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管道對接焊縫的超聲波檢測

閱讀次數[] 發布時間:2013-1-23 8:47:00

     針對工藝管道對接焊縫的特點,對接方法、焊接位置及易產生的缺陷進行了分析。由于工藝管道對接焊縫壁厚范圍大,多是直管與彎管、直管與彎頭、法蘭、閥門等管件對接,采用單面焊接雙面成型工藝,這種特殊結構型式和焊接工藝,使超聲波檢測只能進行單面雙側掃查或單面單側掃查。為了提高缺陷的檢出率,對不同規格、不同結構的焊縫在選擇掃查面、探頭數量、探并沒有型號和探頭尺寸時應有針對性。根部缺陷的判定對儀器掃描線調節精度提出了較高的要求,對典型缺陷的回波牲進行了分析。通過以上分析和采取的措施,能有效提高工藝航空航天工業部對接焊縫超聲波檢測的質量。
    石化裝置工藝管道對接焊縫超聲波具有一定的難度。早期的模擬超聲波探傷儀由于定位精度不高度,對于根部缺陷的識別和判定豐在較大難度,每次更換不同角度的探頭后時間基線都要重新調節,非常不便,這在為工藝管道對接焊縫領域推廣超聲波檢測技術靠成了很大的困難。近些年,超聲波檢測設備發生了巨大改變,且更新很快,數字式探傷儀代替了模擬儀。數字式探傷儀較原先使用的模擬式超聲波探傷儀具有顯著的優點。首先,其定位精度訓,定位精度達到0.1mm,為管道焊縫根部信號的判定提供了可靠依據;第二,可存儲多種探頭參數及其距離-波幅曲線,為現聲采用多種角度的探頭進行檢測提供了方便,提高了不同角度缺陷的檢測靈敏感度,也可方便地變探并沒有,為辯識真、假信號提供了方便;第三,可以存儲動態波形和缺陷包絡線,并可作為電子文件存檔備查。數字式超聲波探傷儀較好地解決了管道焊縫超聲波探傷的難題。
    筆者推薦管道焊探傷采用數字式超聲波探傷。通過專業培訓和嚴格考核,可以篩選出合格的管道對接焊縫超聲波檢測人員,完全能保證管道焊縫的超聲波檢測質量。
    通過對超聲波檢測方法、掃查面、探頭數量、探頭型號和探頭尺寸的控制、以及理論分析和實驗驗證,表膽超聲波檢測能有效保證管道焊縫的檢測質量。
    超聲波檢測操作靈活方便,對厚壁管道檢測靈敏度和檢測效率均高于射線檢測,成本低于射線檢測,且對人體無害,是一種科學、環保的檢測方法。
1 管道對接焊縫與容器對接焊縫的不同點
    管道對接焊縫較容器對接焊縫從焊接工藝、結構型式、主要缺陷產生的部位、缺陷信號判別、探頭掃查面、探頭折射角度的選擇以及耦合面曲率等都有較大區別。因此從事管道對接焊縫超聲波檢測的人員必須有一定的了解。
2 焊接工藝及缺陷分析
   管道對接焊縫的超聲波檢測有兩個重要環節,一是如何能保證不漏檢,二是如何能正確識別和判定缺陷。以下對管道的接頭形式、焊接方法、焊接位置及易產生的缺陷進行了分析,為設計檢測工藝、提高缺陷的檢出率和信號判定提供參考。
2.1  結構形式與掃查面
    石化裝置工藝管道對接焊縫一般可分為三種形式:直管與直管對接、直管與管件對接、管件與管件對接。
(1)直管與直管對接焊縫探頭可以在焊縫兩側進行掃查。
(2)直管與管件對接焊縫由管件表面為不規則曲面(如彎頭、法蘭、閥門或三通等),探頭不能良好耦合,因此,只能從直管一側進行掃查,為了提高缺陷檢出率,應選擇兩種不同角度的探頭進行掃查。
(3)管件與管件對接焊縫由于焊縫兩側均為不規則曲面(如彎頭、法蘭、閥門或三通等),探頭不能良好耦合,因此,這類焊縫不能進行正常的超聲波檢測,如客戶有措施將焊縫余高磨平(與母材平齊),則可將探頭通過熔平的焊縫進行檢測。將焊縫打磨至與母材平齊是一件很困難的事,一般不這樣做。
2.2 焊接位置
    了解焊接位置有助于缺陷性質的分析判斷。管道對接焊縫的焊接位置分為水平轉動、水平固定、重直固定和45度斜固定。
