超聲波在無縫鋼管和T型焊縫的探傷
無縫管通常是指外徑在100mm以下的鋼管,多采用穿孔法或者擠壓法。在無縫管的探傷中多采用渦流自動(dòng)探為主,磁粉和超聲波手工探為輔的檢測(cè)方式。這里我想主要說說超聲波探傷的部分。傳統(tǒng)的無縫管探傷有三種方法:用斜探頭沿周向和軸向進(jìn)行掃查;厚壁管可以用雙晶直探頭進(jìn)行掃查;薄壁的管可以用水浸的方式用直探頭掃查。
如果大家親身檢測(cè)過管材就會(huì)發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)方法的致命弱點(diǎn),就是效率太低(更換探頭要重新設(shè)置參數(shù),水浸需要復(fù)雜的計(jì)算)。常常是也檢不了幾根。這種教科書式的探傷方式也在實(shí)際的生產(chǎn)中被逐步的淘汰。還好勞動(dòng)人民的智慧是無窮的,在生產(chǎn)中不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn),并對(duì)原有的技術(shù)進(jìn)行改進(jìn),終于發(fā)明了一種檢測(cè)無縫管的新方法。這個(gè)方法是在不對(duì)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行任何升級(jí)的基礎(chǔ)上,只在檢測(cè)手段上進(jìn)行改進(jìn)就使得效果產(chǎn)生了翻天覆地的變化。也將在管材的檢測(cè)中幾乎要消失的超聲波檢測(cè)又重新回到了主流的地位。
首先,需要準(zhǔn)備的材料有:能開機(jī)的,無縫管一根,斜探頭線兩條,SCK-1A試塊一個(gè),將兩個(gè)尺寸,角度,前沿一摸一樣的斜探頭背對(duì)背做在一起,再做一個(gè)模樣的契塊(契塊的弧度與要探測(cè)的無縫管外徑相同),耦合劑一瓶,機(jī)油半斤,紅筆一根,手紙一卷。材料就齊備拉。
首先,把兩個(gè)探頭都接好線,分別插在兩個(gè)探頭插口上。開機(jī)!切記將探頭方式設(shè)置成“單”。不要設(shè)置成 “雙”或者“收發(fā)”。原因就是:不是有兩個(gè)晶片的探頭都是雙晶探頭。雙晶探頭的兩個(gè)晶片是一收一發(fā)。而我們這個(gè)特別的探頭是需要它們各自獨(dú)立工作。然后在 SCK-1A上調(diào)整好其中一個(gè)探頭的前沿,零點(diǎn)和K值(這里就不詳細(xì)介紹方法了,如果不會(huì)使用1A試塊調(diào)整這三個(gè)參數(shù)的可直接忽略本文)。因?yàn)閮蓚€(gè)探頭完全一樣,所以設(shè)置好一個(gè)探頭的參數(shù)另外一個(gè)也就設(shè)置好了。這些都做好后,將探頭涂上耦合劑和契塊裝在一起。探頭和契塊之間的耦合劑要選擇透聲性好的固體耦合劑,不要選擇液體的機(jī)油。理由自己想。到這里我們的前期的準(zhǔn)備工作都做好了。
然后,我們來設(shè)置探傷靈敏度,因?yàn)闊o縫管是不容許出現(xiàn)缺陷的,所以DAC曲線就免了,直接將增益調(diào)整到?jīng)]有雜波的值,建議設(shè)置在80-90db比較合理。也有一些客戶要求可以忽略一些小的缺陷(又是強(qiáng)大的“國情”),這時(shí)候只能使用對(duì)比法調(diào)整靈敏度了,讓客戶用線切割在無縫管表面沿軸向開一個(gè)槽,寬度由客戶決定(客戶能容許ф1以下的缺陷就開 ф1的槽),再用這個(gè)槽設(shè)置靈敏度就好了。然后在無縫管上涂上機(jī)油。將安裝好契塊的探頭放在無縫管上面可以發(fā)現(xiàn)它們貼合的非常好。在周向小幅度左右晃動(dòng)探頭,沿軸向做鋸齒狀游走,出現(xiàn)波形信號(hào)則用紅筆對(duì)這一段進(jìn)行標(biāo)記,表示這一段應(yīng)該判廢。整段無縫管掃查結(jié)束后,用手紙查干凈工件和探頭表面的耦合機(jī),探傷工作就結(jié)束了。
其實(shí)看到這里相信很多人已經(jīng)看明白了。超聲波進(jìn)入管材后會(huì)在管材中進(jìn)行彈射,使用兩個(gè)斜探頭無非就是讓探頭從雙方向發(fā)射超聲波從而覆蓋整個(gè)管材的周向,以提高效率。等于一臺(tái)機(jī)器干兩臺(tái)機(jī)器的活。所以在管徑較小的時(shí)候一個(gè)缺陷在屏幕上會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)缺陷信號(hào),原因就是兩個(gè)探頭發(fā)射的超聲波都捕捉到了這個(gè)信號(hào),由于聲程不同,他們會(huì)出現(xiàn)在屏幕的不同的位置。在管徑較大的管材上,由于能量的衰減,在一個(gè)周向截面上即便是使用兩個(gè)探頭也很難全覆蓋整個(gè)管材,這時(shí)候也只需要讓探頭移動(dòng)1/4管徑也可做到全部覆蓋。
