压力管道超声波检验根部反射波的识别与判定

压力管道超声波检验根部反射波的识别与判定天津市众元天然气工程有限公司朱岩李海摘要：根据据管道行行业大径径焊口（直直径≥≥1688mm）的的特点，介介绍了超超声波检检验时根根部区域域反射波波的类型型，对反反射波的的静态和和动态波波形进行行了分析析，提出出了根部部缺陷反反射波的的识别与与判定方方法。关键词：大大径焊口口超声波波检验根根部区域域反射波波的识别别与判定定1、大径焊焊口特点点及根部部区域反反射波类类型压力管道行行业大径径管线规规格、形形式、种种类比较较多，管道对对接焊缝缝为单面面焊双面面成型，常见的的坡口形形式有：：V型、UU型、双双V型、综综合型，根部的的结构形形式与设设计的规规定尺寸寸常常存存在一定定误差，尤其是是现场加加工坡口口形式尺尺寸的误误差，对超声声波检测测根部缺缺陷情况况的判定定产生了了一定的的技术难难度。焊缝超声波波检验时时，根部区区域的反反射波是是比较多多且比较较复杂的的，产生焊焊瘤、内内凹、咬咬边、裂裂纹、未未焊透、未未熔合、气气孔、夹夹渣等缺缺陷反射射波。检检测时会会因为根根部区域域的局部部不规则则性、不不连续性性，产生根根部内表表面结构构的反射射波。这这些反射射波在超超声波检检测中的的静态波波形以及及动态波波形是千千变万化化的。所所以，如何识识别和判判定这些些反射波波对检测测结论就就显得非非常重要要。2、根部区区域反射射波的识识别与判判定要比较准确确识别分分析、判判断反射射波的种种类，必须对对反射波波的位置置、反射射波的静静态和动动态波形形比较准准确的掌掌握，这涉及及到对所所使用的的探头有有关参数数的准确确掌握。又又考虑到到单焊双双面成型型焊缝根根部会遇遇到未焊焊透等缺缺陷，其反射射特征与与端角反反射相似似，为提高高对不同同缺陷反反射率，应选择择不同角角度探头头来核对对不同类类型的反反射波的的静态和和动态波波形。2．1根部部焊缝反反射波的的识别与与判断2.1.11正常常焊缝根根部反射射波正常焊缝的的根部对对超声波波的反射射情况可可以通过过反射波波的位置置定位，来判断断根部的的透过情情况，如图11所示。在在焊缝两两侧探测测，反射波波的水平平距离定定位点相相互交叉叉，反射波波在显示示屏出现现位置偏偏向焊缝缝中心线线对侧，反射波波的深度度显示值值略大于于母材厚厚度。其其包络波波形比较较圆滑，反射波波幅较低低，有时没没有波，左右移移动时反反射波峰峰变化很很小。图1符合要要求的焊焊缝反射射波2.1.22未焊透透反射波波氩弧焊打底底时焊缝缝根部未未焊透缺缺陷比较较少，但由于于坡口加加工不良良，钝边太太厚或一一侧厚一一侧薄，加上焊焊接电流流太小或或焊接操操作方法法不当时时，也会产产生未焊焊透缺陷陷。由于于未焊透透有较规规则的钝钝边，,所以以探测时时有很强强的端角角反射波波，探头前前后移动动时，波形较较稳定，转动或或摆动探探头时，波形消消失较快快，焊缝两两侧探测测时水平平距离定定位落点点有一定定间距，约等于于对口间间隙，如图2所示。图2未焊透透反射波波在焊缝两侧侧探测，均有波波幅较高高反射波波显示，其位置置在根部部一次波波出现的的位置偏偏左一些些。波形特点：：波形单单一,反反射波幅幅度大，探头平平移时，波形较较稳定，反射波波动态包包络面大大且比较较规范。2.1.33未熔合合反射波波对于根部未未熔合反反射波探探测时，在缺陷陷侧有一一个波幅幅较高的的反射波波，有时在在非缺陷陷侧反射射波幅更更明显，（但是是随着未未熔合面面与入射射声束角角度的不不同，有时反射射波幅较较小、甚甚至无反反射信号号，这是是因为缺缺陷的指指向性声声束反射射角无法法传播到到探头）应进行行准确的的测厚分分析，对缺陷陷进行深深度定位位，根部未未熔合多多出现在在水平固固定的仰仰焊位置置、垂直直固定的的上坡口口位置、焊焊接接头头的根部部位置。图3未熔合合反射波波如图3所示示在焊缝缝两侧扫扫查，反射波波的水平平定位点点基本一一致，在A侧侧的反射射波为二二次声程程波，B侧的的反射波波一次声声程波，一般情情况下变变换不同同角度的的探头，只要声声束入射射角适宜宜B侧的的反射波波幅高于于A侧，且深度度定位基基本相同同。