(1)水平轉動口焊接時,焊接位置總是處于時鐘11點或1點附近的位置,焊接操作最容易控制,最不易產生焊接缺陷。
(2)水平固定口焊接時,上半部分處于平焊位置,下半部分處于仰焊位置,兩側處于立焊位置。
(3)重直固定口焊接時,其位置為橫焊。
(4)45度傾斜固定口焊接時,各部分在水平固定的基礎上又增加了傾斜角度、加大了焊接難度。
2.3 各焊接位置易產生的缺陷類型
(1)焊接程序  目前石化裝置管道對接焊縫均采用氬弧焊打底,焊工在打底結束前留一小段用作檢查孔,用手電筒觀察根部打底情況,若有不良現象則立即將不良部位用磨光機去除重焊,最終檢查良好后將根部最后一小段焊好。氬弧焊打底結束后,對于較厚的焊縫一般采用手工電弧焊或埋弧自動焊填充蓋面。
(2)平焊位置  鐵水熔化后在重力的作用下會向下淌,因此平焊位置焊接時要控制電流不能過大,焊接電流和焊接速度要適當,否則易形成焊瘤和燒穿,焊條接頭和焊瘤部位易產生氣孔。
(3)立焊位置  在立焊位置因鐵水下淌導致焊縫波紋粗糙及內外表面焊縫成型不良,也容易產生未焊透、未熔合、焊瘤及咬邊,因此要控制焊接電流不能過大,焊接速度不能過快。
(4)仰焊位置  仰焊位置易產生內凹、未焊透、未熔合及焊瘤,仰焊位置電流過大易產生內凹、燒穿和焊瘤發,電流過小易產生未焊透和未熔合,因此仰焊部位的焊接難度最大。焊工常采用滅弧、待片刻熔池凝固、再繼續引弧熔化一點焊條立即斷弧....這樣循環持續,直至鐵水成型達到可控為止,在燒第二層焊縫時電流也不通過大,否則將第一層的鐵水熔化下墜形成內凹,電流越大形成的內凹越深。
(5)橫焊位置  管子重直固定,焊工圍繞焊縫進行橫向焊接,橫焊位置焊接時,鐵水受重力作用,上部易出現咬邊,坡口易產生未熔合,焊接每層之間如果清理不好易產生夾渣,焊縫表面橫排紋控制不好會比較粗糙。
3 探頭的選擇
   探頭的選擇要考慮的因素有:
(1)檢測厚度  檢測較薄焊縫應選擇大K值、短前沿探沿探頭,一次波盡可能掃查更多的焊縫截面;對于大厚度焊縫應選擇晶片尺寸較大、K值合適、具有足夠靈敏度的探頭。
    根據實際工作經驗,筆者推薦壁厚大于等于7mm的焊縫且采用單斜探頭進行檢測,壁厚小于7mm的焊縫檢測時雜波干擾嚴重,目前多選用聚焦探頭或雙晶探頭。但聚焦探頭和雙晶探頭一般寬度較大,與小徑管耦合時需要修磨,由于聚焦探頭和雙晶探頭都是在焦點附近靈敏度最高,探測范圍受到一定影響,工藝管道壁厚小于7mm的管道管徑一般均較小,因此,對于壁厚小于7mm的管道不推薦采用超聲波檢測法進行檢測。
(2)檢測面曲率  半徑R較小的管道,要選擇接觸面小的探頭,以保證良好的耦合;直徑較大的管道可以選擇尺寸較大的探頭,以提高檢測效率。探頭與工作接觸面尺寸W應滿足下式。
R大于等于W*W/4(1)
    目前市場銷售的晶片尺寸為6mm*6mm的短前沿小晶片探頭,其探頭寬度一般為12mm。由式(1)計算可得管道直徑應大于72mm,為提高耦合效果,筆者推薦采用探頭寬度為12mm的小晶片短前沿探頭進行檢測時,管道直徑下限為100mm。
(3)掃查面  直管與直管對接,探頭在焊縫兩側掃查時,可以選擇1種K值的探頭;直管與管件對接,接頭只能在焊縫一側進行掃查時,應選擇兩種折身角相差不少于10度的探頭進行掃查,其中較小K值的探頭,一次波掃查范圍不少于焊縫截面的四分之一。
(4)探頭頻率 管道探傷宜選擇較高頻率的探頭,以提高指向性和定位精度。推薦采用頻率為5MHZ的探頭,對于較厚管道可以選擇2.5MHZ的探頭。
   對于根部可疑信號,盡可能選擇小K值探頭復驗。經驗表明,小K值探頭定位精度高,誤差小。

關鍵字:
  產品分類: 大口徑 結構 厚壁 管線 油管 套管