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      串列式超聲檢測的應用

      點擊次數:223 發布時間:2021-02-18

      在深水海洋石油平臺鋼結構中,中厚板的雙面焊T型以及中厚板K型和單邊V型坡口焊接接頭容易出現根部的未焊透、未融合、裂紋等垂直于檢測面的危害性面狀缺陷。用單一斜探頭不易發現此類缺陷,容易漏檢,尤其是用角度較小的探頭檢測時。由于串列式超聲波檢測對垂直性面狀缺陷檢測效果好,對深水海洋石油平臺鋼結構中厚板的雙面焊T型焊接接頭進行了串列式超聲檢測,結果表明,該方法可作為常規超聲檢測的一種輔助型檢測方法,下面我們通過實例來給大家詳細說明一下。

      在某海工項目中,用常規的超聲檢測工藝,對50mm厚的環板結構T型焊縫進行超聲檢測。使用型號為5Z8×12A70的斜探頭進行檢測,前沿為13mm,發現深度h=24.5mm,水平S=55mm處有一個很高的疑似缺陷的回波,其檢測原理示意如下圖所示:

       

      為了更好的驗證此缺陷我們用45°,60°角度分別進行檢測,未發現反射回波。而70°探頭也僅能發現局部缺陷反射回波,分析得出,熔合線處未熔合缺陷面積比較大,屬于大型面狀缺陷,且垂直于檢測面,用45°和60°探頭產生的波束與缺陷的夾角相對較小,單斜探頭接收到的反射回波能量較小,而70°探頭與缺陷平面的夾角相對較大,同時未熔合缺陷不可能都是面狀規則的,且探頭有一定的擴散角,在缺陷局部呈現出較高的反射回波信號。

      對于這種情況我們可以選擇串列式超聲檢測,它是將兩個探頭一前一后,以串列基準線等間隔地移動掃查,兩探頭以相同的方向放置在焊縫一側的表面上,一個探頭發射超聲波,另一個探頭接收超聲波。串列式超聲檢測原理示意如下圖所示 當發現垂直于檢測面的缺陷時,超聲波經缺陷反射至底面,再由底面反射至接收探頭,從而接收到缺陷反射信號。

      串列式掃查存在上下檢測“盲區”,看下面的圖,當兩探頭B1和B2緊靠在一起時,由于探頭前沿僅能發現根部以上的垂直型缺陷,不能完全檢測到根部缺陷。當兩探頭反方向等距離移動時,直至A1探頭到達焊縫余高,探頭將不能繼續移動,只能掃查到工件表面以下的垂直性面狀缺陷。采用橫波入射,入射角在30°或60°附近時,端角反射率。因此,串列式掃查通常采用2個45°,頻率相同,且探頭的聲速偏離角不大于2°的單斜探頭。

       

      關于設備的調校,時基線掃描比例應按單斜探頭的方法調節,大探測比例應大于1倍跨距聲程。靈敏度調節以直徑為6mm的平底孔作為基準反射體,靈敏度調節方法具體參見標準GB/T29712-2013焊縫無損檢測 超聲檢測 驗收等級。

      缺陷位置的確定,看串列式掃查的缺陷定位原理示意圖。采用串列式掃查時,位于焊縫中任何深度缺陷的反射波均在示波屏同一位置顯示,這時缺陷水平距離和深度分別如下面兩公式:

      l=TK-L/2

      H=T-L/(2K)

      式中

      l為水平距離;

      H為深度;

      T為工件厚度;

      K為探頭K值(折射角度的正切值);

      L為兩探頭入射點間的距離。

       

      串列式掃查的缺陷定位原理示意圖

       

      簡易串列式掃查工裝夾具外觀

      我們來驗證上面的缺陷情況,用兩個5Z10×10A45 型號斜探頭和一塊厚50.8mm的試塊,模擬現場厚度為50mm的環板根部未熔合垂直性面狀缺陷的串列式超聲檢測,其檢測原理示意如下圖所示。

       

      顯示有較高的缺陷回波,且波形清晰穩定,通過現場返修,驗證了該缺陷為熔合線處的未熔合缺陷。

      由此可知,雖然串列式超聲檢測有檢測盲區,且工裝夾具操作不便,但其能有效發現垂直性面狀缺陷,解決了單斜探頭對該類缺陷檢出率低的問題,可作為常規超聲檢測的輔助檢測方法。尤其對中厚板T型焊接接頭以及中厚板K型和單邊V坡口熔合線附近的缺陷采用串列式掃查配合單斜探頭的超聲檢測,可有效地提高缺陷檢出率,提高海洋石油工程鋼結構的品質。

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