煤氣管線小徑管超聲波探傷方法探討

郭佳琦GUO Jia-qi

（朝陽(yáng)市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所，朝陽(yáng) 122000）

（Chaoyang Specia1 Equipment Supervision and Inspection Institute，Chaoyang 122000，China）

0 引言

近年來(lái)筆者一直從事市政煤氣管網(wǎng)檢測(cè)工作，對(duì)煤氣管網(wǎng)系統(tǒng)比較了解。目前，大多數(shù)煤氣管網(wǎng)都使用的是一種管徑大小一般在DN80以內(nèi)，厚度為3.5mm～8mm的小徑管。當(dāng)煤氣管出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，我們得利用檢測(cè)設(shè)備把它檢測(cè)出來(lái)，目前主要有兩種檢測(cè)方法：第一，利用射線探傷。這種方法雖然使用得比較普遍，但有它難以克服的缺點(diǎn)：當(dāng)煤氣管出現(xiàn)裂紋、未熔合時(shí)，如果以較大的角度探測(cè)時(shí)，就非常不容易發(fā)現(xiàn)。并且，使用此種方法，對(duì)施工環(huán)境要求比較嚴(yán)格。比如，不能在居民區(qū)使用。第二，利用超聲波探傷。這種方法有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：對(duì)某些面狀缺陷檢測(cè)率高；價(jià)格低廉且能夠很好的和其它工種交叉作業(yè)；這種方法對(duì)環(huán)境要求非常寬松。

下面筆者根據(jù)自己在實(shí)際工作中的經(jīng)驗(yàn)，在小徑管探傷方面談?wù)勛约旱恼J(rèn)識(shí)。

1 小徑管對(duì)接焊縫超聲波探傷的局限性

①因?yàn)橛行r(shí)候一根管子的不同位置在同一截面的壁厚差距很大，所以提高了缺陷定位的難度。②因?yàn)樾焦艿墓鼙谇时容^大，所以當(dāng)超聲波沿管壁傳播時(shí)，路徑傳輸復(fù)雜，發(fā)散次數(shù)大大增多，聲壓反射聚集異常，損失了一定量的能量，使探傷靈敏度大大降低。③因?yàn)樾焦艿暮穸容^薄，所以用超聲波探測(cè)時(shí)，聲束在管壁中傳輸聲程較短，特別容易受到近場(chǎng)區(qū)的不規(guī)則聲壓干擾，提高了缺陷定性的難度。④因?yàn)楣鼙诤穸龋缚p的焊波高度和焊瘤的尺寸在同一個(gè)數(shù)量級(jí)，所以在用超聲波進(jìn)行高敏度探測(cè)時(shí)，雜波比較多，提高了缺陷識(shí)別的難度。

2 用超聲波探傷小徑管的對(duì)接焊縫的方法

在利用超聲波對(duì)小徑管進(jìn)行探傷時(shí)，晶片的工作頻率是5MHZ，尺寸應(yīng)小于或等于6mm×6mm，偏差＜0.5mm，前沿距離≤5mm；探頭使用單橫波探頭，它的特點(diǎn)是大K值、高阻尼、短前沿。下面主要介紹在探傷過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題：

2.1 探頭晶片 由于探頭晶片尺寸較小，因此，在利用超聲波對(duì)小徑管進(jìn)行探傷的過(guò)程中容易發(fā)生漏檢的情況，因此，在具體操作過(guò)程中，一定要探傷焊縫的兩側(cè)。

2.2 探頭耦合 首先，打磨準(zhǔn)備工作要做仔細(xì)。只有徹底清除飛濺物、油垢、銹斑，打磨探頭移動(dòng)區(qū)，使探頭與管壁完美耦合，才能在檢查時(shí)避免“不起波”或者“起雜波”的現(xiàn)象；其次，不同外徑的煤氣管應(yīng)使用不同的探頭，只有這樣，才能避免探頭的磨損和避免受到油面波和變形表面波的影響；最后，應(yīng)把探頭的耦合面打磨成圓弧，這樣才能使曲率半徑和徑管外表面相一致，確保了探頭和工作表面的充氣耦合。在實(shí)際操作過(guò)程中應(yīng)注意到這些問(wèn)題，不然會(huì)出現(xiàn)探傷結(jié)果不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。

2.3 探傷靈敏度 因?yàn)樘筋^的晶片尺寸比較小，發(fā)射功率低，所以這樣就提高了加工的難度。為了避免降低探傷靈敏度，從而造成漏檢的情況，在對(duì)比試塊的時(shí)候，務(wù)必要選擇那些壁厚以及內(nèi)外粗糙度和被測(cè)管子相近的材料。這在超聲波探傷過(guò)程中，是一個(gè)非常關(guān)鍵的步驟，它直接影響到整個(gè)探測(cè)的結(jié)果。

2.4 探頭參數(shù)的測(cè)定和復(fù)核 探傷過(guò)程，對(duì)測(cè)定的數(shù)據(jù)要求非常嚴(yán)格。因?yàn)椋坏┰跍y(cè)定某個(gè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)差錯(cuò)，整個(gè)結(jié)果都受到了影響。所以要認(rèn)真探測(cè)探頭參數(shù)，還要對(duì)探頭的主要參數(shù)和探傷靈敏度進(jìn)行復(fù)核。只有準(zhǔn)確測(cè)定探頭的重要參數(shù)，才能精確的定位、定性煤氣管缺陷。

3 缺陷波的識(shí)別、判定

3.1 缺陷波的識(shí)別 在用超聲波對(duì)小徑管進(jìn)行探傷時(shí)，分為一次探傷和二次探傷，這兩次探傷的具體操作還不一樣，筆者將這兩種方法總結(jié)如下。

