1、壓力管道道超聲波波檢驗根根部反射射波的識識別與判判定天津市眾眾元天然然氣工程程有限公公司 朱朱巖 李海 摘要：根根據(jù)管道道行業(yè)大大徑焊口口（直徑徑 1688mm）的的特點，介介紹了超超聲波檢檢驗時根根部區(qū)域域反射波波的類型型，對反反射波的的靜態(tài)和和動態(tài)波波形進行行了分析析，提出出了根部部缺陷反反射波的的識別與與判定方方法。關(guān)鍵詞：大徑焊焊口超聲聲波檢驗驗根部區(qū)區(qū)域反射射波的識識別與判判定1、大徑徑焊口特特點及根根部區(qū)域域反射波波類型壓力管道道行業(yè)大大徑管線線規(guī)格、形式、種類比較多，管道對接焊縫為單面焊雙面成型，常見的坡口形式有：V型、U型、雙V型、綜合型，根部的結(jié)構(gòu)形式與設(shè)計的規(guī)定尺寸常常存在

2、一定誤差，尤其是現(xiàn)場加工坡口形式尺寸的誤差，對超聲波檢測根部缺陷情況的判定產(chǎn)生了一定的技術(shù)難度。焊縫超聲聲波檢驗驗時，根部區(qū)區(qū)域的反反射波是是比較多多且比較較復(fù)雜的的，產(chǎn)生焊焊瘤、內(nèi)內(nèi)凹、咬咬邊、裂裂紋、未未焊透、未未熔合、氣氣孔、夾夾渣等缺缺陷反射射波。檢檢測時會會因為根根部區(qū)域域的局部部不規(guī)則則性、不不連續(xù)性性，產(chǎn)生根根部內(nèi)表表面結(jié)構(gòu)構(gòu)的反射射波。這這些反射射波在超超聲波檢檢測中的的靜態(tài)波波形以及及動態(tài)波波形是千千變?nèi)f化化的。所所以，如何識識別和判判定這些些反射波波對檢測測結(jié)論就就顯得非非常重要要。2、根部部區(qū)域反反射波的的識別與與判定要比較準準確識別別分析、判判斷反射射波的種種類，必須對

3、對反射波波的位置置、反射射波的靜靜態(tài)和動動態(tài)波形形比較準準確的掌掌握，這涉及及到對所所使用的的探頭有有關(guān)參數(shù)數(shù)的準確確掌握。又又考慮到到單焊雙雙面成型型焊縫根根部會遇遇到未焊焊透等缺缺陷，其反射射特征與與端角反反射相似似，為提高高對不同同缺陷反反射率，應(yīng)選擇擇不同角角度探頭頭來核對對不同類類型的反反射波的的靜態(tài)和和動態(tài)波波形。21根根部焊縫縫反射波波的識別別與判斷斷2.1.1正正常焊縫縫根部反反射波正常焊縫縫的根部部對超聲聲波的反反射情況況可以通通過反射射波的位位置定位位，來判斷斷根部的的透過情情況，如圖11所示。在在焊縫兩兩側(cè)探測測，反射波波的水平平距離定定位點相相互交叉叉，反射波波在顯示示

4、屏出現(xiàn)現(xiàn)位置偏偏向焊縫縫中心線線對側(cè)，反射波波的深度度顯示值值略大于于母材厚厚度。其其包絡(luò)波波形比較較圓滑，反射波波幅較低低，有時沒沒有波，左右移移動時反反射波峰峰變化很很小。圖1符合合要求的的焊縫反反射波2.1.2未焊焊透反射射波氬弧焊打打底時焊焊縫根部部未焊透透缺陷比比較少，但由于于坡口加加工不良良，鈍邊太太厚或一一側(cè)厚一一側(cè)薄，加上焊焊接電流流太小或或焊接操操作方法法不當時時，也會產(chǎn)產(chǎn)生未焊焊透缺陷陷。由于于未焊透透有較規(guī)規(guī)則的鈍鈍邊，,所以以探測時時有很強強的端角角反射波波，探頭前前后移動動時，波形較較穩(wěn)定，轉(zhuǎn)動或或擺動探探頭時，波形消消失較快快，焊縫兩兩側(cè)探測測時水平平距離定定位落點

