管道焊接接头超声波检验篇
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95管道对接焊接接头超声波探伤漏检 朱春芳 （贵州电力建设第二工程公司金属焊接检验中心，贵州贵阳 550002） 摘要：火电站安装过程中，超声波探伤常应用于壁厚大于20mm对接焊接接头的无损检测，在保 证探伤系统灵敏度的前提下，由于探头选择的不恰当，管道外表面和内表面不能使声束按预计路径 传播，造成焊接缺陷漏检，给设备安全运行带平隐患，希望能引起重视。 关键词：超声波探伤；焊接缺陷；漏检；检测面 超声波探伤对面状缺陷敏感，对焊接接头中的裂纹、未焊透和未熔合等缺陷的检出率高，探测距离大，超声波探伤仪体积小、重量轻、检测速度快，检测中只消耗耦合剂和磨损探头，检测费用低，所以在火电厂安装过程中，大于20mm 的管道对接焊接接头都用超声波探伤。中厚壁压力管道焊接采用氩弧焊打底，电焊填充盖面的焊接方法，对接焊接接头不允许存在裂纹、未焊透和未熔合等面状缺。在保证探伤系统灵敏度满足规定要求的前提下，由于检测面等客观因素和探伤人员判断的主观因素影响，造成焊接缺陷漏检，给设备安全运行带来隐患。 1 探头的影响 1.1 K值选择 1.1.1 探头K值的选择应从以下三个方面考虑（1）使声束能扫查到整个焊接接头截面；（2）使声束中心线尽量与主要危险性缺陷垂直； （3）保证有足够的探伤灵敏度。 用一、二次波单面双侧探测焊接接头截面时，d1=（a+l0)/T，d2=b/K，其中一次波只能扫查到d1以下的部分（受余高限制），二次波只能扫查到d2以上的部分（受根部成形限制）。为保证能扫查整个焊接接头截面，必须满足d1+d2≤T，从而得到：式①K≥（a+b+l0）/T，式中a—上焊接接头宽度的一半；b—下焊接接头宽度的一半；l0—探头的前沿距离；T—管壁厚度；K—探头的K值。 采用单面焊双面成型焊接工艺时，b值很小，可以忽略不计，则K≥（a+l0）/T。从式①中可看出，随着管壁厚度T增大，探头K值减小，也就是说如果管壁越厚，一、二次波探伤，用较小K 值的探头就能保证扫查到整个焊接接头截面，管壁越薄需要使用的探头K值越大。 当选择的探头K＜（a+l0）/T时，用一、二次波单面双侧扫查焊接接头截面，从图2中可看出一次波扫查不到焊接接头截面，两侧二次声束都扫查不到E区域，造成该区域漏检。 K值发生变化，探头使用过程中，有机玻璃耦合面被磨损，由于探头前后受力不均，前后磨损程度不一样，引起K值发生变化，如探头前面磨损严重，K值变小，如果K值小于（a+l0）/T，则会造成如图2所示的E区域漏检。如探头后面磨损较大，则K值变大。无论K值变大还是变小都会因为K值变化而引起缺陷定位不准，这会影响对缺陷的分析和判定。 1.2 探头晶片尺寸 探头晶片尺寸的大小会影响近场区的长度和声能传播远近，但会不会影响对接焊接接头超声波探伤呢？对接焊接接头一般用横波超声波探伤，设有机玻璃中入射点至晶片的距离为12mm，钢中声速为3230ms，由公式N’=Fscosβ/πλs2cosα-L1tgα/tgβ，计算出不同探头在钢中的近场长度，见表1。 2008年第12期2008年12月 化学工程与装备 Chemical Engineering & Equipment
