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全熔透T形焊缝超声波探伤在钢结构中的应用
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影响焊缝超声波探伤的因素分析_王平
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&1主要内容和适用范围&&&本标准规定了常压钢质油罐焊缝超声波探伤中对人员、仪器、探头、试块的要求,以及探伤的操作方法、探伤结果的质量评定。&&&本标准适用于常压钢质油罐4--32mm厚度的对接、搭接、Ｔ型焊缝的超声波探伤。&&&本标准不适用于铸件、奥氏体不锈耐酸钢焊缝的超声波探伤。2引用标准&&&ZBY230--84&&&A型脉冲反射式超声通用技术条件&&& ZBY231--84&&& 超声探伤用探头性能测试方法&&& ZB J04 001--81A型脉冲反射式超声探伤系统工作性能测试方法&&& JB1152--81&&& 锅炉钢制压力容器对接焊缝超声波探伤&&& SYJ1016--82&& 立式圆筒形钢质焊接油罐设计技术规定&&& JB3111--82&&& 无损检测名词术语3探伤人员3.1探伤人员应经专业考试合格,持有有关部门颁发的资格证书。签写报告的人员应至少持有Ⅱ级资格证书。3.2探伤人员应掌握被检工件的材质、焊缝坡口型式、焊接工艺、缺陷可能产生的部位等知识和资料,并能根据荧光屏上的反射信号进行综合探伤评定。4探伤仪、探头4.1性能应符合ZB Y230标准的规定。4.2超声波探伤用的斜探头性能应符合ZBY231标准的规定,其工作频率为2.5--5.0MHz,折射角的正切值k在1.0--3.0之间,按表1和表2进行选择&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&表1&&对接焊缝探头k值的选择
&&&&&板&&厚&&&mm
&&&&&&&&&&&&k
&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&4--10
&&&&&&&&&2.0--3.0
&&&&&&63.5&--71.5&
&&&&&&&10--18
&&&&&&&&&2.0--2.5
&&&&&&63.5&--68&
&&&&&&&18--32
&&&&&&&&&1.5--2.0
&&&&&&56&--63.5&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&表2&&搭接焊、T型焊探头k值的选择
&&&&&板&&厚&&&mm
&&&&&&&&&&&&k
&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&4--5
&&&&&&&&&&&1.0
&&&&&&&&&&&45&
&&&&&&&&5--18
&&&&&&&&&1.0--1.5
&&&&&&&&45&--56&
&&&&&&&18--32
&&&&&&&&&1.0--2.0
&&&&&&&&45&--63.5&
&4.3厚度4--6mm的钢板焊缝探伤,有条件时可采用点聚焦、线聚焦、双晶探头。4.4探伤仪和斜探头的组合灵敏度在被检件所需要的最大声程处、当探伤灵敏度得到满足时,有效灵敏度余量应至少为10dB。4.5探伤仪分辨力应能将CSK--IA型试块上&P44mm与&P40mm两孔的反射波分开。当两孔的反射波波幅相同时,波峰与波谷的差应不小于6dB。5试块5.1试块用与被检件相同或相近的材料制成,其材料在以&P2mm平底孔灵敏度探伤时,不得发现缺陷波。试块型式计有CSK--IA、OUT--1、OUT--2三种。5.2CSK--IA型试块应符合JB 1152标准的规定。5.3OUT--1和OUT--2两种试块应分别符合图1和图2的要求。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&图&1&&&&&OUT---1&试块&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&图&2&&&OUT---2&试块5.4在灵敏度要求得到满足的情况下,也可以采用其它型式的试块。