5、點有一定定間距，約等于于對口間間隙，如圖2所示。圖2未焊焊透反射射波在焊縫兩兩側(cè)探測測，均有波波幅較高高反射波波顯示，其位置置在根部部一次波波出現(xiàn)的的位置偏偏左一些些。波形特點點：波形單單一,反反射波幅幅度大，探頭平平移時，波形較較穩(wěn)定，反射波波動態(tài)包包絡(luò)面大大且比較較規(guī)范。2.1.3未熔熔合反射射波對于根部部未熔合合反射波波探測時時，在缺陷陷側(cè)有一一個波幅幅較高的的反射波波，有時在在非缺陷陷側(cè)反射射波幅更更明顯，（但是是隨著未未熔合面面與入射射聲束角角度的不不同，有時反射射波幅較較小、甚甚至無反反射信號號，這是是因為缺缺陷的指指向性聲聲束反射射角無法法傳播到到探頭）應(yīng)進行行準確的的測厚分分析

6、，對缺陷陷進行深深度定位位，根部未未熔合多多出現(xiàn)在在水平固固定的仰仰焊位置置、垂直直固定的的上坡口口位置、焊焊接接頭頭的根部部位置。圖3未熔熔合反射射波如圖3所所示在焊焊縫兩側(cè)側(cè)掃查，反射波波的水平平定位點點基本一一致，在A側(cè)側(cè)的反射射波為二二次聲程程波，B側(cè)的的反射波波一次聲聲程波，一般情情況下變變換不同同角度的的探頭，只要聲聲束入射射角適宜宜B側(cè)的的反射波波幅高于于A側(cè)，且深度度定位基基本相同同。波形特點點：波形單單一，穩(wěn)定且且尖銳，動態(tài)包包絡(luò)面積積較大。2.1.4裂紋紋反射波波裂紋在焊焊縫中雖雖不常見見，但它是是一種最最危險的的缺陷，它多產(chǎn)產(chǎn)生于根根部的熔熔合線附附近，探測時時反射波波強

7、烈，因裂紋紋表面曲曲折，沒有光光滑的界界面，反射波波波腳較較寬，且波峰峰常出現(xiàn)現(xiàn)多峰現(xiàn)現(xiàn)象。探探頭平行行移動時時，波峰此此起彼伏伏，擺動或或轉(zhuǎn)動探探頭時，波峰下下降很快快，波形沒沒有未焊焊透波形形穩(wěn)定，從焊口口兩側(cè)探探測時，波形有有較好的的相似性性，缺陷波波在水平平線上的的位置基基本一致致。圖4裂紋紋反射波波如圖4所所示在焊焊縫兩側(cè)側(cè)探測，水平定定位時一一次聲程程位置均均有反射射波出現(xiàn)現(xiàn),反射射波可能能是尖銳銳的，或有多多峰。通通過缺陷陷的準確確定位（埋藏深深度、水水平距離離），可以以判定缺缺陷在焊焊縫中存存在。波形特點點：波形單單一，波幅寬寬，反射波波高度較較大，呈鋸齒齒狀，有多峰峰，探頭移

8、移動時，時起時時伏。動動態(tài)呈多多峰，包絡(luò)面面幅度變變化較大大。2.1.5條狀狀缺陷單面焊雙雙面成型型焊口的的條狀缺缺陷(多多數(shù)為夾夾渣)多多數(shù)發(fā)生生在氬弧弧打?qū)优c與電焊填填充層之之間。圖5條狀狀缺陷反反射波如圖5所所示，波形特特點：波形呈呈鋸齒狀狀，反射波波較低，主峰邊邊上有小小峰，探頭平平移時，波幅變變化不明明顯，波峰有有變化，有一定定的指示示長度，在焊縫縫兩側(cè)掃掃查時，波幅高高度不相相同，動態(tài)包包絡(luò)面積積較大且且呈現(xiàn)多多峰值變變化。2.1.6點狀狀缺陷在根部區(qū)區(qū)域出現(xiàn)現(xiàn)的點狀狀缺陷，多數(shù)發(fā)發(fā)生在氬氬弧打底底層或第第一層電電焊填充充之間。探頭左右右平行焊焊縫移動動時，波幅很很快消失失，基本沒

9、沒有指示示長度；環(huán)繞掃掃查時，反射波波幅度幾幾乎不變變，這種情情況一般般判定為為點狀缺缺陷。2.1.7密集集缺陷密集缺陷陷(多數(shù)數(shù)情況下下為密集集氣孔)為一簇簇反射波波，其波幅幅隨著氣氣孔的大大小、密密集程度度的不同同而變化化，當探頭頭作轉(zhuǎn)角角掃查時時，會出現(xiàn)現(xiàn)此起彼彼伏的現(xiàn)現(xiàn)象。圖6密集集缺陷反反射波在焊縫兩兩側(cè)探測測，均能觀觀察到一一簇不規(guī)規(guī)則的反反射波，波形起起伏變化化不定。探探頭平行行焊縫移移動時，缺陷的的反射波波形有起起伏變化化。環(huán)繞繞掃查時時，反射波波有多個個波峰。波形特點點：出現(xiàn)一一簇反射射波，波幅不不高，探頭移移動，反射波波此起彼彼伏變化化。2.1.8內(nèi)凹凹反射波波內(nèi)凹主要要出

