择就是指斜探头参数频率、折射角（k值）、前沿距离和晶片规格的选择。它是依据石油天然气钢质管道环缝的特点来确定。从油气管道工程的建设情况看，一般管径都在700mm以下，壁厚通常在
8、610mm范围内，所采用的焊接方法多数为全位置单面焊。虽然近年来随着我国经济的快速发展，石油天然气需求量增大，石油天然气管道向大口径、大壁厚方向发展，相应采用的焊接方法为双面自动焊和半自动焊，如西气东输管道工程和陕京二线管道工程（101614.626.2mm），其大部分管道环焊缝的超声波检测也相应的采用SY/T 0327-2003石油天然气钢质管道对接环缝全自动超声波检测。但以小口径、小壁厚的管道对接环焊缝及部分采用手工单面焊大壁厚、大直径的管道对接环焊缝的超声波检测仍采用手动超声波检测，也就是说，本标准在管道对接焊缝超声波检测中仍占有相当的份额。油气管道环缝根部缺欠主要有根部错边未焊透、根部
9、未焊透、根部未熔合、烧穿、内凹和内咬边。实践证明根部的缺欠相对较多。对于小口径、薄壁管环焊缝根部这些缺欠的超声波检测和评定是本标准关注的焦点。通过上边的分析，采用本标准检测大口径、大壁厚的油气管道对接焊缝少，多数为小口径、小壁厚的单面焊对接焊缝，缺欠多居根部。选择斜探头参数的依据就是既要扫查整个检测区截面，又要对准主要缺欠。（1）管壁厚度1450斜探头参数的选择这种壁厚范围的管道直径一般都在700以上，除单面焊根部缺欠居多外，与压力容器焊缝的超声检测没有什么区别，焊缝及热影响区材料的晶粒度较细，故本标准选择的“探头频率一般是用2.5MHz”，K值为2.01.0，晶片的有效面积不大于962。做到
10、“直射波法扫查焊缝的中下部，一次反射法扫查焊缝中上部”即可。（2）管壁厚度为514范围斜探头参数的选择总结我国几十年石油天然气钢质管道环焊缝超声波检测的经验，参照DL/T820管道焊接接头超声波检测技术规范和原标准来确定参数。探头角度选择的原则壁厚为514，特别是510范围的管道焊缝超声波检测难题是如何在众多干扰波存在的情况下，把缺欠波区分出来。为此标准规定，“直射波法主声束至少应扫查到焊缝壁厚的3/4”，这就是说缺欠居多的焊缝中部和根部应用一次波扫查，实在有困难时，至少要扫查到主声束与焊缝截面中心线焦点到检测面距离为3/4壁厚处。之所以这样选择探头角度是因为探头在一次声程范围内扫查，所产生的
11、变型波和几何形状干扰波均处于荧光屏一次声程范围之外，凡出现在一次声程范围内的信号均为缺欠，这易于根部缺欠的辨认、定位和定性。探头前沿距离和K值的选择要保证一次声程扫查焊缝中下部，特别是壁厚在510范围，必须选择短前沿、大K值的探头。本标准规定“管壁厚度小于或等于6时探头前沿应小于或等于6，管壁厚度大于6时可适当增大”，其K值应符合表25的规定。这主要说的是短前沿的探头，在制造技术上已经成熟，但斜探头的楔块已由有机玻璃改为PSF聚脂等材料制成，其纵波声速比有机玻璃小，为2250/s。对于K2K3的探头，与有机玻璃楔块探头相比较，探头入射角度约为10，由于入射角减小半扩散角由此而增大，K值较大时易
12、产生表面波。短前沿斜探头与常规斜探头的半扩散角的计算值见表010和表011。表010 不同晶片尺寸及K值的薄壁小径管专用探头的扩散角探头型号K值21上下5P66K371.541.39057.718.513.85P88K371.541.39060.718.510.35P1010K371.541.39062.618.58.95P66K2.568.240.19055.521.812.75P88K2.59058.321.89.95P1010K2.568.240.180.960.112.78.15P66K2.063.438.583.45220.011.45p8875.854.612.48.85p1010
13、K263.438.572.756.39.37.2表011不同晶片尺寸及K值的常规横波斜探头的扩散角探头型号K值21上下5P812K371.553.289062.418.59.15P99K371.553.2886.763.315.28.25P812K2.568.251.780.46012.28.45P99K2.568.251.776.660.710.47.55P812K263.449.172.955.89.47.75P99K263.449.170.657.27.26.2探头频率的选择本标准规定“探头频率一般采用5MHz”，这是因为频率高，波长短，不仅发现小缺欠的能力强，而且指向性好，声能集中，脉
14、冲宽度窄，有利于缺欠分辨和定位。晶片尺寸的选择本标准规定“推荐探头晶片尺寸选用66、88、79、99等”，这是因为壁厚较小的管道，其口径也比较小。选用较小的方晶片探头，有利于与管件表面接触，减少探头边缘产生的散射，从而在保证检测灵敏度的条件下，使荧光屏上脉冲宽度减小，有利于薄壁管道焊缝的检测。晶片尺寸减少，可能会导致声束指向性变坏，但频率的提高可起到弥补作用。图016为横波斜探头的入射角，折射角、与半扩散角的示意图。图016 横波斜探头的声束在介质中的半扩散角当管径较小时，为使探头与SGB试块和受检管子表面更好地接触，可对探头进行适当修磨。具体可采用在受检管子表面上铺上细砂纸，然后推压探头使其沿管子的轴线方向前后移动的方法进行修磨。对外径57140的管子对接环焊缝检测时，探头的参数选择与上述（2）相同，但应采用“小径管探头”。当使用小径
