95管道对接焊接接头超声波探伤漏检
朱春芳
（贵州电力建设第二工程公司金属焊接检验中心，贵州贵阳 550002）
摘要：火电站安装过程中，超声波探伤常应用于壁厚大于20mm对接焊接接头的无损检测，在保
证探伤系统灵敏度的前提下，由于探头选择的不恰当，管道外表面和内表面不能使声束按预计路径
传播，造成焊接缺陷漏检，给设备安全运行带平隐患，希望能引起重视。
关键词：超声波探伤；焊接缺陷；漏检；检测面
超声波探伤对面状缺陷敏感，对焊接接头中的裂纹、未焊透和未熔合等缺陷的检出率高，探测距离大，超声波探伤仪体积小、重量轻、检测速度快，检测中只消耗耦合剂和磨损探头，检测费用低，所以在火电厂安装过程中，大于20mm 的管道对接焊接接头都用超声波探伤。
中厚壁压力管道焊接采用氩弧焊打底，电焊填充盖面的焊接方法，对接焊接接头不允许存在裂纹、未焊透和未熔合等面状缺。
在保证探伤系统灵敏度满足规定要求的前提下，由于检测面等客观因素和探伤人员判断的主观因素影响，造成焊接缺陷漏检，给设备安全运行带来隐患。
1 探头的影响
1.1 K值选择
1.1.1 探头K值的选择应从以下三个方面考虑（1）使声束能扫查到整个焊接接头截面；（2）使声束中心线尽量与主要危险性缺陷垂直；
（3）保证有足够的探伤灵敏度。
用一、二次波单面双侧探测焊接接头截面时，d1=（a+l0)/T，d2=b/K，其中一次波只能扫查到d1以下的部分（受余高限制），二次波只能扫查到d2以上的部分（受根部成形限制）。
为保证能扫查整个焊接接头截面，必须满足d1+d2≤T，从而得到：式①K≥（a+b+l0）/T，式中a—上焊接接头宽度的一半；b—下焊接接头宽度的一半；l0—探头的前沿距离；T—管壁厚度；K—探头的K值。
采用单面焊双面成型焊接工艺时，b值很小，可以忽略不计，则K≥（a+l0）/T。
从式①中可看出，随着管壁厚度T增大，探头K值减小，也就是说如果管壁越厚，一、二次波探伤，用较小K 值的探头就能保证扫查到整个焊接接头截面，管壁越薄需要使用的探头K值越大。
当选择的探头K＜（a+l0）/T时，用一、二次波单面双侧扫查焊接接头截面，从图2中可看出一次波扫查不到焊接接头截面，两侧二次声束都扫查不到E区域，造成该区域漏检。
K值发生变化，探头使用过程中，有机玻璃耦合面被磨损，由于探头前后受力不均，前后磨损程度不一样，引起K值发生变化，如探头前面磨损严重，K值变小，如果K值小于（a+l0）/T，则会造成如图2所示的E区域漏检。
如探头后面磨损较大，则K值变大。
无论K值变大还是变小都会因为K值变化而引起缺陷定位不准，这会影响对缺陷的分析和判定。
1.2 探头晶片尺寸
探头晶片尺寸的大小会影响近场区的长度和声能传播远近，但会不会影响对接焊接接头超声波探伤呢？对接焊接接头一般用横波超声波探伤，设有机玻璃中入射点至晶片的距离为12mm，钢中声速为3230ms，由公式N’=Fscosβ/πλs2cosα-L1tgα/tgβ，计算出不同探头在钢中的近场长度，见表1。
2008年第12期2008年12月
化学工程与装备
Chemical Engineering & Equipment
96朱春芳：管道对接焊接接头超声波探伤漏检
表-1 横波斜探头在钢中的近场区长度
探头型号
2.5MHz14×14K1 2.5MHz14×14K2 2.5MHz14×14K2.5
钢中的近场区长度（mm ） 33.58 25.94 23.03 水平距离
23.74 23.20 21.38
14×14探头前沿长度约为16mm ，和表中的“水平距离”比较，近场区内的声束能扫查到焊接接头截面，对探伤会产生影响，因扫查到的区域有限，所以影响不大。
2 检测面的影响 2.1 检测面的要求
检测区域即探头在工作表面移动的区域，也叫检测面。
检测面必须与探头耦合良好，才能使超声波传入工件中，因此探伤前，检测面必须经过打磨，去掉焊疤、焊接飞溅、氧化皮、毛刺等影响耦合的物质，如检测面不平整，还要求把凹坑焊平再打磨。
二次波探伤时，检测区长度（从焊缝边缘起）为2.5TK ，一次波探伤检测区域长度为1.5TK 。
通常情况下探头与检测面的接触面（耦合面）与焊缝向截面垂直或近似垂直，声束才能按照预计的路径传播，如果耦合面与焊缝向截面不垂直，声束要么不能传播到焊缝，要么能传播到焊缝，但不能准确定位，反射回波无法判断分析。
如果用二次波探伤，管壁内表面应具有利于产生二次波的反射面，即内壁表面不能是斜面，否则产生的二次反射回波，不能准确对缺陷定位；内表面不能过于粗糙，否则反射回波很小或没有反射回波。
焊接接头两侧都应该具备符合要求的检测
面，如果只是一侧具备符合要求的检测面也会造成漏检。