10、現(xiàn)在在水平固固定焊口口的仰焊焊或仰焊焊爬坡部部位，內(nèi)凹是是一個近近似圓弧弧型的曲曲面，對于聲聲束入射射的界面面它是一一個凸面面，反射波波是發(fā)散散的，它與其其它尺寸寸相近、埋埋藏深度度相同的的缺陷反反射波相相比，反射波波較低，波形位位置出現(xiàn)現(xiàn)在根部部一次波波位置前前一點。其其反射波波的深度度顯示值值一般略略小于母母材厚度度，如圖7所示。圖7內(nèi)凹凹反射波波在焊縫兩兩側(cè)探測測，水平距距離定位位落點有有一定間間距，略大于于對口間間隙尺寸寸，定位點點不相互互交叉，根部焊焊縫反射射波在顯顯示屏出出現(xiàn)位置置偏向左左側(cè)有一一個反射射波顯示示，其包絡(luò)絡(luò)波形比比較圓滑滑。2.1.9內(nèi)咬咬邊反射射波單面焊雙雙面成型

11、型的焊口口的咬邊邊，一般情情況下，缺陷反反射波的的位置出出現(xiàn)在一一次聲程程波的前前端，若缺陷陷波幅較較小，還可在在焊縫一一側(cè)觀察察到根部部焊縫的的附加反反射波。當當探頭在在焊縫兩兩側(cè)探測測時，缺陷的的定位基基本一致致，當探頭頭平行焊焊縫移動動時波幅幅有起伏伏變動，因為手手工電弧弧焊咬邊邊多數(shù)不不連續(xù)過過渡。圖8內(nèi)咬咬邊反射射波如圖8所所示波形形特點：在焊縫縫兩側(cè)均均能觀察察到缺陷陷的反射射波，一般在在A側(cè)還還能觀察察到咬邊邊的反射射波和底底波。探探頭前后后移動時時只顯示示很小的的垂直尺尺寸。咬咬邊反射射波包絡(luò)絡(luò)波形兩兩側(cè)不相相同。由由于入射射角度和和缺陷指指向性的的原因，有時在在焊縫的的一側(cè)反

12、反射波幅幅較小、甚甚至無反反射信號號。2.1.10焊焊瘤反射射波焊瘤反射射波一般般有如下下特點：（1）波波形尖銳銳、陡峭峭、清晰晰、波幅幅較高，波形與與根部裂裂紋、未未焊透相相似，因焊瘤瘤弧面總總是能很很好的將將聲束收收斂反射射至探頭頭，所以探探頭前后后移動時時在一定定范圍內(nèi)內(nèi)移動均均有反射射，波型包包絡(luò)線較較寬，變化較較平穩(wěn)。（2）焊瘤反射波深度顯示值略大于母材厚度范圍，從兩側(cè)掃查，水平距離定位點相互交叉，用大角度探頭探測時，有時在反射信號最強時不是聲束軸線上的反射，而是聲束邊緣部分的反射。（3）焊瘤反射波的絕大部分位置是在平焊和平焊上爬坡部位，有時立焊也有，仰焊、橫焊部位出現(xiàn)較少。圖9焊瘤

13、瘤反射波波根據(jù)以上上特點，尤其是是反射波波深度顯顯示值的的特點，對焊瘤瘤反射波波是不難難識別的的。如圖圖9所示，在焊縫縫兩側(cè)探探測，由單個個尖銳反反射波或或顯示雙雙峰的反反射波，一般幅幅度較高高，聲程的的深度均均大于正正常焊透透時聲程程的深度度顯示值值。2.2內(nèi)內(nèi)部錯邊邊反射波波的識別別與判斷斷管徑橢圓圓度誤差差影響焊焊接管道道對口質(zhì)質(zhì)量的情情況較多多。在這這種情況況下，管道焊焊接接頭頭錯口的的現(xiàn)象就就有可能能發(fā)生。在超聲聲波檢測測中對于于錯口焊焊接接頭頭根部錯錯邊的判判定是比比較重要要的。為為避免誤誤判焊口口的內(nèi)部部結(jié)構(gòu)、形形狀尺寸寸的偏差差、應(yīng)對對焊接接接頭進行行必要的的測厚，作為檢檢測的

