超声检测技术

1、超声检测技术22.1检测前检测人员应了解被检管道的材质、厚度、曲率、组对状况、坡口形式、焊接方法、焊缝余高、焊缝宽度及沟槽等情况。A型脉冲超声波检测仪的特点是从仪器的荧光屏上只能直接得到两个信息：缺欠的回波波高（波形）和声波的传播时间（或由此得到的超声波越过的声程），不能直接显示出缺欠的形象和在被检测的部件中的位置。所以在检测中，检测人员除结合探头在工件中的位置，观察仪器示波屏上的波形以外，还需借助于收集到的被检工件的有关情况，根据所掌握的超声波检测理论知识和已有的实际经验进行分析，才能对被检工件作出较为正确的判断。条文中规定：在检测前检测人员应了解被检管线的材质、厚度、曲率、组对状况、坡口型

2、式、焊接方法、焊缝种类、焊缝余高、焊缝宽度及沟槽等情况，这是检测人员为了作出准确的判断，而必须了解甚至掌握的重要信息，也是超声检测工作中必不可少的一部分。否则，如果检测人员在工作前不了解被检管道的壁厚和曲率，既无法选择探头和试块，也无法调整仪器。22.2采用单面双侧直射法及反射波法检测。条文中的“单面双侧”指的是管道外壁被检焊缝的两侧检测面。在对油气管道焊缝作超声波检测时，应该分别在焊缝的两侧各做一次探测。其理由是：（1）焊缝中的缺欠具有一定的方向性，尤其是面状缺欠，如坡口未熔合、裂纹等，在焊缝两侧的不同方向的声束扫查焊缝，有利于防止缺欠漏检。（2）对管道对接环焊缝作检测时，管道内壁的表面状况

3、往往不能直接观察，只有通过在焊缝两侧进行扫查，才能对缺欠信号或内壁表面的几何反射波作出鉴别。例如，当有错边存在时，焊缝内表面可能具有良好的反射条件，从回波信号可以确定反射点在焊缝的中心线上，且处于焊缝底部，但从焊缝另一侧探测时，由于没有反射条件，就没有反射信号。而对于根部未焊透，由于从焊缝两侧探测都具有良好的反射条件，因而均有强烈的反射信号。从两侧对缺欠定位距焊缝中心线的距离均为根部间隙宽度的一半，且处于焊缝底部。如图022所示。图022 错边与未焊透及其波形又例如，当焊缝的内表面存在焊瘤时，在检测中一般也会出现较强的反射信号。其反射信号的波形、动态波形常与根部未焊透、裂纹、内凹差不多，反射点

4、均在焊缝根部附近。主要区别是：从两侧探测时，反射点都能判定在焊缝中远离探头的一侧，声程着落点互相交叉。如图023所示。l1、l2分别表示从两侧探测时测定的反射点的水平距离；L表示探头在两侧探测时入射点间的距离。l1+l2L图023 根部焊瘤的反射特点（3）对焊缝中的缺欠性质的判定，往往需要对从两侧探测到的缺欠波形以及确定的缺欠位置进行比较、分析，才能得到比较可靠的结论。例如，对焊缝边缘的坡口未熔合缺欠，在焊缝两侧均采用二次波探测，一侧的反射波明显地高于另一侧的反射波。且反射点的位置均在焊缝一侧的边缘坡口位置。如图024所示。图024 坡口未熔合的反射特点又例如，对于未焊透、根部裂纹和内凹这三种

5、焊缝根部缺欠，从焊缝两侧对这三种缺欠进行探测时，从两侧定的同一缺欠的二个反射点的距离l是不一样的。对于裂纹，l=0，对于根部未焊透，l约为管道对口间隙宽度，大约12左右；对于内凹，l则可能为45，甚至更大，且波高也都比较低。内凹的反射波特点见图025。图025 内凹的反射波特点可见在对管道焊缝作超声探伤时，在焊缝两侧作扫查是十分必要的。在油气管道的焊缝检测中，应尽量采用直射波扫查焊缝根部，采用一次波扫查焊缝的中上部，尽量减少超声束的管壁表面反射次数，缩短声程，以提高探伤灵敏度与分辨力。22.3检测灵敏度应不低于评定线灵敏度。条文中的“检测灵敏度应不低于评定线灵敏度”这句话的含义是指经过表面耦合

6、损失修正以及其他传输损失修正（如底面反射声能损失修正）后的灵敏度。当采用直射波、一次反射波或二次反射波对焊缝进行分段探测时，则应按该段范围内的评定线相应波高作为搜索灵敏度，即检测灵敏度。22.4扫查速度不大于150mm/s，相邻两次探头移动间隔至少有探头宽度10%的重叠。超声检测时，检测人员必须对仪器显示的回波信号作仔细的观察和分析，所以屏上的波形应清晰、明亮，这就要求脉冲回波在示波屏上闪现的次数足够多。一般超声波仪器的脉冲重覆频率是一定的。例如，汕头产的CTS22型超声波探伤仪的脉冲重覆频率为125Hz500Hz。为此，在检测时，探头移动的扫查速度不能太快。本标准规定为扫查速度不大于150/

