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带倒角焊缝超声检测信号易与未焊透、未熔合混淆,该如何鉴别呢?

2021-05-25 09:50:02

带倒角焊缝超声检测信号易与未焊透、未熔合混淆,该如何鉴别呢?

管道对接焊接时,对管道内壁进行倒角处理是普遍存在的。对此类焊缝进行超声检测时,根部反射常出现“双峰”波形。判断此种波形需要通过管道测厚数据、焊缝坡口结构、两个反射波峰zui大时对应的深度、反射位置的水平定位以及不同的检测位置等基本信息和检测方法综合判断,以避免发生误判。

管道对接焊缝往往存在两个厚度不等的管道相焊接的情况,为了保证焊缝两侧厚度一致,需要在较厚一侧的管道内壁、外壁进行倒角处理。

由于倒角的存在,超声检测的信号特征有时与未焊透、未熔合缺陷的信号特征相似,易引起误判。

那么,究竟带倒角焊缝的超声信号有什么与众不同之处,能让我们更好地进行判断呢?

★管道对接接头坡口结构特征★

根据DL/T 869-2012《火力发电厂焊接技术规程》规定,内壁不相等而外壁要求齐平时,按照下图所示两种结构加工坡口(图中δ1为较薄一侧的焊件厚度,δ2为较厚一侧的焊件厚度)。

不同厚度焊件对接坡口的加工示意

按照规定加工坡口时,较厚一侧的钝边至倒角斜边拐点位置距离(水平段距离)不小于δ1。利用超声检测方法对此种坡口结构的管道进行检测时,根部缺陷的反射信号和正常结构的反射信号是比较容易区分的。

火力发电厂管道对接焊缝的坡口结构加工时并非按照规定进行。实际加工会在钝边起点位置直接倒角。

如上图所示,此种结构没有水平段,只有倒角斜边;又由于管道本身加工的原因,沿管道圆周方向的厚度分布并不均匀;对接焊接时为了保证熔池的深度一致,圆周方向上的倒角深度L2会不相等,导致倒角斜边距离L1也不相同。当距离L1较小,并且比较靠近焊缝根部位置时,就会给超声检测带来困难;如果超声检测人员经验不足,会将此种结构波误判为缺陷波。

★带内倒角管道焊缝的超声信号特征★

超声检测管道对接焊缝时,常采用斜探头。由于斜探头利用的是纵波斜入射,纵波斜入射到第二介质中产生横波,其声束与声束轴线不对称,而是存在上下两个半扩散角,其中上半扩散角θ上大于下半扩散角θ下。

对管道带倒角的对接焊缝进行超声检测时,根据反射回波辨别的难易程度,可将其分为两种情况:

一种情况是上图所示的结构,图中B、C 两点之间的距离为ΔL,当B点处于C点左侧时,记为ΔL>0;

另一种情况为B点处于C点右侧,上图中未标出,记为ΔL<0。下面将对这两种情况的信号特征分别进行讨论。

当ΔL>0时

A点和B点位置较近,此时直探头在焊缝边缘测量的厚度为H2,而实际根部反射在A点,此种情况比较复杂,容易误判。

检测时探头从位置1向位置2移动的过程中,声程S1第1次到达根部位置B点时,超声波仪器屏幕上会显示反射波。

仪器按照深度1∶1调节时,该点反射波的显示深度为S1/cosθ,由于S1>S2,可得S1/cosθ>S2/cosθ=H2,即屏幕的显示反射波深度大于H2。

随着探头的继续移动,当中心声束到达B点时,即声程S2到B点时,仪器屏幕上显示的反射波幅为zui高,此时深度显示为H2。

继续移动探头,使得声程S3到达B点时,仪器屏幕上显示的深度为S3/cosθ,由于S2>S3,可得S2/cosθ>S3/cosθ,即屏幕的显示反射波深度小于H2。

探头从位置1向位置2移动的过程中,B点的反射波在仪器屏幕上的显示特征为:深度范围由大到小,反射波幅高度为逐渐增大,增大到zui大后,再逐渐降低;当声束中心位置S2到达B点时反射波幅zui高,深度显示为H2时为zui大,之后再逐渐降低。

同理,当声程S1,S2,S3依次到达焊缝根部A点时,反射特征相同。当A点和B点同时处于声束的覆盖范围内时,仪器屏幕上会同时显示两个反射波幅,即“双峰”结构。

根据几何原理,到达A点的声程始终大于到达B点的声程,故屏幕上显示深度较大位置的波峰始终为A点的反射波,深度较小位置的波峰为B点的反射波。

判断此种结构的反射波形需分别找到A、B两点的zui大反射波幅对应的深度,分别记为HA、HB,数值上两者关系应满足HA<HB,其差值取决于倒角的厚度,即L2。再将探头移至对侧位置3,此时A点会形成反射波,屏幕上显示单一的反射波形,其zui大反射波幅对应的深度应与HA相近。

且直探头纵波声束覆盖范围为AB斜面时,直探头在焊缝边缘无法测量具体数值,向远离焊缝侧继续移动探头可测得数值H2,由于A点和B点相距较远,声束有效范围不能同时覆盖两点位置,不会出现“双峰”结构的反射波形,故比较容易判断此种倒角结构的反射特征,此处不再赘述。当ΔL<0时

如上图所示,当探头处于位置1,焊缝根部A点和钝边B点同时处于声束的覆盖范围内时,在焊缝根部A点形成根部反射,B点形成端角反射,仪器屏幕同样会显示“双峰”结构。

移动探头,分别找到A、B两点的zui大反射波幅所对应的深度,分别记为HA、HB,其中HB与工件厚度H1相等,两者大小应相近或HA稍大于HB。

再将探头移至对侧,如上图中位置2,焊缝根部A点会形成反射波;此时仪器屏幕会显示单一的反射波形,zui高波幅对应的深度应与HA相近。

同样,根据焊缝两侧的反射波形特征,以及zui高反射波幅对应的深度进行综合比较、分析,可以判断出管道对接焊缝根部未熔合的反射特征。

如上图所示,当探头处于位置1,焊缝根部A点和钝边B点同时处于声束的覆盖范围内时,A、B点都会形成反射信号,其反射信号特征也为“双峰”结构。

移动探头分别找到A、B两点的zui大反射波幅所对应的深度,分别记为HA、HB,其中HB与工件厚度H1相等,两者大小关系应为HA<HB。

再将探头移至对侧,如上图中位置2,焊缝根部A点以及钝边C会形成反射波,其反射信号特征同样为“双峰”结构,两点的zui大反射波幅所对应的深度关系与对侧位置1相近。

管道带内倒角、根部未熔合和未焊透,三者之间的超声检测信号特征具有一定的相同点,也存在不同点。

相同点是都具有“双峰”结构

不同点是“双峰”对应的zui高反射波幅深度不同,不同检测位置所对应的信号特征及深度也不相同。


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