第四章 焊缝超声波探伤 第二节 平板对接焊缝的超声波探伤方法 由于焊缝有增强量、表面凹凸不平，以及焊缝中危险性缺陷(裂缝、未焊透)大多垂直于板面，所以，对接焊缝超声波探伤基本方法一般都利用斜探头在焊缝两侧与钢板直接接触后 所产生的折射横波进行探测，见图4–4所示。 一、探测面的修整 为保证整个焊缝截面都被超声波束扫查到，探头必须在探测面上左 右、前后移动，为此，通常要对探测面进行修整。探测面上的焊接飞溅、氧化皮、锈蚀等应清理掉。清理的方 法可用铲刀、钢丝刷、砂轮等使钢板露出金属光泽。 探测面的修整宽度按GB11345–89标准规定： a. 用一次(直射)波法扫查，则焊缝两测的修整宽度(探头移动区)应大于0.75P ： P=2TK (4–1) 式中：T 为母材厚度；K 为斜探头折射角的正切(K=tg β)。 b. 用一次反射波法，在焊缝两面两侧扫查，故修整宽度大于1.25P ： 二、耦合剂的选用 为使超声波能顺利传入工件，在探伤前必须在探测面上涂上耦合剂，常用的耦合剂有机油、化学浆糊、水、甘油等。 耦合剂的选用应考虑： ① 工件表面光洁度和倾斜角度 ② 探测频率 ③ 耦合剂的声透性能 ④ 保存和使用的方便性 ⑤ 经济性和安全等 各种耦合剂在工件表面光洁度较高时，其声透性能一般相差不大，当工件表面光洁度较差时，选用声阻抗较大的耦合剂，如甘油，可获得较好的声透性能。 三、探头的选择 探头选择主要指探头角度和频率的选择 1. 探头角度的选择 对于钢质材料，为保证纯横波探测，探头的入射角应在第一临界角(27.5°)和第二临界角(57°)之间，即27.5°＜α＜57°。国内过去使用的探头均以入射角标称，如、30°、40°、45°、50°、55°等。近年来，考虑到为使缺陷定位计算方便，故均改用K 值探头(K=tg β)如K=0.8、K=1、K=1.5、K=2、K=2.5、K=3等。国外则普遍用折射角标称，如β=35°、β=45°、β=60°、β=70°、β=80°等。 为保证整个焊缝截面为声束覆盖，当用一次波和二次波探测时，探头的K 值尚须满足下式(见图4–5)： K ≥ T b a l ++ (4– 2) 图4–4 焊缝探伤一般方法
2008大庆石化情报课题 超声导波检测技术的发展与应用 王学增侯贵富刘华王辉 李媛媛李健奇 大庆石化工程检测技术公司 2008年12月8日
超声导波检测技术的发展与应用 相对于传统的超声波检测技术，超声导波具有传播距离远、速度快的特点，因此在大型构件（如在役管道）和复合材料板壳的无损检测中有良好的应用前景。 一、超声导波技术的原理 1.1超声导波的产生 机械振动在弹性介质中的传播称为弹性波（声波）。将弹性介质定义为波导，在波导中传播的超声波称为超声导波。超声波的本质是机械振动，在扰动源的激发下产生，并通过介质传播，因而它既携带扰动源的信息，同时又包含介质本身的特征。 导波是由于声波在介质中的不连续交界面间产生多次往复反射，并进一步产生复杂的干涉和几何弥散而形成的。 导致超声波弥散的原因有物理弥散和几何弥散。物理弥散是由于介质的特性而引起的，而几何弥散是由于介质的几何效应引起。超声导波技术则是利用传播介质几何上某些特征尺寸而导致的几何工件往往有很多声学性质不连续的交界面存在。当介质中有一个以上的交界面存在时，超声波就会在这些界面间产生多次往复反射，并进一步产生复杂的干涉作用，由于受到这些界面几何尺寸的影响，超声波的传播速度将依赖于波的频率，从而导致波的几何弥散。由于超声波在交界面上的复杂行为，如果工件的交界面复杂无规则，则导波信号很难识别，所以导波技术一般用于特殊的规则的工件（板、管、棒等）检测。无缝管中的超声导波技术则是利用管子的几何效应，在管子中