7、s。条文中规定“相邻两次探头移动间隔至少有探头宽度10%的重叠”，其目的是为了对扫查区域作充分扫查，不漏检。22.5 为探测纵向缺欠，探头应垂直焊缝中心线做矩形扫查或锯齿形扫查，探头前后移动范围应保证能扫查全部焊缝截面及热影响区。本条叙述中实质上暗含在对焊缝作初探时如何扫查及确认缺欠？现对其作如下解释：对于波高低于评定线的反射波信号，本标准认为可以不予考虑。这是因为这些小信号往往是由小气孔、小夹渣等非危害性小缺欠，或是较浅的内凹之类的表面缺欠等反射产生的。对于坡口未熔合、裂纹类平面状缺欠，当声束与缺欠平面大致平行时，回波信号可能很小，也不超过评定线，但是当声束从另一个方向入射，与缺欠平面大致垂

8、直时，回波信号就会很高。对于这种缺欠信号就应予认真注意分析、评定。另外，当回波信号判定为是由根部未焊透产生时，虽然信号较小，高度低于评定线，仍测定缺欠指示长度予以评定。下列方法可以作为判定回波信号是否为缺欠波的参考：（1）按超声束中线考虑如回波信号出现在示波屏一次标记点前，则为缺欠信号；如回波为一次或二次反射波，且判定前一次波未进入焊缝，则该信号可能为缺欠信号；如判定前一次波已进入焊缝，则该回波可能为焊缝表面的几何反射。（2）从焊缝两侧探测都发现反射波信号如果二次水平定位都在焊缝中间，则为缺欠；如果二次水平定位，都在靠近探头的一侧，则焊逢中心线两侧各有一个缺欠。如果从两侧作水平定位，反射点位置

9、分别都在远离探头的一侧，则所发现的反射波为几何反射信号。（3）仅在焊缝一侧探测发现反射波信号，如果水平定位在焊缝中靠近探头的一侧或焊缝边缘，则此信号为缺欠波；否则为焊缝表面的几何反射波。（4）如果从两侧探测，在示波屏的三次（或一次）标记上都出现回波信号，且水平位置均在同一位置，则应判为缺欠。（5）在示波屏的二次标记点上出现的回波信号，经水平定位，只要有一侧定位在焊缝中靠探头的一侧，则该信号应判定为缺欠波。在对油气管道焊缝作超声波探伤时，还应注意对管道的形状作观察。即使是两根同规格的管子对接，由于种种原因，在同一处焊缝两侧的管子椭圆度和壁厚也不一定相同。为了准确判伤，区别示波屏上的信号是几何反射

10、波还是缺欠波，要注意管子的外错口情况，必要时还应对两侧管壁测厚。为了探测纵向缺欠，条文中提出了两种扫查方法：锯齿形扫查和矩形扫查。这是对焊缝做初探的一般扫查方法。锯齿形扫查适合于直径较大的管道，例如直径大于219的管道。对于直径较小的管道，宜采用矩形扫查法。由于油气管道的材质一般为低碳钢，在焊接中很少产生横向缺欠，例如横向裂纹。同时，探头是在焊缝上作沿焊缝方向扫查移动，而在小直径管道上作这种扫查时，声束的传播路径较为复杂。为此，对于横向缺欠的探测扫查方法本标准未予列入。22.6对反射波幅位于或超过定量线的缺欠以及判定为根部未焊透的缺欠，应确定其位置、最大反射波所在区域和缺欠指示长度。本条规定了

11、被检出的缺欠若符合下列条件时，在报告上应予以记载：（1）缺欠最高波幅不低于定量线；（2）缺欠被判定为焊缝根部未焊透。记录的内容为：最高缺欠波幅度值；缺欠在焊缝中的位置，以及缺欠指示长度。所记录的数值误差为：波幅测定误差2dB；缺欠位置以及指示长度测定误差1。为此，在检测工艺上应保证所记录的数值的准确性。22.7缺欠最大反射波幅与定量线SL的dB差，记为SLdB。22.8缺欠位置以获得最大反射波的位置表示，根据相应的探头位置和反射波在荧光屏上的位置确定，在焊缝周向分度点为起点，沿介质流出方向投影，顺时针进行标记。深度标记是以缺欠最大反射波的深度值表示。本条规定了第22.6条所要求记录的三项内容的具体记录方法。（1）对缺欠波幅的记录对根部位焊透以外的缺欠，为了缺欠最大反射波幅与定量线SL的dB差，记为SLdB；对判定为根部未焊透的缺欠，为了便于按第23章的要求予以评定，可以记为缺欠的最大反射波幅与SRB试块的人工矩形槽反射波峰值点的dB差，写作SLSRBdB；（2）对缺欠位置的记录以所获得的最大反射波确定缺欠位置；缺欠在焊缝上的相对位置，在焊缝的投影图上标注，投影方向与管道内介质流动的方向一致，起点为焊缝的周向分度点，一般沿顺时针方向将平焊位置的起点定为扫查“0”点。缺欠在焊缝截面上的位置以埋藏深度表示。22.9当缺欠反射波只有一个高点，且