曹智的无损检测博客
热爱探讨无损检测技术、交流工作经验的NDTer

不等厚对接焊缝超声检测变形波与山形波实例解析

目前工业超声波探伤的方法是基于脉冲反射法的原理,完全依靠观察超声仪器显示屏中的信号来判断有无缺陷。在仪器屏幕中的显示信号有些来自工件某个部位的正常反射波回波,有些是工件缺陷的反射回波,还有些则是入射波经过工件发生波形转换产生变形波。要正确的识别缺陷回波或正常反射回波再或是变形波,需要依靠丰富个人的现场检测经验。在本文中将介绍一个关于变形波的真实案例。

某火力发电厂的锅炉定期检验的项目中,检测锅炉的分隔屏出口集箱对接环焊缝。出口集箱的端部焊接了一个封头,要对封头的环焊缝实施超声检测。出口集箱的规格为Ф356×60mm,材质SA-335P91,母材开U型坡口采用自动焊焊接成型,上焊缝宽度为约35mm,图1所示

图1 分隔屏出口集箱与封头对接环焊缝

首先用直探头测量母材厚度约为60mm,采用2.5P13X13K2探头在焊缝两个端进行锯齿扫查,在仪器屏幕上除了显示始波信号和根部正常反射波信号,无其他异常反射波信号。采用2.5P13X13K1斜探头在封头侧进行锯齿扫查,在仪器屏幕上也只有始波信号和根部正常反射波信号,在封头另一段锯齿扫查发现在始波与根部一次反射波中无异常显示信号,却在根部一次反射回波与表面二次反射回波之间出现了疑似“缺陷波”.如图2和图3所示,图2是屏幕显示示意图,其中1号波为根部一次反射波,2号波为疑似“缺陷波”,3号波为表面二次反射波。图3为仪器显示波截屏。

图2 屏幕显示示意图

图3 仪器显示波截屏

初次看到屏幕上线显示波且对该波形不作深度和水平的测量,根据上述的扫查情况及波形,根据自恃拥有的经验易误判为坡口未融合的反射回波。但当测量了各个波形的数据之后又会开始产生疑惑。移动探头找到三个回波的最高波,分别移动闸门测量1号波的深度约为60mm,反射体距探头前沿水平距离约为60mm;移动闸门测量2号波深度为80mm,反射体距探头前沿水平距离为70mm;移动闸门测量3号波深度约为119mm,反射体距探头前沿水平距离约为63mm。

问题所在:
1、1号波是否是根部一次反射波
按照以往的超声波探伤经验很容易判定1号波为根部一次反射波,仔细观察测量数据1号波毫无疑问的是根部一次反射波。
2、3号波是否表面二次反射波
判断3号波是否是表面反射波在,有一个简单的方法,用手蘸油摸测量的水平位置,若发现3号波形跳动,则说明该波为表面二次反射波。但是存在一个问题,按照三角函数计算,二次反射波水平应该约为两倍的深度,但是实际测量深度为119mm,水平位置测量值为63mm,两个测量值却相差不大。为什么?如图4所示,红色线代表根部一次反射波,黑色线代代表表面二次反射波声束示意图。

图4 根部一次反射波与表面二次反射波声束示意图

3、2号波是否是缺陷反射回波
根据根据测量水平数据显示,该反射体确实是在焊缝中,测量的深度值应该为缺陷的二次反射回波。但在移动探头发现焊缝整圈都存在该反射波,因此,这信号到底是否是缺陷波呢?
问题分析:
根据以上存在的问题,用直探头测量母材多个点厚度,发现热影响区的厚度为55mm,母材为60mm。因此,该对接环焊缝为不等厚对接。如图5所示,根部一次反射波示意图,探头前后移动先后产生两个分开的反射波回波,且回波波形较高。

图5 根部一次反射波示意图

图6所示,因为母材和热影响区厚度不等,导致内部错边。入射波经过斜面上,经过斜面反射垂直入射到工件上表面,形成二次反射。因此,该现象导致水平距离值与深度值相当。

图6 表面二次反射波示意图

图7所示,图7中1号为入射波经过曲面反射波,因为,该反射波与上表面不垂直,因此,探头不能接收到此回波。2号为在曲面上入射波发生波形转换,由横波声束转换为纵波声束。根据声束传输路径三角函数计算出2号对应的反射回波的深度和水平距离。

图7 根部一次反射波与变形波示意图

通过以上的分析得出的结论:

1、上述的图2山形中的1号波为根部一次反射波

2、2号波是由于入射波经过斜面上发生波形转变,纵波变形为横波的反射波。

3、3号波为入射经过斜面反射,垂直经过上表面反射回波。

PS:在对工件实施超声检测工作前,首先要了解被检工件的规格,材料特性以及焊接工艺、焊工焊接水平等相关内容,其次要在脑海中回忆可能存在的问题。在实施检测的时候,要对母材及热影响区多点测量,了解对接焊缝内部情况,正确选择探头,仪器探头要校准准确。在遇到问题的时候要经过分析、思考,不要一味凭着自己以往的经验轻易下结论。发现问题之后要有十分把握再去刨开焊缝。


  • 责任编辑:曹智
  • 小编微信:ndtblog
  • 原创说明:如需转载本站原创文章请联系小编!未经允许转载,将追究其责任!

关注「NDT新思想」公众号,更多干货等你来!

曹智的无损检测博客官方微信公众号“NDT新思想”
分享到:更多 ()