6探伤前的准备工作6.1现场安全要求&&&由于探伤仪内有数千伏高压,不允许在有易燃易爆情况的危险区中工作,因此探伤前必须对探伤现场进行防燃防爆的安全检查。6.2焊缝外观要求&&&焊缝的超声波探伤应在焊缝外观质量检查合格后进行。6.3探测面的选择及清理6.3.1底板和内浮盘搭接焊缝的探测面为其焊接面的压板一侧,罐壁搭接焊的探测面为油罐外表面焊缝上侧,见图3。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&图&3&&&搭接焊探伤部位6.3.2罐壁对接焊缝的探伤面为罐壁的内表面或外表面。板厚小于16mm的焊缝,一般采取单侧探伤;重点区域和需要验证的部位应双侧探伤。板厚大于16mm的对接焊缝,必须进行双侧探伤。6.3.3探测面宽度（即探头扫查范围应满足式1要求,并且不小于120mm。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&B=2KT+50....................................（1）式中:B---探测面宽度,&&&&K---探头折射角的正切值;&&&&T---工件厚度,mm。6.3.4探伤前应将探测面上的飞溅点、锈蚀、焊瘤等打磨平整,保证探头与探测面之间具有良好的声耦合。7操作7.1距离--波幅曲线的绘制及回波位置的标定7.1.1在探测板厚大于6mm的焊缝时,应根据焊接型式、工件厚度、探头k值和前沿距离按比例准确绘制声轴线图,利用OUT--1试块上&P2&40横孔的各次反射波在示波屏上标定所需要的回波位置刻度、判伤范围，测量反射波的幅度。标定情况和测量结果应记入表3并根据表1中的数据绘制距离--波幅曲线图。7.1.2在探测板厚小于6mm的焊缝时，利用OUT--2试块上0.5&0.5方槽的反射波在示波屏上标定所需要的回波位置刻度、判伤范围，测量反射波的幅度。标定情况和测量结果也应记入表3并根据表1中的数据绘制距离--波幅曲线图。7.1.3在校正回波位置刻度时，应根据所用仪器、探头的不同以及被检件的板厚情况，从水平定位法、深度定位法、声程定位法中选用较合适的定位方法。7.1.4距离--波幅曲线由判废线、定量线、测长限制线（简称测长线）组成。测长线与定量线之间称为Ⅰ区，定量线与判废线之间称为Ⅱ区，判废线以上称为Ⅲ区（见图4）。三条曲线所代表的灵敏度值见表4。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&表3&&回波位置标定及波幅测定记录表
&扫查范围&mm
&&&回波次数
&回波位置（格）
&判伤范围（格）
&&&波高（dB）
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&表4& 距离--波幅曲线的灵敏度
&板厚mm&&&&
&&&&&&测长线
&&&&&&&定量线
&&&&判废线
& &P2&40--14dB
&&&P2&40--8dB
&&P2&40--2dB
&0.5&0.5&40--6dB
&&&0.5&0.5&40
&0.5&0.5&40+8dB
&&&&&&&&&&&&&& 图4距离--波幅曲线示意图&&&&&&&&&&&&&&&&&图6&探头扫查方式&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（a）&&正齿形&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（B）&&斜齿形&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&图5&探头的基本扫查方式7.1.5&在绘制距离--波幅曲线时，每条曲线上所取的数据不得少于3个。7.1.6在实际应用中应对绘制的距离--波幅曲线经常进行校核，每次的校核点不得少于2个。7.2探伤灵敏度的校正。7.2.1探伤灵敏度应不低于测长线。7.2.2在校正探伤灵敏度时,应对表面声能损失以及材质衰减引起的灵敏度变化进行修正。修正方法应符合JB1152标准规定。