超聲波無損檢測技術在武岡市飲水工程中的應用分析

龔 俊

（湖南省水務規劃設計院有限公司，湖南 長沙 410008）

20 世紀中葉，超聲波檢測技術就得到了廣大學者的研究探索。到了21 世紀，隨著計算機圖像處理技術、自動化控制的普遍應用，加之超聲波檢測技術具備較好的精確性、可靠性、便攜性，成本低及對人體無危害等特性，得到了廣泛的應用和長足的發展。

涂塑鋼管廣泛應用于城市和鄉鎮供水管網工程，焊接作為其連接的最主要方式，焊縫質量的可靠性備受關注，涂塑鋼管通過焊接連接易在內部產生氣孔、夾渣、裂紋、未熔合、未焊透等缺陷，這些缺陷嚴重影響鋼管的連續性，降低其力學性能，留下安全隱患，影響整個工程的可靠性。超聲波無損檢測焊縫內部缺陷和缺欠，已成為檢測焊縫質量的重要手段，由于其諸多優點，被廣泛地應用于金屬管道焊縫的質量檢測。

1 超聲波無損檢測技術在金屬焊接中的作用

超聲波檢測技術在金屬材料焊接中有三個顯著的作用：第一是能較準確地反映金屬焊接處內部缺陷，在焊接過程中由于材料的外觀特性、環境因素和施焊人員的技術程度等因素影響，會造成焊縫中存在裂紋、氣孔、夾渣等不均勻連接，從而影響結構性能，通過超聲波檢測可以保證材料內部質量；第二是能夠及時檢測出金屬材料的微觀缺陷，在焊接時因焊接設備參數、施焊材料特性與環境因素不適應時，會出現金屬材料的溫度過高、焊縫表面出現氧化情況等，影響其內部晶體結構，從而影響金屬材料的物理、化學和力學性能，利用超聲波檢測可以通過修正各項參數，提升金屬材料焊接質量；第三是發現金屬材料在焊接過程中出現宏觀缺陷，在焊接過程中產生的高溫金屬液體因重力或其他作用力影響會有輕微的流動，在金屬內部會產生或大或小的、不規則的金屬瘤，超聲波可以準確地檢測出金屬瘤的厚度。

2 超聲波無損檢測技術的分類

超聲波無損檢測技術按照不同的分類方式有很多種，按照檢測的原理分類，有穿透法、脈沖反射法、共振法；按照檢測探頭數量分類，有單探頭法、雙探頭法、多探頭法；按照檢測試件的耦合類型分類，有液浸法、直接接觸法；按照是否接觸待檢物，有接觸式、非接觸式。這些具體的方法可以滿足很多情況下的檢測工作，能夠提高檢測結果的準確性，可以根據具體的檢測環境和試件的類型來選擇正確的檢測方法，通過適當的方法提高檢測效率和準確性。

3 超聲波無損檢測的應用分析

1）鋼管（DN600×10）對接焊縫超聲波無損檢測應用分析

在武岡市飲水安全全覆蓋暨鞏固提升工程中的廠外輸配水管網覆蓋城區以及鄉鎮輸配水管道主要采用的是鋼管對接焊，單件鋼管長度為9 m，管徑200～1 200 mm，按照《給水排水管道工程施工及驗收規范（GB 50268-2008）》執行，設計要求所有坡口焊縫均為全熔透Ι 級焊縫，坡口形式如圖1。

圖1 坡口形式

經在其焊接完成24 h 后的檢測，利用K3 斜探頭，在環焊縫表面兩側進行鋸齒形掃查，發現施工完成后的1 條環焊縫缺陷指示長度為整條，缺陷深度為6～10 mm 不等，處于焊縫中間位置，最高波幅顯示為HO-2 dB，評定為不合格。針對此種情況，經與施工負責人及現場施工人員反饋、溝通，把所發現的缺陷部位、長度、深度及缺陷的性質進行描述和分析。檢測判斷其缺陷性質為條狀未焊透缺陷，是因為對接環焊縫之間沒有預留間隙，且坡口留有鈍邊4～5 mm，屬于工藝執行不到位而引發的未焊透條狀缺陷。改進、優化焊接工藝及焊接方法，從事后檢測轉化為事前預控，從而提高了該工程項目的質量和進度要求。

2）鋼管（DN1000×10）縱向單面焊超聲波無損檢測應用分析

此處鋼管設置有一小段長度為500 mm 縱焊縫，其坡口形式為V 型坡口，坡口朝外，采用手工電弧焊進行陶瓷墊板單面焊雙面成型的方法焊接，檢測簡圖如圖2 所示。

焊接24 h 后采用超聲波雙面雙側無損檢測，B 向檢測發現一處缺欠（波視波屏顯示）：h=8 mm，HO-4 dB，L=18 mm，管壁厚10 mm，參照驗收等級要求，屬超標缺欠，但是在A、C、D 三向均未發現此超標缺欠，結合超聲波無損檢測的原理：通過換能器發出的超聲波，因厚度、密度及均勻性不一致，在不同性質的介質分界面發生反射，探頭將反射回來的回波收集，通過超聲成像反映出焊縫內部的缺欠呈現不同振幅的波形圖。如果超聲波正好在焊接面E 處反射，因焊接熔液與陶瓷墊板表面接觸，在焊縫E 面產生不光滑、不理想的微小表面棱角，檢測出E 處焊縫高度為2 mm，其表面又是以弧形連接，因鋼液表面張力、焊接咬邊等因素影響，造成A、B 面的檢測厚度應小于板厚（10 mm）。通過對墊板成型焊縫E 處進行打磨，再次檢測發現缺欠消失，確定為典型的棱角反射。對干擾回波這種偽缺陷波的正確判斷，加快了工程進度，提高了工程效率，節約了成本。

圖2 檢測簡圖

4 結 論

隨著焊接結構在現代工業中的廣泛應用，焊縫檢測的重要性也隨之提升。基于超聲波無損檢測在城鄉供水涂塑鋼管焊接質量檢測的應用分析，明確在檢測中需根據結構特性，被檢對象的規格、缺陷性質和缺陷產生的位置等諸多因素及相應規范要求，合理選擇檢測方法，對缺陷進行定性、定量、定位分析，按照規范要求提出合理返修建議并指導施工質量控制，同時在檢測工作中總結經驗不斷優化及創新超聲波檢測技術。依據焊接工藝，焊接方法，焊縫坡口形式，綜合因素分析，能做到準確地判定被檢工件是否達到設計要求，提高工程質量和經濟效益。