3.1.1 使用一次波探傷 在使用一次波進(jìn)行探傷時(shí)，需要觀察的是，儀器熒光屏上的反射波，它位于一次波標(biāo)記前面。當(dāng)波束掃過(guò)焊縫下半部的時(shí)候，如果發(fā)現(xiàn)了反射波，那么就可以確定煤氣管有缺陷。當(dāng)反射波位于一次波的最大深度標(biāo)記點(diǎn)上，即焊縫根部時(shí)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)焊縫錯(cuò)口，這時(shí)就要確定反射波對(duì)應(yīng)的反射位置，如果發(fā)現(xiàn)發(fā)射點(diǎn)在焊縫中心點(diǎn)或者探頭側(cè)，那么這時(shí)就能判定煤氣管有缺陷。

3.1.2 使用二次波探傷 當(dāng)使用二次波探傷時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)一次波標(biāo)記點(diǎn)和二次波標(biāo)記點(diǎn)之間有反射波，那么不能夠確定此波為缺陷波，它還可能是雜波。這時(shí)可以用下面的方法來(lái)判斷：①二次波波聲束在內(nèi)壁上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，如果位于焊縫區(qū)外，而它的反射點(diǎn)恰好在焊縫中，那么可以確定此探測(cè)波為缺陷波。②二次波波聲束在內(nèi)壁上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，如果位于焊縫區(qū)內(nèi)，那么此探測(cè)波并不能作為判傷的依據(jù)，這時(shí)需要根據(jù)其它情況比如位置、波形來(lái)進(jìn)行綜合判斷。

3.2 雜波的識(shí)別

3.2.1 變形波的識(shí)別 當(dāng)用聲束掃查焊縫根部時(shí)，如果產(chǎn)生了變形波，那么可以根據(jù)探頭的位置來(lái)進(jìn)行確定，一般的，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)變形波水平定位點(diǎn)位于焊縫外邊。

3.2.2 焊縫錯(cuò)邊反射波的識(shí)別 當(dāng)用聲束掃查焊縫錯(cuò)邊時(shí)，如果聲束和錯(cuò)邊方位產(chǎn)生了反射波，那么就會(huì)發(fā)現(xiàn)它的水平定位在焊縫中心，而且從另一側(cè)探傷，就不會(huì)發(fā)現(xiàn)信號(hào)。

3.2.3 由擴(kuò)散聲束引起的加強(qiáng)面反射波的識(shí)別 當(dāng)用一次波聲束掃查焊縫時(shí)，加上小徑管壁薄的原因，擴(kuò)散聲從底面反射到焊縫的加強(qiáng)面的時(shí)候，如果反射波恰好位于一、二次波標(biāo)記點(diǎn)之間，那么不能就立即確定它為焊縫中上部缺陷，這時(shí)我們應(yīng)該用沾油的手拍打加強(qiáng)面或者根據(jù)探頭的具體位置和水平定位來(lái)識(shí)別，如果這樣還不能確定的話，就得用其它檢測(cè)手段。

3.2.4 掃查焊縫根部時(shí)雜波的識(shí)別 如果焊縫根部形成較好，那么一般地，反射波在標(biāo)記點(diǎn)附近強(qiáng)度很弱甚至沒(méi)有；如果焊縫根部存在諸如焊瘤、表面不規(guī)則等成形不良時(shí)，不能很好的判定反射波，需要仔細(xì)地按以下方法判斷：①精確地測(cè)量煤氣管的厚度，并且掃描速度要快，因?yàn)楹噶龇瓷涞纳疃纫话闵晕⒋笥谝淮尾?biāo)記點(diǎn)，這樣給從聲差上差別提供方便。②一般地，偏離焊縫中心并且遠(yuǎn)離探頭一側(cè)的反射波是焊瘤反射波；偏離焊縫中心線靠近探頭一側(cè)或在焊縫中心線上的反射波為根部位置缺陷波。③轉(zhuǎn)動(dòng)探頭以觀察波形變化，來(lái)識(shí)別雜波。首先，移動(dòng)探頭找到最大反射波后，再微調(diào)探頭以觀察波形變化。其次，觀察波形。如果波形漲落大，消失快，那么該波是缺陷波；如果波形升降平穩(wěn)、緩慢，那么該波是焊瘤波；對(duì)于其它的雜波，可用沾油的手拍打加強(qiáng)面或者根據(jù)探頭的具體位置和水平定位來(lái)識(shí)別。

4 結(jié)論

通過(guò)分別使用超聲波和射線對(duì)不同壁厚、不同管徑的煤氣管進(jìn)行探傷試驗(yàn)，兩種方法的探測(cè)結(jié)果非常吻合。在現(xiàn)實(shí)生活中，用超聲波探測(cè)小徑管，比用射線探測(cè)小徑管有很大的優(yōu)越性。本文通過(guò)認(rèn)真分析兩種方法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，總結(jié)出用超聲波探傷比較方便，并且這種方法本身帶來(lái)的缺點(diǎn)也比較容易克服，比較容易精確的定位、定性煤氣管裂縫的位置。但是，在使用超聲波探傷時(shí)，要注意操作過(guò)程中的各個(gè)細(xì)節(jié)，不能有一絲疏忽，要不就嚴(yán)重影響了探測(cè)結(jié)果。在探傷的過(guò)程中要注意在焊縫兩側(cè)進(jìn)行探傷，認(rèn)真觀察波形，并得出分折結(jié)果，調(diào)準(zhǔn)探頭參數(shù)和相關(guān)儀器。只有這樣我們才能更順利的完成探測(cè)任務(wù)。

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