7.3探头的扫查7.3.1探头的扫查应在探头与焊缝中心之间大体上保持垂直的情况下进行，扫查的基本方式可以是斜齿形或正齿形，并作10&--15&的摆动。扫查中的齿距d不得超过探头晶片宽度（见图5a、b）。7.3.2扫查时应确保探头与探测面之间具有良好的声耦合,耦合剂宜采用机油、润滑脂等。7.3.3为了区分缺陷波与假信号以及确定缺陷位置、方向的需要，还应根据具体情况，对探头采取前后、左右、转角、环绕等扫查方式（见图6）。7.4缺陷的判断与测定7.4.1焊缝超声波探伤应根据缺陷反射波在荧光屏上的位置、幅度、波形以及探头在被检件上的位置、扫查方式、焊接工艺等对缺陷进行综合判断。当出现难以判断的回波时,应辅以其它检测手段进行验证。7.4.2缺陷的定位&&在发现缺陷波之后,应根据缺陷反射波在示波屏上的位置、校正回波位置刻度时使用的定位方法，以及探测到缺陷波的探头位置对缺陷进行定位。必要时还可以采用其它有效方法进行确认。7.4.3缺陷的定量7.4.3.1回波高度位于定量线和定量线以上的缺陷都应当进行定量，缺陷的定量内容包括缺陷波幅度测量和缺陷指示长度测量两个方面。7.4.3.2 缺陷波幅度的测量&&&将探头置于出现缺陷最大回波的位置，采用读取缺陷波幅位于距离--波幅曲线中哪个区域的方法进行测量。7.4.3.3 缺陷指示长度的测量&&&当缺陷波只有一个高点时，用半波高度法（6dB法）测量缺陷指示长度；当缺陷波有多个高点时，用端点半波高度法（端点6dB法）测量缺陷指示长度。7.4.3.4波高在Ⅰ区的缺陷，如果探伤者认为有必要测长时，可以移动探头使缺陷波高降到测长线，并用此时探头移动范围作为缺陷的指示长度。7.5在探伤中应经常对仪器、探头的性能以及探伤灵敏度进行复测，复测方法按ZB J04001标准进行。8检测区域8.1油罐底板焊缝、底板与壁板的T型焊缝、内浮顶油罐的浮盘焊缝应作百分之百检测。8.2油罐罐壁T字型接头处，应对其交叉点各向&10T长度的范围进行检测。8.3油罐壁板焊缝最低检测百分比为50%。8.4在检测时若发现5m长度内不合格率大于1%时，应在缺陷延伸方向延长检测长度1m；检查仍不合格时，需对整条焊缝进行检测。9质量评定9.1下述缺陷应判为不合格:9.1.1波高在判废线上及Ⅲ区的缺陷。9.1.2单个缺陷波高在定量线上及Ⅱ区范围内，板厚T&8mm时指示长度L&T的缺陷以及板厚T&8mm时指示长度L&8mm的缺陷。9.1.3单个缺陷指示长度未超过9.1.2规定，而3T长度范围内缺陷指示长度总和超过9.1.2规定的缺陷。9.2&在计算缺陷指示长度的总和时，凡指示长度小于8mm缺陷全部按4mm计算。9.3对于未超过9.1.2和9.1.3规定的缺陷，如果探伤人员能断定为危害性缺陷时，质量评定工作可不受9.1.2和9.1.3条文的限制。10不合格焊缝处理及复检10.1不合格的焊缝部位应进行补焊，补焊部位及受补焊影响的部位均应复检。复检的探伤条件及操作应与原检验相同。质量评定仍按9.1--9.3的规定进行。10.2补焊两次仍不合格，其补焊部位作判废处理。11检测记录和检测报告11.1探伤中应作好记录，探伤结束后应书写探伤报告。11.2探伤记录应包括：工件名称、编号、材质、坡口型式、所使用的仪器和探头（频率、尺寸、K值）、试块型式、耦合剂、探伤部位，位于Ⅱ区和Ⅲ区的缺陷回波高度、缺陷位置和缺陷指示长度，返修部位的返修长度和深度、返修次数、返修部位的探伤长度和探伤结果，检测日期、探伤人员。11.3探伤报告的内容应至少包括：工件名称、材质、厚度、工程及工件编号，探伤方法，所使用的仪器、探头、试块、探伤长度比例，探伤部位示意图，缺陷情况，返修情况，检测日期和报告日期。探伤者和审核者签名。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&-------------------------&&&附加说明:&&&本标准由国家机械工业委员会上海材料研究所提出并归口。&&&本标准由中国石化总公司销售公司负责起草。国家机械工业委员会批准&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&实施
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