小径薄壁管对接焊缝超声波探伤检测方法

小径薄壁管对接焊无损检测

小径管一般是指外径为32~89mm、壁厚为4～14mm的管道，小径管由于能承受较高的压力，在火电厂锅炉和压力容器的制造和安装过程中广泛应用，例如火电厂中的过热器管、水冷壁管、再热器管等都是小径管，这些小径管对接焊缝若出现质量问题，则容易引起爆管，影响电厂锅炉的安全稳定运行。

目前，为保证小径管对接焊缝的焊接质量，一般使用射线检测或超声波检测进行检测。使用射线检测技术时，需采用双壁双投影椭圆成像，为了提高透照的宽容度，常常采用较高的射线能量，但缺陷检出率 较低，漏检情况时有发生，特别是由于在火电厂锅炉周围安装和分布的小径管比较密集,影响了射线检测技术的使用。而超声波检测技术具有检测速度快、灵敏度高、成本低等特点，大大提高了检测安全性和可靠性，在小径管对接焊缝检测中获得了广泛的应用，但小径管固有的壁厚、曲率特性对超声波检测技术的应用也产生了一些影响。

小径管壁厚和焊缝宽度的影响

小径管管壁一般较薄，而焊缝较宽，若使用普通的斜探头，并采用一次波检测，由于前沿距离较长，小径管焊缝根部往往无法被主声束查到；而采用三次波检测，由于探头发射的声束较宽，而超声横波声程短，声束在远场区出现扩散，回波游动范围增大，反射回波杂乱，也会影响对焊缝缺陷位置的判定和超声波检测的可靠性 。

曲率半径的影响

小径管一般曲率半径较小，若使用普通超声波探头，探头楔块通常是平面，则降低了超声波探测的接触面积，在探头与小径管不能很好吻合的区域，超声波探头所发射的声波发散严重，无法完全折射到管子中，而 超声横波在小径管外表面产生反射，降低了超声波检测的灵敏度；若将探头楔块磨成圆弧形，使其与小径管外壁较好地吻合，晶片边缘声波在折射至小径管时，会出现强烈的散射现象，还是会影响超声波检测的灵敏度。

提高小径管超声波检测灵敏度的措施

选择合适的仪器

对小径管对接焊缝进行检测时，应尽量选用数字式超声波检测仪，超声波检测仪的各项性能指标应满足相关 标准的规定，具有较高的分辨力和较窄的起始脉冲宽度。

选择前沿距离短的探头

超声波探头常常是根据需要进行设计和制造，探头的前沿长度一般应选取小于5mm。探头的设计中，透声斜锲的设计是关键，其主要作用是使超声纵波以一定的角度倾斜入射至被探工件的探测表面，并转换成所需折射角的横波，从而达到横波探伤的目的。由于小径管专用探头折射角大，按声学折射定律，为增加折射角，就必须增大斜锲的折射率，采用纵波声速较小的聚峰材料制造的斜锲可以满足要求 。

选择折射 角大的探头

超声波检测中横波折射角一般应根据检测方法 、超声波声程范围和小径管厚度情况进行选择，为尽量减少超 声波声能的损失，应尽量选择较大折射角的探头，使横波声束能扫查到整个焊缝截面，同时增大横波在壁薄管中的声程，避免在近场区内探伤对缺陷定位定量误差大的不利因素。此外，检测过程中尽量使用浆糊等纤维类耦合剂，以便提高探头的滑动性，在满足探头指向性的基本条件下，尽量减少杂波对超声波检测过程的干扰。同时，应尽量不使用机械工具对小径管工件表面进行打磨，而应对探头进行打磨，使其与焊接接头接 触面之间较好地耦合，在加工探头曲面时，要避免探头斜锲磨损量过大，防止探头曲率半径小于管子曲率半径的情况。