激发导波。导波可沿轴向传播数米至数十米，因此利用管壁中沿管子轴向传播的导波可对管子进行长距离快速无损检测。 1.2 导波的频散特性和谐振模式 1.2.1导波的频散特性 当把被测物件视为无限均匀弹性介质时，各种类型的反射波、透射波以及界面等以恒定的速度传播，传播速度只与传播介质本身材质有关。而当超声波倾斜入射到各向同性的管子边界上，波源处的机械振动在管子中传播时，由于管子自由表面的反射，波运动变为轴向运动和径向运动的合成，使得超声波被拘束在管状的边界内而形成导波。 频散是导波的特征之一，即超声波的相速度随频率不同而有所变化。频散特性是导波应用于复合材料无损检测的主要依据。由于导波脉冲由多个不同频率的谐波成分叠加而成，介质质点振动是各个波作用下振动的合成，质点振动最大振幅的传播速度（群速度）不同于各单个波的传播速度（相速度），导波能量以群速度向前传播，相速度则随频率的不同而有所改变。 导波在介质中的传播特性与介质特性有很大的关系。目前的研究已不仅仅局限于导波在各向同性弹性介质中的传播特性，还涉及到各项异性和具有黏弹性的材料。 导波相速度不仅取决于探头频率，还与管材的特性（包括材质的声学性质和规格尺寸）有关，即使是同类材料的管子，如果其壁厚和直径不同，其频散曲线也不同。这给导波技术的实际检测应用带来了
焊缝手动超声波探伤 锅炉压力容器和各种钢结构主要采用焊接方法制造。射线探伤和超声波探 伤是对焊缝进行无损检测的主要方法。 对于焊缝中的裂纹、 未熔合等面状危害性 缺陷，超声波比射线有更高的检出率。 随着现代科技快速发展， 技术进步。 超声 仪器数字化， 探头品种类型增加， 使得超声波检测工艺可以更加完善， 检测技术 更为成熟。但众所周知： 超声波探伤中人为因素对检测结果影响甚大； 工艺性强； 故此对超声波检测人员的素质要求高。 检测人员不仅要具备熟练的超声波探伤技 术，还应了解有关的焊接基本知识； 如焊接接头形式、 坡口形式、 焊接方法和可 能产生的缺陷方向、 性质等。 针对不同的检测对象制定相应的探伤工艺， 选用合 适的探伤方法，从而获得正确的检测结果。 射线检测局限性： 辐射影响，在检测场地附近，防护不当会对人体造成伤害。 受穿透力等局限影响，对厚截面及厚度变化大的被检物检测效果不 好。 5. 需接近被检物体的两面。 6. 检测周期长，结果反馈慢。设备较超声笨重。成本高。 常规超声波检测不存在对人体的危害，它能提供缺陷的深度信息和检出射 线照相容易疏漏的垂直于射线入射方向的面积型缺陷。 能即时出结果； 与射线检 测互补。 超声检测局限性： 1. 由于操作者操作误差导致检测结果的差异。 2. 对操作者的主观因素（能力、经验、状态）要求很高。 3. 定性困难。 4. 无直接见证记录（有些自动化扫查装置可作永久性记录） 5. 对小的（但有可能超标的缺陷）不连续性重复检测结果的可能性小。 6. 对粗糙、形状不规则、小而薄及不均质的零件难以检查。 7. 需使用耦合剂使波能量在换能器和被检工件之间有效传播。 1. 2. 3. 面状缺陷受方向影响检出率低。 4. 不能提供缺陷的深度信息。
钢构作业指导书 铁路桥梁钢结构焊缝超声波探伤 文件编号： 版本号： 编制： 批准： 生效日期：
铁路桥梁钢结构焊缝超声波探伤实施细则 1. 目的 为使测试人员在做建筑钢结构焊缝超声波探伤时有章可循，并使其操作合乎规范。 2. 适用范围 适用于母材厚度为10～80mm的碳素钢和低合金钢的钢板对接、T型接头、角接头焊缝。 3. 检测依据 TB10212-2009铁路钢桥制造规范 GB/T11345-2013焊缝无损检测超声检测技术、检测等级和评定 4．检验方法概述 超声波探伤法的原理是利用超声波探伤仪换能器发射的脉冲超声波，通过良好的耦合方式使超声波入射至被检工件内，超声波在工件内传播遇到异质界面产生反射，反射波被换能器所接收并传至超声波探伤仪示波器。通过试块或工件底面作为反射体调节时基线以确定缺陷反射回波的位置，调整检测灵敏度以确定缺陷的当量大小。 5．人员要求 所有从事超声波探伤的检验员应通过有关部门组织的超声波探伤培训、考试并取得相应的执业资格证书，Ⅰ级检验员具有现场操作资格，但必须在Ⅱ级或Ⅲ级人员的指导或监督下进行，Ⅱ级或Ⅲ级人员可以编制超声波探伤工艺规程和工艺卡以及签发审核检验报告。超声检验人员的视力应每年检查一次，校正视力不得低于1.0。 6．检测器材 6.1超声波探伤仪：采用数字A型脉冲反射式超声波探伤仪，频率范围为0.5-10MHz，且实时采样频率不应小于40MHz；衰减器精度为任意相邻12dB的误差在±1dB以内，最大累计
