超聲波無損檢測技術在工業管道檢測中的應用

摘?要：適用于金屬材料制承壓設備用原材料或零部件和焊接接頭的超聲波檢測，從探頭的選擇到檢測的方法全過程論述。

關鍵詞：超聲波檢測;探頭的選擇;檢測

超聲波檢測

（一）管道焊接接頭檢驗

適用于鐵素體類鋼制承壓管道單面焊接雙面成型的中厚壁管、中小徑薄壁管焊接接頭的手工A型脈沖反射法超聲波檢驗。中厚壁管：外徑≥108mm、14mm≤壁厚≤160mm。中小徑薄壁管：32mm≤外徑≤159mm，4mm≤壁厚<14mm。

1. 探頭的選擇

（1）中、厚壁管：探傷頻率推薦選用2～2.5MHz探頭。在保證系統靈敏度的情況下，可以采用其他頻率的探頭。探測根部缺陷時，不宜使用折射角為60°左右的探頭。探頭的晶片尺寸的選擇要保證系統靈敏度。

（2）中小徑管：探頭頻率一般選擇5MHz。直射波掃查時，選用的探頭應掃查到焊接接頭1/4以上的壁厚范圍。斜探頭折射角應依據管壁厚度選擇，推薦管壁厚度4～8mm，探頭折射角73°～70°;8～14mm為70°～63°。

（3）探頭晶片尺寸：在保證晶片面積≤64mm2的前提下，推薦選用6×6mm、8×8mm、7×9mm。

（4）探頭前沿：管壁厚度≤6mm時，探頭前沿應≤5mm，管壁厚度>6mm時可適當增大。

探頭與檢驗面應緊密接觸，間隙≤0.5mm，若不能滿足應進行修磨。

2. 儀器設備的調節

（1）中厚壁管

a. 探頭入射點的測定及前沿的測量。b. 掃描速度的調節，可在RB-3型試塊上進行，對于厚壁管道一般采用深度調節。c. 距離—波幅曲線的制作：距離—波幅曲線以所用儀器探頭在RB-3型試塊上實測的數據繪制;距離—波幅曲線的校驗以所用的儀器和探頭在RB-3型試塊上進行，校驗應不少于兩點;探傷靈敏度不得低于評定線。

（2）中小徑薄壁管

a. 探頭參數及性能的測定：在DL—1型試塊上測定探頭的前沿、折射角、始脈沖占寬和探頭分辨力。b. 時基掃描的調節：在DL—1型專用試塊上調節時基線。c. DAC曲線的繪制：DAC曲線應以所用探傷儀和探頭在DL—1型專用試塊上實測數據測繪。

被檢管子厚度≤6mm時，DAC測繪將h=5mm的Ф1mm通孔回波高調節到垂直刻度的80%，畫一直線（用于直射波檢驗），然后降4db再畫一條直線（直射波檢驗），然后降4db再畫一條直線（用于一次反射波檢驗）。被檢管子厚度>6mm時，按DL/T8202.2—2019附錄D的方法劃Ф1通孔DAC曲線。掃查靈敏度為DAC曲線增益10db。

（3）測厚儀使用前必須進行校驗

使用過程中應與被測試件良好接觸，并使用耦合劑;經常更換電池，防止其泄漏液損壞儀器。

3. 工藝要求及探傷準備

①聲波探傷前應了解下列有關資料：焊件名稱、規格、材質及性能;坡口型式、對口間隙及焊接中心位置;焊接工藝及熱處理規范。②對探測面的要求。③為了保證探頭與探傷面之間良好的接觸，焊縫兩側移動范圍內的飛濺、銹蝕和氧化皮等必須清理干凈，表面應打磨平滑。④如需檢驗橫向缺陷，一般應在去除余高的焊縫上探傷。去除余高的焊縫，應焊縫打磨到與鄰近母材平齊。⑤打磨寬度的確定。

中厚壁管：a.當采用直射波及一次反射波探傷時，探頭移動區應大于1.25P，P=2Ttgβ，P—跨距，mm;T—管壁厚度，mm;β—探頭折射角，（°）。b.當管壁較厚，采用直射波探傷時，探頭移動區應大于0.75P。

中小徑薄壁管：管子壁厚為4～6mm，打磨寬度50mm;管子壁厚為6～14mm打磨寬度為100mm。

（二）鋼制承壓設備對接焊接接頭超聲檢測

1. 采用的標準試塊

CSK-ⅠA頭和儀器在試塊上實測的數據繪制而成，該曲線族由評定線、定量線和判廢線組成。評定線與、CSK-ⅡA、CSK-ⅢA和CSK-ⅣA。

2. 檢測面

a檢測區的寬度應是焊縫本身，再加上焊縫兩側各相當于母材厚度30%的一段區域，這個區域最小為5mm，最大為10mm。b探頭移動區應清除焊接飛濺、鐵屑、油垢及其他雜質。檢測表面應平整，便于探頭的掃查，其表面粗糙度Ra應小于等于6.3μm，一般應進行打磨。

3. 探頭K值（角度）

斜探頭的K值（角度）選取可參照下表的規定。條件允許時，應盡量采用較大K值探頭。

4. 檢測頻率一般為2MHz～5MHz

5. 距離-波幅曲線的繪制

距離-波幅曲線應按所用探定量線之間（包括評定線）為I區，定量線與判廢線之間（包括定量線）為Ⅱ區，判廢線及其以上區域為Ⅲ區。如果距離-波幅曲線繪制在熒光屏上，則在檢測范圍內不低于熒光屏滿刻度的20%。

6. 距離-波幅曲線的靈敏度選擇

a. 壁厚為6mm～120mm的焊接接頭，其距離-波幅曲線靈敏度標準規定。b. 壁厚大于120mm～400mm的焊接接頭，其距離-波幅曲線靈敏度按表標準規定。

c. 檢測橫向缺陷時，應將各線靈敏度均提高6dB。d. 檢測面曲率半徑R≤W2/4時，距離-波幅曲線的繪制應在與檢測面曲率相同的對比試塊上進行。e. 工件的表面耦合損失和材質衰減應與試塊相同，否則應按規定進行傳輸損失補償。在一跨距聲程內最大傳輸損失差小于或等于2dB時可不進行補償。f. 掃查靈敏度不低于最大聲程處的評定線靈敏度。

7. 檢測方法

a. 為檢測縱向缺陷，斜探頭應垂直于焊縫中心線放置在檢測面上，作鋸齒型掃查。探頭前后移動的范圍應保證掃查到全部焊接接頭截面，在保持探頭垂直焊縫作前后移動的同時，還應作10°～15°的左右轉動。b. 對電渣焊焊接接頭還應增加與焊縫中心線成45°的斜向掃查。

c. 為觀察缺陷動態波形和區分缺陷信號或偽缺陷信號，確定缺陷的位置、方向和形狀，可采用前后、左右、轉角、環繞等四種探頭基本掃查方式。

參考文獻：

[1]NB/T 47013.3-2015，承壓設備無損檢測 第3部分：超聲檢測[S].北京：新華出版社，2015.

作者簡介：李明超，中國能源建設集團黑龍江能源建設有限公司。