波形特点：：波形单单一，稳定且且尖锐，动态包包络面积积较大。2.1.44裂纹反反射波裂纹在焊缝缝中虽不不常见，但它是是一种最最危险的的缺陷，它多产产生于根根部的熔熔合线附附近，探测时时反射波波强烈，因裂纹纹表面曲曲折，没有光光滑的界界面，反射波波波脚较较宽，且波峰峰常出现现多峰现现象。探探头平行行移动时时，波峰此此起彼伏伏，摆动或或转动探探头时，波峰下下降很快快，波形没没有未焊焊透波形形稳定，从焊口口两侧探探测时，波形有有较好的的相似性性，缺陷波波在水平平线上的的位置基基本一致致。图4裂纹反反射波如图4所示示在焊缝缝两侧探探测，水平定定位时一一次声程程位置均均有反射射波出现现,反射射波可能能是尖锐锐的，或有多多峰。通通过缺陷陷的准确确定位（埋藏深深度、水水平距离离），可以以判定缺缺陷在焊焊缝中存存在。波形特点：：波形单单一，波幅宽宽，反射波波高度较较大，呈锯齿齿状，有多峰峰，探头移移动时，时起时时伏。动动态呈多多峰，包络面面幅度变变化较大大。2.1.55条状缺缺陷单面焊双面面成型焊焊口的条条状缺陷陷(多数数为夹渣渣)多数数发生在在氩弧打打层与电电焊填充充层之间间。图5条状缺缺陷反射射波如图5所示示，波形特特点：波形呈呈锯齿状状，反射波波较低，主峰边边上有小小峰，探头平平移时，波幅变变化不明明显，波峰有有变化，有一定定的指示示长度，在焊缝缝两侧扫扫查时，波幅高高度不相相同，动态包包络面积积较大且且呈现多多峰值变变化。2.1.66点状缺缺陷在根部区域域出现的的点状缺缺陷，多数发发生在氩氩弧打底底层或第第一层电电焊填充充之间。探头左右平平行焊缝缝移动时时，波幅很很快消失失，基本没没有指示示长度；；环绕扫扫查时，反射波波幅度几几乎不变变，这种情情况一般般判定为为点状缺缺陷。2.1.77密集缺缺陷密集缺陷((多数情情况下为为密集气气孔)为为一簇反反射波，其波幅幅随着气气孔的大大小、密密集程度度的不同同而变化化，当探头头作转角角扫查时时，会出现现此起彼彼伏的现现象。图6密集缺缺陷反射射波在焊缝两侧侧探测，均能观观察到一一簇不规规则的反反射波，波形起起伏变化化不定。探探头平行行焊缝移移动时，缺陷的的反射波波形有起起伏变化化。环绕绕扫查时时，反射波波有多个个波峰。波形特点：：出现一一簇反射射波，波幅不不高，探头移移动，反射波波此起彼彼伏变化化。2.1.88内凹反反射波内凹主要出出现在水水平固定定焊口的的仰焊或或仰焊爬爬坡部位位，内凹是是一个近近似圆弧弧型的曲曲面，对于声声束入射射的界面面它是一一个凸面面，反射波波是发散散的，它与其其它尺寸寸相近、埋埋藏深度度相同的的缺陷反反射波相相比，反射波波较低，波形位位置出现现在根部部一次波波位置前前一点。其其反射波波的深度度显示值值一般略略小于母母材厚度度，如图7所示。图7内凹反反射波在焊缝两侧侧探测，水平距距离定位位落点有有一定间间距，略大于于对口间间隙尺寸寸，定位点点不相互互交叉，根部焊焊缝反射射波在显显示屏出出现位置置偏向左左侧有一一个反射射波显示示，其包络络波形比比较圆滑滑。2.1.99内咬边边反射波波单面焊双面面成型的的焊口的的咬边，一般情情况下，缺陷反反射波的的位置出出现在一一次声程程波的前前端，若缺陷陷波幅较较小，还可在在焊缝一一侧观察察到根部部焊缝的的附加反反射波。当当探头在在焊缝两两侧探测测时，缺陷的的定位基基本一致致，当探头头平行焊焊缝移动动时波幅幅有起伏伏变动，因为手手工电弧弧焊咬边边多数不不连续过过渡。图8内咬边边反射波波如图8所示示波形特特点：在焊缝缝两侧均均能观察察到缺陷陷的反射射波，一般在在A侧还还能观察察到咬边边的反射射波和底底波。探探头前后后移动时时只显示示很小的的垂直尺尺寸。咬咬边反射射波包络络波形两两侧不相相同。由由于入射射角度和和缺陷指指向性的的原因，有时在在焊缝的的一侧反反射波幅幅较小、甚甚至无反反射信号号。