误差不超过1dB；水平线性误差不大于1%，垂直线性误差不大于5%。 6.2探头：晶片面积一般不应大于500mm2，且任一边长原则上不大于25mm；单斜探头声束轴线水平偏离角不应大于2°；主声束垂直方向上不应有明显双峰；折射角的实测值与公称值的偏差应不大于2°(K值偏差不应超过士0. 1)，前沿距离的偏差应不大于1mm。 6.3仪器和探头系统性能：系统有效灵敏度必须大于评定灵敏度10dB以上；直探头远场分辨力≥30dB，斜探头远场分辨力＞6dB； 6.4试块 6.4.1标准试块: CSK-ⅠA、CSK-ⅠB 该试块主要用于测定探伤仪、探头及系统性能，调校探头K值、前沿，调整时基线比例。 6.4.2对比试块: RB-1、RB-2、RB-3该系列试块主要用于探测范围为10～80mm的距离波幅曲线制作，调整检测灵敏度。 6.4.3铁路钢桥制造专用柱孔标准试块:用于贴角焊缝超声波探伤调整时基线比例也及距离波幅曲线制作，调整检测灵敏度等。 6.5耦合剂 6.5. 1 应选用适当的液体或糊状物作为耦合剂，耦合剂应具有良好透声性和适宜流动性，不应对材料和人体有损伤作用，同时应便于检验后清理。 6.5.2 典型的藕合剂为水、机油、甘油和浆糊，耦合剂中可加人适量的“润湿剂”或活性剂以便改善藕合性能。 6.5.3 在试块上调节仪器和产品检验应采用相同的耦合 7. 工作程序 7.1检测准备 7.1.1测试前可由项目负责人或有关人员前往现场踏勘，了解现场基本情况(操作环境\工件材
管道超声导波检测技术 发表时间：2018-08-14T11:41:10.603Z 来源：《防护工程》2018年第7期作者：张加恬[导读] 超声导波检测技术作为一种长距离、全范围的检测手段，已经发展成为国内外前沿的管道检测技术 浙江赛福特特种设备检测有限公司浙江杭州 310000 摘要：超声导波检测技术作为一种长距离、全范围的检测手段，已经发展成为国内外前沿的管道检测技术。超声导波技术作为新型的无损检测技术，因为其具有检测距离长、速度快、成本低并且可以检测到一般常规检测器无法检测的地方，例如有套管或者埋地管道等特殊管道。本文通过介绍管道超声导波检测技术的一些基础理论知识，提出这一检测技术的应用关键，对此，为以后人们能广泛应用管道超 声导波技术提出合理化的建议。 关键词：超声导波技术；管道；检测技术 在化工及其相关类工厂中大量压力管道被集中在管廊上，沿着装置或在厂区外布置。管廊上压力管道的距离长，离地距离高，而常规检测技术是单点检测，对于数量庞大的管道，其检测成本高，效率低。超声导波检测技术具有检测距离长，效率高且可以同时检测管道内外壁的优点。超声导波检测技术作为一种长距离、全范围的检测手段，已经发展成为重要的管道检测技术。 1 超声导波技术 1.1基本原理 导波原理好像平板中的板波，它发出的超声波频率比板波更低，它横穿整个管壁，并可以继续沿管壁传播上百米。当在传播过程中碰到缺陷、结构变化的地方，脉冲波会发生反射并沿管壁传播到传感器而被接收。这一特殊的工作原理决定了管道超声波可以应用于工业企业中大范围、远距离的检测中去，实现全覆盖管道壁。 