2.2 单面单侧探伤引起的漏检 2.2.1 单面单侧探伤的情况
（1）焊缝一侧是弯头或阀门，另一侧是直管。
弯头侧外表面呈弧状，有的管道厚薄不均，超声波不能按照预想的路径传播。
当焊缝一侧是阀门时，因阀门的阀体是铸件，壁厚不均，内外表面都是斜面，没有探头移动区域，甚至有的表面凹凸不平，不具备有效的检测面，只能在直管侧探伤
（2）主管、联箱或容器上接有支管，制造厂家已经把管座接头焊接好，但留出管桩长度不长，达不到2.5TK 或1.5TK 的长度，此时也只有在与之焊接的直管侧超声波探伤。
（3）其它设备接出的管桩，管桩长度不够，而另一侧的接管大小头，外表面是斜面，这样只有在管桩侧超声波探伤。
比如气缸下的冷段接口就是这样。
2.2.2 单面单侧探引起的漏检
（1）声束扫查不到引起的漏检。
单面单侧探伤时，探头移动受焊接接头表面余高和根部成形的影响，一次波、二次波扫查不到焊接接头截面区域D ，造成该区域的焊接缺陷漏检。
如图3所示。
图4
单面单侧探伤未熔合易漏
图1 探头K 值选择示意图
97朱春芳：管道对接焊接接头超声波探伤漏检
（2）根部缺陷的漏检。
根部未焊透、未熔合具有端角反射的特征，超声波只有在探头侧才能发现，在焊接接头中心线探头对侧的未焊透和未熔合，超声波在该处没有反射回波。
如未焊透或未熔合正好出现在弯头、阀门或联箱侧等根部位置，而这一侧又不具备探测面，无法探伤，这样会造成未焊透和未熔合的漏检。
如声束扫查到如图4所示的缺陷部位，示波屏没有反射回波。
（3）单面单侧探伤引起缺陷判定的困难。
超声波探伤时，当在一侧发现某一反射回波，怀疑反射回波是缺陷回波时，须要把探头移到焊接接头的另一侧去找到相对应回波，以确定反射回波是不是由于缺陷引起，缺陷性质的判断也需要通过两侧回反射回波的比较来进行分析，如坡口未熔，一次波能发现回波较高，探头移到对侧，二次波探回波非常高，水平位置在坡口边缘，这时就能判定该缺陷为坡口未熔合。
2.2.3 没有检测面的漏检
在火电站安装过程中，联箱或管道上常常需要安装安全阀，这些安全阀连接的管道管壁很厚，探头需要移动的距离也较长，而实际上这些焊口两侧的检测面宽度很窄，有的不足以放下一个探头，从而也就无法做超声波探伤。
但是由于没有留有射线探伤孔，管壁又太厚，有的达到三四十毫米，射线探伤难度太大。
3 容易漏检的体积性缺陷
3.1 密集缺陷
密集缺陷回波在示波屏上显示多个回波束，当其中的单个缺陷体积不大时，反射波幅不高，一般都不超过EL线。
DL/T820—2002《管道焊接接头超声波检验技术规程》中对规定：在测长扫查过程中，当缺陷反射波信号起伏变化有多个高点，缺陷端部反射波幅度位于SL线或Ⅱ区时，则以缺陷两端反射波极大值之间探头的移动距离确定为缺陷的指示长度，即端点峰值法。
而密集缺陷的级别只能是按照最大反射波幅达到SL线或Ⅱ区的缺陷，根据缺陷指示长度按表5的规定予以评级，即密集缺陷是按照单个缺陷的等级进行评定。
3.2 链状缺陷
链状缺陷属于危害性较大的缺陷。
超声波探伤时，单个缺陷波幅不高，有的回波到达了Ⅱ区，有的没有到达Ⅱ区，探伤时断续出现，多个缺陷在一条线上，该类缺陷就是链状缺陷，这类缺陷评级是按照单个缺陷的长度来分类的。
DL/T820—2002《管道焊接接头超声波检验技术规程》中规定：相邻两缺陷各向间距小于8mm 时，两缺陷指示长度之和作为单个缺陷的指示长度。
通常探伤时我们只对波幅在EL线或Ⅱ区的缺陷测长，也正因为这样在测长时我们只计算波幅在EL线或Ⅱ区的缺陷，而不计算波幅低于EL 线的缺陷指示长度。
这样一来波幅小的缺陷不测长，不计入缺陷总长，缺陷评级达不到判废级别，造成漏检。
4 讨论漏检的目的
（1）在设计焊口时，设计人员应该把厚壁管超声波探伤的条件考虑到，管道外表面应留有足够宽度的检测面，管道内表面应具备有利于二次波传播的反射面，条件实在不允许时，应留有探伤孔，以便能够射线探伤。
（2）增强相关人员的工作责任心，无损检测不是保证焊接质量的最主要手段，每个人都要认真做好自已的本职工作，处理好每一道工序，焊口组对人员认真按照规程要求进行坡口制备和组对，焊接人员认真执行焊接工艺和焊接规范，其他相关人员积极配合提供满足焊接要求的施焊条件，确保焊接接头的焊接质量。
（3）提醒相关的管理人员，每种无损检测方法的使用都有它的局限性，超声波探伤由于现场施工条件的限制，存在一些客观的漏检因素，焊接接头质量控制措施的重点应放在如何保证焊接接头的质量，做好全过程控制工作，把缺陷消灭在荫芽状态。
（4）检测人员应充分考虑到可能出现的问题，在实践中总结提高，检测过程中遇到漏检的情况应如实记录。
参考文献
[1] 管道焊接接头超声波检验技术规程．2002；
[2] 火力发电厂焊接技术规程．2004；。