2.1.110焊瘤瘤反射波波焊瘤反射波波一般有有如下特特点：（1）波波形尖锐锐、陡峭峭、清晰晰、波幅幅较高，波形与与根部裂裂纹、未未焊透相相似，因焊瘤瘤弧面总总是能很很好的将将声束收收敛反射射至探头头，所以探探头前后后移动时时在一定定范围内内移动均均有反射射，波型包包络线较较宽，变化较较平稳。（2）焊瘤反射波深度显示值略大于母材厚度范围，从两侧扫查，水平距离定位点相互交叉，用大角度探头探测时，有时在反射信号最强时不是声束轴线上的反射，而是声束边缘部分的反射。（3）焊瘤反射波的绝大部分位置是在平焊和平焊上爬坡部位，有时立焊也有，仰焊、横焊部位出现较少。图9焊瘤反反射波根据以上特特点，尤其是是反射波波深度显显示值的的特点，对焊瘤瘤反射波波是不难难识别的的。如图图9所示，在焊缝缝两侧探探测，由单个个尖锐反反射波或或显示双双峰的反反射波，一般幅幅度较高高，声程的的深度均均大于正正常焊透透时声程程的深度度显示值值。2.2内部部错边反反射波的的识别与与判断管径椭圆度度误差影影响焊接接管道对对口质量量的情况况较多。在在这种情情况下，管道焊焊接接头头错口的的现象就就有可能能发生。在超声声波检测测中对于于错口焊焊接接头头根部错错边的判判定是比比较重要要的。为为避免误误判焊口口的内部部结构、形形状尺寸寸的偏差差、应对对焊接接接头进行行必要的的测厚，作为检检测的辅辅助判定定基础资资料，再结合合波形的的特点进进行综合合分析和和识别判判断，然后做做出检测测结论。检测过程中中，错口的的反射波波幅是比比较高的的，焊缝两两侧的反反射波幅幅有明显显的不同同。图10错边边反射波波如图10所所示，检测时时只能从从A侧有有较强的的反射波波，水平距距离定位位一般在在焊缝中中心线对对侧，B侧一一般没有有反射波波，B侧有有时可以以出现焊焊透焊缝缝的较小小波幅的的反射波波。通过过测厚或或表面的的形状加加以辅助助判断，确定错错口的严严重程度度。波形特点：：由于错错口面的的凹凸不不确定性性，反射波波的波峰峰上有小小峰，探头左左右移动动时波幅幅的高度度变化不不大。包包络波形形范围较较宽，波形比比较单一一、变化化不复杂杂。3、识别与与判定方方法的验验证通过大量焊焊接工艺艺评定过过程中的的解剖验验证，对不同同部位同同一类缺缺陷；对相同同部位不不同性质质缺陷的的对比；；并经过过对多台台大型机机组焊口口超声波波检测过过程中的的射线复复检和缺缺陷反修修后进行行对比等等手段的的验证，对各种种典型缺缺陷波形形进行仔仔细的分分析和对对比结果果得出，超声波波检测时时出现的的各种反反射波形形分析的的要点得得到的定定性的判判断是比比较准确确的。实践证明，采用缺缺陷波形形识别与与分析方方法，可以比比较准确确的判断断大径管管焊口根根部的缺缺陷类型型，达到定定性目的的。另外，焊缝根根部出现现的反射射波很多多，单凭缺缺陷波的的某些特特征来判判定其性性质是比比较片面面的，还必须须在探测测前了解解焊接接接头坡口口型式、焊焊接工艺艺、方法法特点、热热处理状状态等，加以综综合分析析判定，才才能达到到准确的的判定。4、结论分析缺陷波波形、判判断缺陷陷性质的的基本依依据：根据缺陷波波形分析析判断缺陷波形分分为静态态和动态态波形，依据静静态波形形判断探探头不动动时缺陷陷波的位位置、幅幅度、形形状、密密集程度度。依据据动态波波形判断断探头在在探测面面上移动动过程中中，缺陷波波变化以以及包络络图情况况。b、根据缺缺陷特征征分析判判断根据可能产产生缺陷陷的形状状、方位位指向性性，判断在在不同方方向探测测面上是是平面形形、立体体形、点点状、条条状的缺缺陷其回回波的幅幅度及缺缺陷波的的变化情情况。可可以判定定为是面面积缺陷陷还是体体积型缺缺陷。c、根据缺缺陷的最最大反射射高度回回波高度度及缺陷陷的定向向反射特特性分析析判断。d、结合焊焊接接头头的焊接接工艺特特点综合合分析结合坡口形形式、焊焊接方法法、工艺艺特点及及缺陷可可能产生生几何位位置，判断分分析缺陷陷的性质质。焊缝中存在在缺陷的的形式是是变化的的，在超声声波检测测中凭借借反射波波的幅度度、静态态波形以以及动态态波形等等对这些些缺陷定定性是需需要一段段时间积积累基础础经验的的。如果果判定为为线状、面面状、体体积状的的危害性性缺陷，则不受受