孫少卿， 王艷云， 王立民， 劉傳水， 劉常慶

（渤海裝備華油鋼管有限公司， 河北 青縣062658）

1 常規(guī)手工超聲波探傷深度定位存在的問(wèn)題

螺旋埋弧焊管生產(chǎn)時(shí)， 由于成型時(shí)應(yīng)力[1]較大、 焊材中雜質(zhì)較多或者焊接規(guī)范不合理等原因， 常常會(huì)產(chǎn)生各種缺陷[2]， 如氣孔、 夾渣、 未焊透和裂紋等。 對(duì)于缺陷， 補(bǔ)焊工一般采取碳弧氣刨的方式進(jìn)行缺陷清除[3]。 清除缺陷前， 補(bǔ)焊工需要知道缺陷深度的準(zhǔn)確信息， 以決定缺陷返修的內(nèi)外位置。

通常情況下， 手工探傷人員利用A 型脈沖反射法對(duì)缺陷進(jìn)行手工超聲波檢測(cè)[4]。 當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺陷后， 通過(guò)左右、 前后移動(dòng)探頭找到缺陷波幅的最大位置， 此時(shí)， 缺陷反射波的深度即為缺陷的深度。 這種方法就是應(yīng)用最廣泛的最高波幅法[5]，缺陷最高波形如圖1 所示。

圖1 超聲波手工探傷時(shí)缺陷的最高波形圖

筆者在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)， 對(duì)于壁厚大于20 mm的埋弧焊管返修時(shí)， 補(bǔ)焊工時(shí)常發(fā)現(xiàn)缺陷的實(shí)際位置和手探工給出的信息不一致， 如焊縫下部的缺陷當(dāng)做焊縫上部的缺陷， 或者焊縫上部的缺陷當(dāng)做焊縫下部的缺陷， 尤其是缺陷自身的高度較大時(shí)。 這種情況會(huì)極大地影響補(bǔ)焊工的返修效率， 造成缺陷清除不干凈， 嚴(yán)重時(shí)只能二次返修甚至鋼管降級(jí)。 為解決這一問(wèn)題， 筆者在最高波幅法的基礎(chǔ)上， 參考6 dB 法測(cè)長(zhǎng)[6]原理， 提出半波高度法測(cè)量缺陷的深度。

2 半波高度法測(cè)量深度的原理及方法

2.1 檢測(cè)原理

利用6 dB 法測(cè)量缺陷高度， 由于波高降低6 dB 后， 正好為原來(lái)的一半， 因此6 dB 法又稱(chēng)為半波高度法。 實(shí)際檢測(cè)時(shí)， 首先在焊縫兩側(cè)通過(guò)左右、 前后掃查等方式[7]確定缺陷最高波幅位置，然后調(diào)整儀器的增益或衰減， 使缺陷波高為屏幕的80%； 在此基礎(chǔ)上在焊縫兩側(cè)緩慢前后移動(dòng)探頭， 在最高波幅附近找到波幅降低一半的位置，即波幅40%的位置， 此時(shí)可以得到3 個(gè)位置信息，分別對(duì)應(yīng)缺陷的最高波幅、 缺陷的上端點(diǎn)和下端點(diǎn)。 缺陷的上、 下端點(diǎn)為缺陷最高波降低6 dB 的位置[8]， 通過(guò)判斷上、 下端點(diǎn)的位置， 來(lái)確定缺陷的實(shí)際深度， 如圖2 所示。

圖2 缺陷上、下端點(diǎn)位置示意圖

2.2 儀器及探頭的選擇

儀器選用武漢中科的HS511 數(shù)字式超聲波探傷儀， 探頭類(lèi)型為2.5P10×12K2 探頭， 聲程比例1:1 調(diào)節(jié)儀器， 按照GB/T 9711—2017[9]規(guī)定，人工缺陷選擇Φ1.6 mm 豎通孔[10]， 掃查靈敏度為Φ1.6 mm 豎通孔100%+4 dB。

3 半波高度法的應(yīng)用

生產(chǎn)某項(xiàng)目用X80 鋼級(jí)Φ1 422 mm×21.4 mm大壁厚螺旋埋弧焊管時(shí)， 超標(biāo)缺陷需要到補(bǔ)焊崗位返修。 返修前， 需要進(jìn)行超聲波手工檢測(cè)， 準(zhǔn)確定位缺陷深度以確定返修的內(nèi)外位置。 手探人員利用半波高度法進(jìn)行精確測(cè)量， 發(fā)現(xiàn)2 處缺陷的深度信息， 具體信息見(jiàn)表1。

表1 半波高度法確定的缺陷深度信息

對(duì)于缺陷A （裂紋）， 如果按照最高波幅法應(yīng)從下表面返修， 但由于缺陷較大， 可能清除不干凈。 若按照半波高度法確定的上、 下端點(diǎn)位置進(jìn)行返修， 補(bǔ)焊工則從鋼管上表面返修， 很容易找到缺陷， 且能夠?qū)⑷毕萸宄蓛簟?實(shí)踐證明， 缺陷A實(shí)際刨開(kāi)后的深度位置和半波高度法確定的位置基本一致， 圖3 所示為缺陷A 刨開(kāi)后的實(shí)物照片。

對(duì)于缺陷B （裂紋）， 如果按照最高波幅法應(yīng)從上表面返修， 至少碳弧氣刨8 mm 才能發(fā)現(xiàn)缺陷， 而按照半波高度法測(cè)量的信息應(yīng)從下表面返修， 只需碳弧氣刨5 mm 即可發(fā)現(xiàn)缺陷， 極大地提高了返修效率。 實(shí)踐證明， 缺陷B 的實(shí)際刨開(kāi)后的深度和半波高度法測(cè)量的深度基本一致， 圖4 所示為缺陷B 刨開(kāi)后的實(shí)物照片。

圖3 缺陷A 刨開(kāi)后實(shí)物照片

圖4 缺陷B 刨開(kāi)后實(shí)物照片

但對(duì)于比較小的缺陷， 如氣孔或較小夾渣等， 受超聲波6 dB 聲束寬度的影響， 采用半波高度法測(cè)量缺陷時(shí)， 往往會(huì)放大缺陷的自身高度， 此時(shí)采用最高波幅法比較合適。 根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)， 當(dāng)缺陷高度≥4 mm 時(shí)， 采用半波高度法進(jìn)行測(cè)量， 其端點(diǎn)的定位信息是準(zhǔn)確的；當(dāng)缺陷高度＜4 mm 時(shí)， 采用最高波幅法定位比較準(zhǔn)確。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)大壁厚鋼管的探傷實(shí)踐證明， 對(duì)于未焊透、 裂紋等較大缺陷， 應(yīng)用半波高度法確定缺陷的上、 下端點(diǎn)位置， 比單純依靠最大波幅法確定缺陷深度有更大的優(yōu)勢(shì)， 其定位信息準(zhǔn)確， 有利于補(bǔ)焊工快速找到缺陷， 提高返修效率。