不等厚薄壁筒对接焊缝缺陷的无损检测

不等厚薄壁筒对接焊缝缺陷的无损检测

在设计中，需要将两个不同厚度的薄木截面焊接。由于不同焊接因素的影响，焊接过程中可能会在焊接区域出现各种焊接缺陷。因此，焊接后，有必要确定焊接区域的焊接缺陷，并进行定位、定量和定位。对于大批量生产的焊接件,这种检测需要在线自动完成。1焊缝的结构和组织在不等厚薄壁筒对接焊缝进行自动检测探伤中,该焊缝结构特点如下:(1)筒体的壁厚较小,通常为1.6mm,而筒底焊接区厚度为2.6mm;(2)焊缝为不等厚对焊,筒底向左方厚度逐渐增大,几何形状复杂,焊道外侧表面粗糙,残留明显的车削刀纹。(3)筒体和筒底以及焊道金属的化学成分不同。常见的焊缝缺陷有气孔,夹渣,裂纹,未焊透,焊偏等形式,其中未焊透和裂纹是焊缝中危险性缺陷,它们大多与基体表面呈垂直状态形成。文中的目的就是要解决这种不等厚薄壁筒对焊缺陷的无损检测技术,进而利用这种技术探讨钢质药筒焊缝缺陷在线检测问题。2实验数据分析2.1倾斜面初始点距风速的影响为验证理论分析结果,分别用厚度30mm和50mm的碳钢板制作两组试块进行试验,每组四块试样,加工成倾角分别为10°,12°,14°和16°。按照上述方法进行试验,在每块试样上测定两个点,不同试块上两测试点距倾斜面起始点的距离相同,试验结果见表1。表1可见,随着试块厚度的增加,测试误差逐渐减小;同一组试块,随着试块倾斜面角度的增加,测试误差逐渐减小。其原因主要是随着试块厚度和倾斜面角度的增加,减小了近场区内反射对最高反射波定位的影响及人为因素的影响。测试过程中影响准确性的因素主要有:(1)发射探头K值和前沿的测试精度。(2)接收探头接收到的最大反射回波确定的准确性。(3)声程大小的影响。为提高测量精度,测量发射探头的K值和前沿时,应尽可能在靠近倾斜面起始位置进行测定,以减小近场区对反射波位置定位的影响。3误差分析表1理论计算与实际测量间存在一定误差,原因主要有以下几个方面:3.1最高波定位时误差有些缺陷是有一定体积与形状的,某一方向与波束垂直,波峰最高时并不一定代表缺陷在焊缝中的最深深度,所以以最高波定位时,往往存在一定误差,但误差不太大,而且通常在焊工返修时都能排除。例如本试验中编号为4b总长1mm的未熔合缺陷,与坡口有一定角度,且超声波主声束呈圆锥状,此时要根据声束分辨出1mm的深度太难,加上人眼的分辨力影响,所以只能得到一个最高波峰值。3.2人员的经验由于仪器和使用量具的精度,以及操作人员的经验存在一定差异,不可能与理论计算的数据达到100%吻合。但从数据来看,误差值均较小,可忽略不计。4反射体波形的识别超声波检测在焊接接头中检出缺陷后,缺陷的性质不能直接得出,必须结合缺陷的位置、检出波的波形、焊接工艺等因素进行综合判断。对于检测中发现的反射体波形,首先应判断是缺陷反射波或是伪缺陷波。反射波前沿出现在一次波声程内可初步判断为缺陷波,若反射波前沿出现在一次波声程处,在确定不存在错口的情况下,根据探头前沿至反射体的水平距离来判断:如果反射体位于焊缝中心或靠近探头侧的焊缝及热影响区内,则初步判定为缺陷,其余情况均为伪缺陷。4.1外来波波的初始判定当使用二次波探伤时,如反射波位于一次波声程和二次波声程之间,则测量探头前沿至反射体的水平距离,若声束二次波在管子内壁上的转折点在焊缝外位于探头一侧,反射体位于焊缝或热影响区内,则该反射体初步判定为缺陷。4.2伪缺陷波的处理除以上各方法初步判定为缺陷波的反射波外,其余各种情况的反射波均可作为伪缺陷波处理。另外因管线焊接的特殊性,以下几种特殊情况产生的伪缺陷波较为常见,分析如下:4.2.1反射波声程的判断焊接时,当根部余高过大或成形不规则时,易形成与未焊透根部缺陷相似的反射波形,判断方法为:(1)根部成形不良的反射波的声程要略微大于一次波标记点,而根部缺陷的反射波声程在一次波标记点内;(2)根部成形不良的反射波水平定位在偏离焊缝中心线远离探头一侧,而根部缺陷的反射波水平定位在焊缝中心线上或靠近探头一侧。4.2.2错边反射波测定野外管道焊接时因管子本身椭圆度及对口的问题,错口存在较多,判断方法为:(1)当错口出现且声束和错边方位合适就会出现错边反射波,此时应从焊缝另一侧进行探测,由于声束与错边方位不合适,将不会有反射信号;(2)错口处多数除产生横波反射外,还可能因余高的存在而产生变型纵波,既显示为山字波,此时可用沾有耦合剂的手指拍打相应的余高处,则山字波的后面两个波将跳动,即可确认为错口引起的反射波