鋼結(jié)構(gòu)探傷是在探傷中經(jīng)常會(huì)遇到的又一種應(yīng)用。它的特點(diǎn)是,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,焊縫多,體積大,還有就是焊縫多為T型焊。
T型焊縫可以說是一種常見的焊逢類型,我們?cè)诟鞣N教材上也經(jīng)常看到T型焊縫探傷方法的介紹。我們?cè)谑熘碚摰耐瑫r(shí)在實(shí)際的探傷過程中還會(huì)遇到很多問題。首先我們先看看教材上是怎樣說的。
我們先認(rèn)識(shí)一下T型焊。如圖,水平的叫翼板,因?yàn)殚L(zhǎng)得像翅膀,所以叫翼板。垂直的叫腹板,因?yàn)槭遣逶谝戆宓闹虚g,所以叫腹板。T型焊中常見的缺陷還是和其他焊接一樣有氣孔,夾雜,裂紋,未焊透,和未融合。還有一種T型焊專有的缺陷叫撕裂。撕裂顧名思義就是腹板受力以后在根部產(chǎn)生的橫向斷裂,它不會(huì)出現(xiàn)在焊縫區(qū)內(nèi),只出現(xiàn)在焊縫區(qū)外(在焊縫區(qū)域內(nèi)就叫裂紋,在焊縫區(qū)域外叫撕裂)。T型焊縫探傷都是利用這三個(gè)操作面,5個(gè)位置進(jìn)行掃查。
然而,我們?cè)趯?shí)際探傷中很難對(duì)一條T型焊縫進(jìn)行這5個(gè)點(diǎn)的檢測(cè)。主要有兩個(gè)原因,其一就是腹板過薄,腹板如果厚度在5mm以下,在探頭的盲區(qū)內(nèi),就無法從腹板面上(4、5位置)進(jìn)行探傷,理論上是可以在翼板面上(1、2、3位置)進(jìn)行探傷的,但是實(shí)際操作上難度很大,基本屬于無法探測(cè)。另外在國內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)中,由于成本的原因,8mm以下的腹板基本都不開坡口,焊接時(shí)在腹板根部雙面打兩條焊縫。想也不用想肯定有未焊透。但因?yàn)檫@樣薄的腹板都是不受力的,所以也不會(huì)出太大的問題。這也給我們?cè)趯?shí)際工作中一些啟發(fā),在實(shí)際的缺陷判定的時(shí)候還要加上“國情”這一條評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。
其二就是,結(jié)構(gòu)問題。實(shí)際的T型焊都不是孤立的一條焊縫,一個(gè)工件上往往是錯(cuò)綜復(fù)雜幾十、上百條焊縫,大而笨重,無法翻轉(zhuǎn)。所以在實(shí)際的探傷中,能保證3個(gè)點(diǎn)的檢測(cè)就算不錯(cuò)了。檢測(cè)的方向主要就是未融合,未焊透和撕裂。檢測(cè)位置上主要對(duì)融合線和腹板中心位置進(jìn)行檢測(cè)(未焊透和撕裂都會(huì)出現(xiàn)在腹板根部中心位置)。
另外在實(shí)際探傷中有很容易忽略的一點(diǎn)就是焊角反射。在T型焊中,只要在翼板上用斜探頭掃查都會(huì)捕捉到這個(gè)信號(hào)。原因就是焊角的結(jié)構(gòu)造成的(對(duì)接焊的余高是外凸的,T型焊則恰恰相反,是內(nèi)凹的)。T型焊角的這個(gè)結(jié)構(gòu)很類似我們CSK-1A上的有機(jī)玻璃圓,也就是說無論使用什么角度的斜探頭都會(huì)捕捉到它。它信號(hào)的特點(diǎn)是強(qiáng)度高,光滑,波幅窄。由于聲程的關(guān)系,缺陷信號(hào)一定出現(xiàn)在焊角反射信號(hào)之前。這時(shí)候只要把斜探頭當(dāng)直探頭用(先找底波再找缺陷)就可以輕松排查出缺陷。
有時(shí)候我們?cè)谔絺鸗型焊的時(shí)候是無法看到腹板的,這時(shí)候我們也可以利用焊角反射來定位腹板。方法就是在翼板的單面雙側(cè)分別找出焊角反射波,并讓它們出現(xiàn)在屏幕的同一個(gè)位置。那么這時(shí)候。兩探頭連線的中心點(diǎn)就是焊縫的中心。再利用斜探頭的三角定位就可以確定腹板的寬度。