薄壁焊縫超聲檢測(cè)方法及缺陷識(shí)別技巧

  在電站鍋爐檢驗(yàn)中，厚壁對(duì)接焊縫較為常見(jiàn)（四小管除外）。最近忙于薄壁（8~10mm）對(duì)接焊縫超聲檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)薄壁與厚壁（如大于20mm）的超聲檢測(cè)，存在較大的差別。

  薄壁和厚壁超聲檢測(cè)比較，有哪些區(qū)別呢？

  第一方面，探頭的選擇。

  厚壁超聲檢測(cè)，根據(jù)超聲檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適的探頭規(guī)格即可。而薄壁檢測(cè)如果完全按照標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇，并非不可，但是在標(biāo)準(zhǔn)（如NB/T47013.3-2015或GB/T11345-2013）中似乎僅給出折射角（K值）和標(biāo)稱頻率的選擇，沒(méi)有提及晶片尺寸的選擇，而晶片尺寸又是非常關(guān)鍵的參數(shù)。 （圖片來(lái)源：如NB/T47013.3-2015表25）

  如何選擇最佳的晶片尺寸呢？

  在標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有給定晶片尺寸的前提下，通常會(huì)依據(jù)理論知識(shí)來(lái)選擇。比如薄壁檢測(cè)，應(yīng)選擇小晶片探頭，因?yàn)樾【奶筋^，一般前沿小，一次波盲區(qū)?。涣硗?，晶片小，鋼中剩余近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度也小，似乎小晶片非常理想。

  我之前也是這么想的，也參考過(guò)許多類似的文章。通過(guò)理論推導(dǎo)，小晶片是最合適的，恨不得把晶片做成1mm×1mm。但這是不可取的，一味地紙上談兵脫離實(shí)際是要被打倒的。

  晶片太小，擴(kuò)散角大，存在表面波、根部反射波、變形波等干擾雜波，大大的增加了識(shí)別缺陷波的難度。所以既要滿足檢測(cè)檢測(cè)工藝，又要快速找出缺陷，實(shí)則有些困難。

  但是難不倒喜歡瞎搗鼓的人，分別試驗(yàn)了5Z6×6K2.5、5Z6×6K3、5Z8×8K2.5、2.5Z8×8K2.5、5Z8×8K3、5Z9×9K3等規(guī)格的探頭，發(fā)現(xiàn)除了5Z9×9K3（實(shí)測(cè)K值有2.87、3.01、3.21等均可，實(shí)測(cè)前沿約11mm）外，其他規(guī)格的探頭干擾波太多，實(shí)在是在下辨別缺陷的水平有限，太難了。

  有人會(huì)疑惑，5Z8×8K3和5Z9×9K3的探頭有多大的差別呢？

  這兩種規(guī)格的探頭，在識(shí)別缺陷方面確實(shí)存在較大的區(qū)別，5Z9×9K3明顯優(yōu)于5Z8×8K3。別看晶片長(zhǎng)寬只有1mm的差別，但是面積相差較大（81和64），導(dǎo)致擴(kuò)散角小不少，表面波少了很多。

  晶片尺寸有了，頻率和K值也是比較關(guān)鍵的參數(shù)。比較了各種規(guī)格的探頭，5MHz優(yōu)于2.5MHz的探頭，K3較優(yōu)于K2.5。

  GB/T11345-2013標(biāo)準(zhǔn)怎么選擇合適的K值，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定不能大于70°？那就選70°的探頭唄。

  探頭的規(guī)格選好了，剩下的工作只需按照標(biāo)準(zhǔn)的要求調(diào)試儀器，選擇相應(yīng)的試塊制作DAC或者基準(zhǔn)靈敏度，這些都是簡(jiǎn)單步驟。

  第二方面，缺陷識(shí)別。

  薄壁對(duì)接焊縫超聲檢測(cè)的缺陷識(shí)別也要難于厚壁，壁厚較薄，可以識(shí)別的區(qū)間較小，干擾波和缺陷波混在一起，難于區(qū)分，建議選用5MHz的探頭。

  干擾波主要有：表面波、油波、根部焊瘤反射波、變形波、上表面垂直反射波等。

  表面波：用手蘸油拍打探頭前面，表面波、油波消失。

  根部焊瘤反射波：深度和探頭位置基本固定，單面焊雙面成型的焊縫，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，并記住探頭前沿到焊縫的距離Lo。

  變形波、上表面垂直反射波：儀器顯示的深度在焊縫中間，但是水平位置卻不在焊縫中，可通過(guò)計(jì)算方式得出該結(jié)論，一般該位置也是基本固定，通常會(huì)形成“山形波”。

  缺陷掃查、缺陷波識(shí)別技巧：

  （1）將焊縫分為半部分和下半部分，著重觀察探頭到焊縫水平距離0~Lo（觀察一次波和焊瘤反射波——上半部分）、27mm~40mm（觀察二次波——下半部分，厚度為 10mm，K3的理論計(jì)算值，可通過(guò)實(shí)際掃查得出合適值）。焊縫掃查過(guò)程中，探頭頂住焊縫時(shí)，停頓1S，仔細(xì)觀察一次波區(qū)域，無(wú)異常繼續(xù)往后掃查。

  （2）根部焊瘤波發(fā)生畸變，或根部焊瘤波前面有小波，此處很有可能存在缺陷。上下移動(dòng)探頭、轉(zhuǎn)動(dòng)探頭找到缺陷一次波最高波。如果一次波不高，或者探頭已經(jīng)頂住焊縫不能再繼續(xù)往上推，無(wú)法找到最高波，可保持此時(shí)探頭角度往后拉，找到缺陷的二次波，并找到該波的最高波。記錄最高波時(shí)的探頭位置，便于后面回找最高波。

  （3）垂直焊縫移動(dòng)探頭，缺陷波會(huì)下降或上升。

  （4）沒(méi)有缺陷時(shí)，焊瘤波一般較為干凈，一般為筆直的單峰波。有缺陷時(shí)，焊瘤波消失，或焊瘤波畸變，或前面存在小波。

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