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8~10mm薄壁对接焊缝超声检测方法及缺陷识别技巧

由于近期工作较忙,距上次更新已经一个月了,实感惭愧!但「NDT新思想」会继续坚持,陪伴你一起学习NDT!

在电站锅炉检验中,厚壁对接焊缝较为常见(四小管除外)。最近忙于薄壁(8~10mm)对接焊缝超声检测,发现薄壁与厚壁(如大于20mm)的超声检测,存在较大的差别。

薄壁和厚壁超声检测比较,有哪些区别呢?

1、第一方面,探头的选择。

厚壁超声检测,根据超声检测标准,选择合适的探头规格即可。而薄壁检测如果完全按照标准来选择,并非不可,但是在标准(如NB/T47013.3-2015或GB/T11345-2013)中似乎仅给出折射角(K值)和标称频率的选择,没有提及晶片尺寸的选择,而晶片尺寸又是非常关键的参数。 (图片来源:如NB/T47013.3-2015表25)

NB/T47013.3-2015表25探头规格选择

如何选择最佳的晶片尺寸呢?

在标准中没有给定晶片尺寸的前提下,通常会依据理论知识来选择。比如薄壁检测,应选择小晶片探头,因为小晶片的探头,一般前沿小,一次波盲区小;另外,晶片小,钢中剩余近场区长度也小,似乎小晶片非常理想。

我之前也是这么想的,也参考过许多类似的文章。通过理论推导,小晶片是最合适的,恨不得把晶片做成1mm×1mm。但这是不可取的,一味地纸上谈兵脱离实际是要被打倒的。

晶片太小,扩散角大,存在表面波、根部反射波、变形波等干扰杂波,大大的增加了识别缺陷波的难度。所以既要满足检测检测工艺,又要快速找出缺陷,实则有些困难。

但是难不倒喜欢瞎捣鼓的人,分别试验了5Z6×6K2.5、5Z6×6K3、5Z8×8K2.5、2.5Z8×8K2.5、5Z8×8K3、5Z9×9K3等规格的探头,发现除了5Z9×9K3(实测K值有2.87、3.01、3.21等均可,实测前沿约11mm)外,其他规格的探头干扰波太多,实在是在下辨别缺陷的水平有限,太难了。当然这些探头都是SIUI汕头超声的(没有塞红包,不是打广告),也试了其他某个国产牌子的探头,不说你也懂,信噪比不行。具体是什么牌子的就不讲,得罪人的事不能干。

有人会疑惑,5Z8×8K3和5Z9×9K3的探头有多大的差别呢?

这两种规格的探头,在识别缺陷方面确实存在较大的区别,5Z9×9K3明显优于5Z8×8K3。别看晶片长宽只有1mm的差别,但是面积相差较大(81和64),导致扩散角小不少,表面波少了很多。至于5Z9×9K3的钢中剩余近场区长度是多少,参考之前写的《如何测量斜探头在钢中剩余近场区长度?

晶片尺寸有了,频率和K值也是比较关键的参数。比较了各种规格的探头,5MHz优于2.5MHz的探头,K3较优于K2.5。

GB/T11345-2013标准怎么选择合适的K值,标准中规定不能大于70°?那就选70°的探头呗。

探头的规格选好了,剩下的工作只需按照标准的要求调试仪器,选择相应的试块制作DAC或者基准灵敏度,这些都是简单步骤。

2、第二方面,缺陷识别。

薄壁对接焊缝超声检测的缺陷识别也要难于厚壁,壁厚较薄,可以识别的区间较小,干扰波和缺陷波混在一起,难于区分,建议选用5MHz的探头。

干扰波主要有:表面波、油波、根部焊瘤反射波、变形波、上表面垂直反射波等。

8-10mm薄壁对接焊缝超声检测干扰波

表面波:用手蘸油拍打探头前面,表面波、油波消失。

根部焊瘤反射波:深度和探头位置基本固定,单面焊双面成型的焊缝,焊瘤反射波深度一般稍大于板厚(通常大于T,小于T+2mm)。找到焊瘤反射波最大位置,并记住探头前沿到焊缝的距离Lo。

变形波、上表面垂直反射波:仪器显示的深度在焊缝中间,但是水平位置却不在焊缝中,可通过计算方式得出该结论,一般该位置也是基本固定,通常会形成“山形波”,参考《【案例1】超声检测“山形波”实战分析》。

缺陷扫查、缺陷波识别技巧:

(1)将焊缝分为半部分和下半部分,着重观察探头到焊缝水平距离0~Lo(观察一次波和焊瘤反射波——上半部分)、27mm~40mm(观察二次波——下半部分,厚度为10mm,K3的理论计算值,可通过实际扫查得出合适值)。焊缝扫查过程中,探头顶住焊缝时,停顿1S,仔细观察一次波区域,无异常继续往后扫查。

8-10mm薄壁对接焊缝超声检测方法

(2)根部焊瘤波发生畸变,或根部焊瘤波前面有小波,此处很有可能存在缺陷。上下移动探头、转动探头找到缺陷一次波最高波。如果一次波不高,或者探头已经顶住焊缝不能再继续往上推,无法找到最高波,可保持此时探头角度往后拉,找到缺陷的二次波,并找到该波的最高波。记录最高波时的探头位置,便于后面回找最高波。

(3)垂直焊缝移动探头,缺陷波会下降或上升。

(4)没有缺陷时,焊瘤波一般较为干净,一般为笔直的单峰波。有缺陷时,焊瘤波消失,或焊瘤波畸变,或前面存在小波。

PS:上述方法和技巧,仅为在下的经验,或许存在诸多BUG,不可盲目信从,如有误导,敬请谅解!并乐于接受批评指正!上述部分是能用书面文字表达出来,其他难于用书面文字表达的部分只可意会,当然更希望能向你讨教和交流。


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