双面埋弧焊钢管焊缝热影响区超声检测回波信号探讨.PDFVIP

双面埋弧焊钢管焊缝热影响区 超声检测回波信号探讨 摘要：双面埋弧焊钢管焊缝超声检测时，一般 要求要用斜探头在焊缝单面双侧或双面双侧的 母材表面上使用一次、二次声程扫查整个焊缝 截面，以便于检出焊缝中各个方向的缺陷。本 文探讨由于超声声束经过的热影响区区域缺陷 信号和非缺陷信号引起超声（横波）报警的问 题。 关键词：双面埋弧焊钢管焊缝 热影响区 超 声检测 回波信号报警 一、引言 双面埋弧焊钢管焊缝超声（横波）检测时热影 响区不时出现回波信号报警问题，此问题成为 阻碍焊管生产线正常流动的因素之一。同时也 对超声检测人员的判定带来严重的干扰和影 响。本文探讨的超声（横波）回波信号特指由 于热影响区边缘缺陷（欠）和热影响区母材的 偏析，夹杂，板边轻微分离以及和板面成一定 夹角的线性缺陷和微裂纹等而引起超声（横 波）报警的缺陷信号或非缺陷回波信号。 二、相关技术标准规定焊缝检测宽度区域 API 5L （44版）/ISO3183 （第二版）标准规定:超声 设备应能检验到焊缝全壁厚及焊缝两侧相邻1.6 mm （1/16 in）宽度的母材。 JB/T4730.3-2005标准规定:超声检测区的宽度应是焊 缝本身，再加上焊缝两侧各相当于母材厚度30%的一 段区域，这个区域最小为5mm,最大为10mm。 GB/T11345-89标准规定:超声检测区的宽度应是焊缝 本身，再加上焊缝两侧各相当于母材厚度30%的一段 区域，这个区域最小为10mm,最大为20mm 。 三、回波信号分析 焊接接头由焊缝及热影响区两部分组成。焊接熔池从 高温冷却到常温，期间经历两次组织变化过程：第一 次是液态金属转变为固体金属的结晶过程，称为一次 结晶；第二次是温度降低到相变温度时，发生组织转 变，称为二次结晶。二次结晶不仅仅发生在焊缝，也 发生在靠近焊缝的基本金属区域，该区域在焊接过程 中受到不同程度加热，在不同温度下停留一段时间后 又以不同速度冷却下来，最终获得各不相同的组织和 机械性能，称为热影响区。 根据组织特征可将热影响区划分为熔合区，过热区， 相变重结晶区和不完全重结晶区四个小区。其中熔合 区和过热区组织晶粒粗大，塑性很低，是产生裂纹， 局部脆性破坏发源地，是焊接接头的薄弱环节。所以 热影响区缺陷(欠)问题不同于焊缝中的缺陷,处理起来 较为复杂,对钢管实物质量影响较大。根据对超声(横 波)报警超出验收标准的部位取样进行热酸蚀等理化分 析和碳弧气刨（用碳弧气刨在返修中观察缺陷较为理 想）及胶片拍片,得出下列结论: 1、钢管热影响区母材存在不同程度的夹杂物等问 题 我们采用API 5L(44版)标准，在用2.5P13X13K2探头 检测Φ1016X19.1mm规格的钢管，发现深度在14到 16mm左右，水平距离定位在焊趾边靠母材约2～ 3mm处有强烈反射波出现,缺陷信号呈断断续续出现。 超基准波幅（Φ1.6mm竖通孔100%波高）10dB,探头 移到焊缝对侧则缺陷波反射很低或较难探测到。同时 缺陷波根较宽, 波峰为毛粗，主峰边上有小峰，根部 带有小波，探头移动时，波形变化明显，从各个方向 探测，反射波幅不相同，呈现出夹渣反射波特征。 该信号出现在热影响区的母材区域，按照API 5L(44版) 标准，PSL2的钢管母材不许补焊。为慎重起见，我们 抽取超过基准波幅10dB以上且连续长度超过10mm的 多处反射波位置进行细颗粒胶片拍片,发现部分反射波 位置在内焊趾轮廓线处有点状夹渣, 夹渣按API 5L （44版）标准评定合格。根据超声波和X射线探伤确 定缺陷的横断面部位截取试样进行热酸腐蚀，发现熔 合线靠母材侧有空洞和夹杂（渣）。根据ASTM E45 标准，夹杂物符合标准要求。 腐蚀试样见图1和图2 2、焊角回波及变形波 少部分的反射信号是由于焊缝与母材交界处的焊角回 波及变形波产生,因此需准确调整超声设备仪器，判定 回波产生的位置。如图3所示，当横波声束入射到探 头对侧焊缝