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1、管道对接焊缝的超声波检测摘 要:针对工艺管道对接焊缝的特点 ,对焊接方法、焊接位置及易产生的缺陷进行了分 析由于工艺管道对接焊缝壁厚范围大,多是直管与直管、直管与弯头、法兰、阀门等管件对 接,采用单面焊接双面 成型工艺,这种特殊结构型式和焊接工艺 ,使超声波检测只能进行单面 双侧扫查或单面单侧扫查为了提高缺陷的检出 率,对不同规格!不同结构的焊缝在选 择扫查 面、探头数量、探头型号和探头尺寸时应有针对性根部缺陷的判定对仪器扫描线调节精度 提出了较高要求,对典型缺陷的回波特征进行了分析通过以上分析和采取的措施 ,能有效提 高工艺管道对接焊缝超声波检测的质量。石化装置工艺管道对接焊缝超声波检测具有
2、一定的难度早期的模拟超声波探伤仪由于 定位精度不高,对于根部缺陷的识别和判定存在较大难度,每次更换不同角度的探头后时间基 线都要重新调节,非常不便,这为在工艺管道对接焊缝领域推广超声波检测技术造成了很大的 困难近些年,超声波检测灵敏测设备发生了 巨大改变,且更新很快,数字式探伤仪代替了模拟 仪数字式探伤仪较原先使用的模拟式 超声波探伤仪具有显著的优点 首先,其定位精度高, 定位精度可达0.1mm,为管道焊缝根部信号的判定提供了可靠依据;第二，可存储多种探头参 数及其距离一波幅曲线,为现场采用多种角度的探头进行检测提供了方便,提高了不同角度缺陷的检度,也可方便地变换探头（角度）,为辨识真、伪信号
3、提供了方便;第三,可以存储动态波形和缺陷包络线,并可作为电子文件存档备查数字式超声波探的难题。笔者推荐管道焊缝探伤采用数字式超声波探伤仪。通过专业培训和严格考核,可以筛选 出合格的管道对接焊缝超声波检测人员,完全能保证管道焊缝的超声波检测质量。通过对超声波检测方法、扫查面、探头数量、探头型号和探头尺寸的控制、以及理论 分析和实际验证, 表明超声波检测能有效保证管道焊缝的检测质量。超声波检测操作灵活方便,对厚壁管道检测灵敏度和检测效率均高于射线检测,成本低于 射线检测,且对人体无害,是一种科学!环保的检测方法。1 管道对接焊缝与容器对接焊缝的不同点管道对接焊缝较容器对接焊缝从焊接工艺、结构型式!
4、主要缺陷产生的部位、缺陷信号 判别、探头扫查面、探头折射角度的选择以及祸合面曲率等都有较大区别因此从事管道对 接焊缝超声波检测的人员必须对比有一定的了解表 1 是管道对接焊缝与容器对接焊缝超声 波检测不同点的比较。.1.应耳肚血料为电由理，4斗由机械比 卄刈，呈SMS卷晌堆石1左血窗需Tt附昨有存樹避卄苗邯府匣忖您捡氏3苗广世的主皑即咬最阳更产住左悝嵋内酿吒乳.甚fit.耒烬台.4脛声it伯号的胃斷匂内卑ii回潼怫罢常，不對別（5陀环河膻与情擂寺面曰唐饶晦丿不同JR干艮5-H真削片il升卷斟也Rhif StkSU Fltt冏玄Itifl打奇可竝从稈“内怦壷帀悴帰再恪査614曲喉今酹说蛍尢酎垮i
5、j脂* 豪骸丸“槪头卑怯唐丘確I r件. . 也丽uaih, 竝矣近平t .woiti* r1附規住/虫 i- FJ5戲也余買虽H占由刿苗肚圧 Ft TH證JA鼻向跟*tFl艷的押矍宴也鼻幹一較套理：和乐tr抽申甚从g草面収蔽 理刘杠说打粕F2焊接工艺及缺陷分析管道对接焊缝的超声波检测有两个重要环节，一是如何能保证不漏检缺陷,二是如何能正 确识别和判定缺陷以下对管道的接头型式、焊接方法、焊接位置及易产生的缺陷进行了分 析,为设计检测工提高缺陷的检出率和信号判定提供参考。2.1结构型式与扫查面石化装置工艺管道对接焊缝一般可分为3种型式:直管与直管对接、直管与管件对接、 管件与管件对接。（1）直管
6、与直管对接焊缝探头可以在焊缝两侧进行扫查。（2）直管与管件对接焊缝由于管件侧表面为不规则曲面（如弯头、法兰、阀门或三通等），探 头 不能良好藕合，因此，只能从直管一侧进行扫查，为了提高缺陷检出率,应选择2种不同角度 的探头进行扫查。 管件与管件对接焊缝由于焊缝两侧均为不规则曲面（如弯头!法兰、阀门或三通等），探头 不能良好祸合，因此，这类焊缝不能进行正常的超声波检测如客户有措施将焊缝余高磨平（与 母材平齐），则可将探头通过磨平的焊缝进行检测将焊缝打磨至与母材平齐是一件很困难的 事，一般不这样做。2.2焊接位置了解焊接位置有助于缺陷性质的分析判断。管道对接焊缝的焊妾位置分为水平转动、水 平固定、