14、輔輔助判定定基礎(chǔ)資資料，再結(jié)合合波形的的特點進進行綜合合分析和和識別判判斷，然后做做出檢測測結(jié)論。檢測過程程中，錯口的的反射波波幅是比比較高的的，焊縫兩兩側(cè)的反反射波幅幅有明顯顯的不同同。圖10錯錯邊反射射波如圖100所示，檢測時時只能從從A側(cè)有有較強的的反射波波，水平距距離定位位一般在在焊縫中中心線對對側(cè)，B側(cè)一一般沒有有反射波波，B側(cè)有有時可以以出現(xiàn)焊焊透焊縫縫的較小小波幅的的反射波波。通過過測厚或或表面的的形狀加加以輔助助判斷，確定錯錯口的嚴嚴重程度度。波形特點點：由于錯錯口面的的凹凸不不確定性性，反射波波的波峰峰上有小小峰，探頭左左右移動動時波幅幅的高度度變化不不大。包包絡(luò)波形形范圍較

15、較寬，波形比比較單一一、變化化不復(fù)雜雜。3、識別別與判定定方法的的驗證通過大量量焊接工工藝評定定過程中中的解剖剖驗證，對不同同部位同同一類缺缺陷；對相同同部位不不同性質(zhì)質(zhì)缺陷的的對比；并經(jīng)過過對多臺臺大型機機組焊口口超聲波波檢測過過程中的的射線復(fù)復(fù)檢和缺缺陷反修修后進行行對比等等手段的的驗證，對各種種典型缺缺陷波形形進行仔仔細的分分析和對對比結(jié)果果得出，超聲波波檢測時時出現(xiàn)的的各種反反射波形形分析的的要點得得到的定定性的判判斷是比比較準確確的。實踐證明明，采用缺缺陷波形形識別與與分析方方法，可以比比較準確確的判斷斷大徑管管焊口根根部的缺缺陷類型型，達到定定性目的的。另外，焊縫根根部出現(xiàn)現(xiàn)的反射

16、射波很多多，單憑缺缺陷波的的某些特特征來判判定其性性質(zhì)是比比較片面面的，還必須須在探測測前了解解焊接接接頭坡口口型式、焊焊接工藝藝、方法法特點、熱熱處理狀狀態(tài)等，加以綜綜合分析析判定，才才能達到到準確的的判定。4、結(jié)論論分析缺陷陷波形、判判斷缺陷陷性質(zhì)的的基本依依據(jù)：根據(jù)缺陷陷波形分分析判斷斷缺陷波形形分為靜靜態(tài)和動動態(tài)波形形，依據(jù)靜靜態(tài)波形形判斷探探頭不動動時缺陷陷波的位位置、幅幅度、形形狀、密密集程度度。依據(jù)據(jù)動態(tài)波波形判斷斷探頭在在探測面面上移動動過程中中，缺陷波波變化以以及包絡(luò)絡(luò)圖情況況。b、根據(jù)據(jù)缺陷特特征分析析判斷根據(jù)可能能產(chǎn)生缺缺陷的形形狀、方方位指向向性，判斷在在不同方方向探測

17、測面上是是平面形形、立體體形、點點狀、條條狀的缺缺陷其回回波的幅幅度及缺缺陷波的的變化情情況?？煽梢耘卸ǘ槭敲婷娣e缺陷陷還是體體積型缺缺陷。c、根據(jù)據(jù)缺陷的的最大反反射高度度回波高高度及缺缺陷的定定向反射射特性分分析判斷斷。d、結(jié)合合焊接接接頭的焊焊接工藝藝特點綜綜合分析析結(jié)合坡口口形式、焊焊接方法法、工藝藝特點及及缺陷可可能產(chǎn)生生幾何位位置，判斷分分析缺陷陷的性質(zhì)質(zhì)。焊縫中存存在缺陷陷的形式式是變化化的，在超聲聲波檢測測中憑借借反射波波的幅度度、靜態(tài)態(tài)波形以以及動態(tài)態(tài)波形等等對這些些缺陷定定性是需需要一段段時間積積累基礎(chǔ)礎(chǔ)經(jīng)驗的的。如果果判定為為線狀、面面狀、體體積狀的的危害性性缺陷，則不受