螺旋縫埋弧焊鋼管常見缺陷分析

螺旋式弧形焊接管是我國長距離輸送石油天然氣的主要管道。輸送壓力高，施工條件差，品質(zhì)要求高。為保證油品輸送過程中的安全,必須對SSAW鋼管質(zhì)量嚴格把關(guān)。無損檢測是保證鋼管質(zhì)量的有效手段,精確高效的檢測能消除安全隱患。1焊接管的一般缺陷及其識別原理1.1焊縫缺陷檢測所有埋弧焊鋼管的缺陷即為埋弧焊縫中的缺陷和鋼板中的缺陷。焊縫中常見缺陷有縱向裂紋(如圖1-1)、橫向裂紋(如圖1-2)、單個氣孔、密集氣孔、夾渣、夾雜、未焊透、未熔合等,鋼板中常見缺陷有分層、折疊、重皮、結(jié)疤、壓坑等。1.2超聲檢測缺陷超聲檢測方法按原理分類,可分為脈沖反射法、衍射時差法、穿透法和共振法。脈沖反射法的基本原理是:將具有一定持續(xù)時間和一定頻率間隔的超聲脈沖發(fā)射到被檢工件,當超聲波在工件內(nèi)遇到缺陷時,就會發(fā)生反射,根據(jù)反射信號的大小及在顯示器上的位置可以判斷出缺陷的大小及深度。脈沖反射法包括缺陷回波法、底波高度法、多次底波法。根據(jù)入射波的波形不同,可分為橫波、縱波、表面波及蘭姆波四種探傷方法。管材一般使用橫波法檢測,橫波法可以發(fā)現(xiàn)與檢測面有一定傾角的裂紋。1.3鋼管缺陷檢測超聲波探傷中,螺旋焊管一般為大口徑焊管。大口徑管曲率半徑較大,探頭與管壁耦合較好,通常采用接觸法探傷。鋼管裂紋型缺陷采用超聲橫波法進行檢測,根據(jù)缺陷回波顯示位置和幅度評定缺陷位置和大小。超聲橫波在管材傳播過程中遇到缺陷端面和端角會反射回來,通過探頭接收該端面和端角回波來探測缺陷。1.3.1折射角的影響探測縱向裂紋時,為使聲波在缺陷處反射最大,聲波應(yīng)沿鋼管的圓周方向傳播,探頭沿圓周方向移動,并作正反兩個方向的全面掃查。由于折射角β的不同,在鋼管中有三種折射情況,如圖1-3。由圖看出,β越小越能探測靠近內(nèi)壁的縱向缺陷;β越大,越能探測靠近外壁的縱向缺陷。β的選擇,應(yīng)能同時探測內(nèi)外壁缺陷。a-聲線與內(nèi)壁相交;b-與壁相切;c-聲線不與內(nèi)壁相交。1.3.2軸向探傷的運動對于與管軸垂直的徑向缺陷,常用單斜探頭進行軸向探傷。圖3-6為單斜探頭探傷,這時聲束在內(nèi)壁的反射波更進一步發(fā)散,聲能損失大,因此外壁缺陷靈敏度較低,探傷時要注意這一點。2錯誤定位和定量2.1缺陷掃描頻率的計算橫波斜探頭檢測時只要知道了折射角β(或K值),再從示波屏上得出聲程S、水平距離L或缺陷距探測面的深度d的值,即可定出缺陷的位置。從而有了按聲程、水平距離或深度調(diào)整掃描線的三種方法,因此缺陷定位也相應(yīng)地有了三種情況。按聲程調(diào)節(jié)掃描速度時,首先在示波屏上讀出缺陷波前沿的水平刻度值τf,根據(jù)Sf=nτf算出缺陷的聲程值Sf(如圖2-1所示),其中a為一次波,b為二次波。如果忽略橫孔直徑,缺陷的水平距離Lf和深度df分別為:按水平調(diào)節(jié)掃描速度時,首先在示波屏上讀出缺陷波前沿的水平刻度值τf,根據(jù)式(2-4)算出缺陷的水平距離值lf。然后由式(2-5)或(2-6)算出缺陷的深度df。按深度調(diào)節(jié)掃描速度時,首先在示波屏上讀出缺陷波前沿的水平刻度值τf,根據(jù)df=nτf算出缺陷的深度df,由下式算出缺陷的水平距離值lf。采用橫波斜探頭檢測圓柱曲面時,如果沿軸向檢測,則缺陷定位由以上方法可以得出。如果沿周向檢測,則缺陷定位要分外圓和內(nèi)壁檢測兩種情況。外圓周向檢測圓柱曲面時,缺陷的定位由深度H和弧長L來確定(如圖2-2所示)。圖中d表示平面工件中缺陷深度,BC為平面工件中缺陷水平距離。AO為鋼管外徑R,內(nèi)(8)壁周向檢測圓柱曲面時,缺陷的定位由深度h和弧長來確定(如圖2-3)。2.2波壓規(guī)律基本符合理論回波聲壓公式(1)當量計算法用普通探頭檢測時,對小于聲束直徑的缺陷,根據(jù)超聲波檢測中測得的缺陷回波與底波的分貝差值,用與規(guī)則形狀反射體回波高度相等時規(guī)則形狀反射體的尺寸表示被評定缺陷的“當量尺寸”,利用各種規(guī)則反射體的理論回波聲壓公式計算,求出缺陷當量尺寸。應(yīng)用當量計算法對缺陷定量不需要任何試塊。是目前廣泛應(yīng)用的一種當量法。實際應(yīng)用中利用平底孔作為規(guī)則反射體較多。當x≥3N時,規(guī)則反射體的回波聲壓變化規(guī)律基本符合理論回波聲壓公式。當下面以縱波探作傷為例來進行計算?？紤]材質(zhì)衰減,平底孔和大平底面的回波聲壓公式為:考慮材質(zhì)衰減,不同距離處的大平底與平底孔回波分貝差為:式中:ΔBf——底波與缺陷波的dB差;xf——缺陷至探測面的距離;xB——底面至探測面的距離;Df——缺陷的當量平底孔直徑;——波長;——材質(zhì)衰減系數(shù)(單程)。計算缺陷的當量尺寸:式中:dj——基準平底孔直徑;xj——基準平底孔埋深;x——缺陷埋深;α——衰減系數(shù)。(2)半波高度法(6dB法):由于波高降低6dB后正好為原來的一半,因此6dB法又稱半波高度法。6dB法具體做法是:移動探頭找到缺陷的最大反射波后,調(diào)節(jié)衰減器,使缺陷波高降至基準波高。然后用衰減器將儀器靈敏度提高6dB,沿缺陷方向移動探頭,當缺陷波降至基準波高時,探頭中心線之間距離就是缺陷的指示長度(如圖2-4)。對輸送管進行周向探傷時,探頭的移動不再是缺陷的指示長度了,這時要按幾何關(guān)系來確定缺陷的指示長度,如圖3-15所示。外圓周向探傷測長時,缺陷的指示長度Lf為:式中:L——探頭移動的外圓弧長;R——圓柱體外半徑;xf——缺陷的聲程。內(nèi)孔周向探傷測長時,缺陷的指示長度Lf為:式中:L——探頭移動的內(nèi)圓弧長;r——圓柱體內(nèi)半徑;xf——缺陷的聲程。有賴于實踐、認識、再實踐、再認識的一個經(jīng)驗積累的過程。3缺陷檢測方法規(guī)范針對螺旋縫埋弧焊鋼管進行了脈沖反射法的檢測研究。首先,對被檢缺陷進行歸類,目的是對不同方向的缺陷選擇合適的檢測方