7、垂直固定和45度斜固定。 水平转动口焊接时，焊接位置总是处于时钟11点或1点附近的位置，焊接操作最易控制， 最不易产生焊接缺陷（图1）（2）水平固定口焊接时，上半部分处于平焊位置下半部分处于仰焊位置，两侧处于立焊位置（图 2）。!?12 木 F ISI 定 口埠接示意图(3) 垂直固定口焊接时,其位置为横焊，焊接位置示意见图3。(3)45度斜固定口焊接时，各部分在水平固定的基础上又增加了倾斜角度，加大了焊接难度 (图 4)。图斗4h频辭固定焊接示意图2.3各焊接位置易产生的缺陷类型(1) 焊接程序 目前石化装置管道对接焊缝均采用氢弧焊打底，焊工在打底结束前留一 小段用作检查孔,用手电筒观察根部
8、打底情况，若有不良现象则立即将不良部位用磨光机去除 重焊，最终检查良好后将根部最后一小段焊好氢弧焊打底结束后，对于较厚的焊缝一般采用 手工电弧焊或埋弧自动焊填充盖面。(2) 平焊位置铁水熔化后在重力的作用下会向下淌，因此平焊位置焊接时要控制电流不能 过大，焊接电流和焊接速度要适当，否则易形成焊瘤和烧穿。焊条接头和焊瘤部位易产生气 孔。(3) 立焊位置在立焊位置因铁水下淌导致焊缝波纹粗糙及内外表面焊缝成型不良,也容易产生未焊透、未熔合!焊瘤及咬边因此要控制焊接电流不能过大,焊接速度不能过快。(4) 仰焊位置仰焊位置易产生内凹、未焊透、未熔合及焊瘤(余高过高)，仰焊位置电流过大易产生内凹!烧穿和焊
9、瘤，电流过小易产生未焊透和未熔合，因此仰焊部位的焊接难度最大焊工常 采用灭弧焊法进行焊接，即引弧!将焊条熔化一点立即断弧、待片刻熔池凝固、再继续引弧熔化一点焊条立即断弧.这样循环持续,直至铁水成型达到可控为止，在烧第二层焊缝时电 流也不能过大，否则将第一层铁水熔化下坠形成内凹 电流越大形成的内凹越深。(5)横焊位置管子垂直固定，焊工围绕焊缝进行横向焊接。横焊位置焊接时 铁水受重力 作用，上部易出现咬边，坡口易产生未熔合，焊接每层之间如果清理不好易产生夹渣。焊 缝表面横排波纹控制不好会比较粗糙。3探头的选择探头选择时要考虑的因素有：(1) 检测厚度检测较薄焊缝应选择大K值、短前沿探头，一次波尽可
10、能扫查更多的焊缝截 面;对于大厚度焊缝应选择晶片尺寸较大、K值合适、具有足够灵敏度的探头。根据实际工作经验,笔者推荐壁厚不小于7mm的焊缝宜采用单斜探头进行检测。壁厚 7mm的焊缝检测时杂波干扰严重，目前多选用聚焦探头或双晶探头。但聚焦探头和双晶 探头一般宽度较大，与小径管藕合时要进行修磨由于聚焦探头和双晶探头都是在焦点附近 灵敏度最高，探测范围受到一定影响,工艺管道壁厚 7mm的管道管径一般均较小，因此，对壁 厚 7mm的管道焊缝不推荐采用超声波检测法进行检测。(2) 检测面曲率 半径R较小的管道,要选择 接触面小的探头，以保证良好藕合;直径较大 的管道可以选择尺寸较大的探头，以提高检测效率
11、。探头与工件接触面尺寸W应满足下式：R三W2 /4 (1)目前市场销售的晶片尺寸为6mm x 6mm的短前沿小晶片探头，其探头宽度一般为12mm。 由式(1)计算可得管道直径应72mm。为提高藕合效果，笔者推荐采用探头宽度为12mm的 小晶片短前沿探头进行检测时，管道直径下限为100mm。(3) 扫查面 直管与直管对接，探头在焊缝两侧扫查时，可以选择1种K值的探头;直管与管 件对接，探头只能在焊缝一侧进行扫查时，应选择2种折射角相差不少于10度的探头进行扫 查，其中较小K值的探头,一次波扫查范围不少于焊缝截面的1/4(4) 探头频率 管道探伤宜选择较高频率的探头，以提高指向性和定位精度。推荐采
12、用频率 为5MHz的探头，对于较厚管道(厚度)不小于4 0mm)可以选择2.5MHz的探头。对于根部可疑信号,尽可能选择小K值探头复验经验表明，小K值探头定位精度高，误 差小。综合上述条件，不同厚度的管道推荐选择的探头角度和前沿距离见表2,不同曲率的管道 推荐选择的探头尺寸见表3。袁2不同纽度的普道幷琴选择的探头角康和前沿距藹rmm暹用单亍斛探进采用需忡Kffi探虽在焊爆的 一髓1亍扫住吋探头的K(fi採头IS 趙福 /mm想蚤1917Ttn3. ” Z 510X 0LOTX152.03. 0L5比 52.01.5巴5也a2.上1,(12. ft丁乂 J noL0去0S3不同曲率的管道推荐选择的探头尺寸219-常峯甲!t，岬书I却if雷从环， 喊挪即* “丹強时朋护蹙甘.由山用廂K.= ET二卉舄甘壽乂艺打旧O舁卄不上“钊nrtfL、11F醉审也巒曹后* 鮭孙足电帕创就芒斤尺瓷，Ibi -I謨處右哉帕BHS曲邮見九砂“庖菱要昂*f*Pt ME+-.I-TBh xxxx* a*a年TBSPU7XU SMAWift Mi TSfMt4HM4JTJ1VT 4?.!i.5Si*丈做*番屯AftM6C1*6fl）MlfrUTfil* 11 Ji mm A Zi remiK-H A
