在用压力管道对接焊缝抽样无损检测的统计分析结果表明,各类焊接缺陷中未焊透缺陷的出现概率最大，而在定期检验中最需要解决的是在用压力管道对接焊缝的未焊透的定量检测,并对未焊透的自身高度的测量精度要求在0.2mm以下,以满足依据检测结果对压力管道进行评级的要求。因此,未焊透缺陷的定量检测具有重大意义,也是目前在用压力管道定期检验的技术难点。

飞泰根据数字超声波技术检测在用压力管道对接焊缝的未焊透的情况,通过对小口径(口径:57~76mm,管壁:4~8mm)试件的超声检测方法做实验,提出了应用不同深度的槽形人工反射体作比较,测量管道对接焊缝根部未焊透缺陷自身高度和长度的方法,并通过对自然缺陷的实物试验和对实物试验结果和误差进行分析,为精确测量未焊透缺陷自身高度提供一种数字超声检测工艺方法。

超声检测的适用范围广,但对小口径薄壁管的对接焊缝未焊透自身高度进行超声波精确测量检测存在两方面难点:一是壁薄(4~8mm)、曲率半径小的结构本身不利于超声检测;二是就具体超声检测工艺来说,因壁薄,超声横波检验基本在近场区内,对检测有很多困难,且工件曲率半径小使得检测探头与工件的接触面小、曲面耦合效果差,超声波在小径管内表面反射发散。虽然用超声检测小口径薄壁管的未焊透自身高度和长度有难度,但是大量实验结果及试验理论分析表明,只要选择合适的探头及检测工艺,就可实现对其精确测量。

超声检测工艺方法的确定

1、方法一数字超声波脉冲反射法。釆用数字超声波脉冲反射法,利用数字超声波机的测量精度较高的特性来实现准确测量,采用了高频、小晶片和大入射角、短前沿的探头进行手工测量。理由是:由于是薄壁所以声波衰减可以不考虑,选择高频率可以提高分辨力和测量精度;选择大入角和短前沿的探头可以减少声波在工件中的传播次数从而提高测量精度;由于工件的接触面是凸曲面,选择小晶片可以提高曲面耦合效果。

2、方法二超声相控阵法。超声相控阵技术是借鉴相控阵雷达技术原理而发展起来的,它可以实现声束的聚焦和偏转,从而实现对缺陷大小的精确测量。工业相控阵技术是指每个晶片的激发时间可以单独调节,从而控制声束轴线和焦点等参数的换能器晶片阵列。通过软件控制一个探头中一组阵列晶片的触发时间,就可以控制探头的声束角度、聚焦距离;换句话说是探头的入射角度和具有最大分辨率的区域都是可调的,因此单个探头就可以在同一个位置做多角度检测。相控阵技术的应用,使得不用移动探头就可以对工件进行细致而全面的扫描检测,配置机械夹具,可以对整个试件作高速、全面扫查;可变化的声束角使得在检测各种几何形状和缺陷类型工件的时候,都能获得良好的信噪比。对于小径管探伤推荐使用短前沿、高频率的相控阵探头,这是因为:大角度的探头增大一次波的检测范围,克服二次波探伤灵敏度较低的问题;而高频率探头,指向性好、分辨力较高,测量精度也高。