1.2导波检测技术的应用范围、优缺点 应用于：管道、管状设备等。检测管道类型：无缝管、纵焊管等。优点：（1）一般常规超声波检测只能检测到管壁一个点的腐蚀情况，而管道导波检测技术可以利用一个检测点，从两个方向检测到几米甚至上百米管道腐蚀情况。（2）可以检测到常规检测技术无法检测到的地方，如埋地管道等特殊管道。（3）检测速度快、效率高、全方位覆盖，无漏检。（4）可敏感地感应到横截面检测面的金属损失，检测深度也达到管道横截面的4%。缺点：（1）超声导波不能对缺陷准确定性，定量也是不准确的，对可疑地方只能再根据其他检测方法进行进一步检测。（2）超声导波检测技术很难将单个点状缺陷和轴向条状缺陷检测出来。（3）焊接处的管道因为结构发生变化影响整个检测的长度和准确度。 2 弯管检测研究现状 导波在弯头部位容易发生频散和模态转换，并且导波能量将主要集中在弯头的背弯部位。因此导波检测弯头时，容易发现处于弯头背弯部位的缺陷，而可能漏检内弯的缺陷。在弯头生产时，弯头背弯处壁厚将小于内弯壁厚，且背弯处受到管道中介质冲刷的影响，更容易产生缺陷。因此采用超声导波检测弯头部位缺陷是可行的，但其难点在于信号分析。国内外对于弯管的研究还较少。 2.1国内研究概况 目前大多数从事导波检测的科研人员主要针对的是直管道的缺陷检测展开的研究，然而管道系统里的直管道绝大部分是 90°弯曲管道连接起来的，研究导波在弯曲管道中的传播在近年来变成一个热门的话题。学者已经对导波在弯曲处的传播特性进行了研究，并对弯管中缺陷的进行了检测，模态具有检测弯曲管道外侧区域的能力。也有学者通过改变90度弯头的曲率半径进行试验，模态在不同的曲率半径下，穿过90度弯头的能力（即透射系数）。 2.2导波检测仪器对比 超声导波的激励方式主要有压电晶片和磁致伸缩，相比于压电晶片式导波仪器，磁致伸缩激励方式易于实现非耦合状态下检测，且易于激励扭转模态导波。其中磁致伸缩导波检测是通过磁致伸缩效应和逆磁致伸缩效应激发和接收超声导波信号。铁磁体在外磁场作用下会引起磁畴的变化，而磁畴的变化也引起晶格的变形，从而产生振动激发应力波。反之，在磁场的作用下，铁磁体中晶格的变化会改变磁畴，从而影响外磁场的变化。磁磁致伸缩仪器的功放研制是关键点和难点。压电晶片激励超声导波的研究难点和热点在于晶片的研制。采用压电方式激励导波时难以激励纯正的扭转模态，但是很容易激励纵向模态导波，而磁致伸缩激励方式正好相反。在价格方面，压电晶片导波检测仪器比磁致伸缩导波仪器更昂贵。 3 超声导波检测方法 经过这么多年的发展，超声导波检测技术在压力管道中进行检测的技术得到了国内外很多研究机构的关注与研究。因为在实际生产作业中非常需要利用先进的检测技术对压力管道检测管道情况，所以超声导波技术逐渐浮出水面，成为管道检测的一大技术。 3.1单一模式导波检测 一般来说，激励源产生的波是处于其所在频域范围内所有的模式，是很复杂的，几乎是没办法直接利用这种信号直接进行分析的。但是如果利用一些特定的激励形式把复杂的信号转化成具有单一模式的信号，这样将大大减少工作强度。当前在国外研究领域，超声导波检测经常使用的单一模式导波是 L的模式。采用L模式的导波的优点在于：（1）在某个固定的频率带宽内，这种模式下的信号基本都是非频散的，意思就是导波的群速度和相速度都不会随着频率的变化而发生巨大变化，所以这样当导波进行传播时是相对稳定的，几乎不发生变形；（2）这种模式下的导波的传播速度是最快的，这样会使其他杂乱的、不需要利用的信号处在后面；（3）这种方法对内表面和外表面的灵敏度都很高，因此这种模式的导波不但可以检测内外表面的损伤，还可以沿径向方向进行检测。 3.2模态声发射技术 声发射技术是近五十年才发展起来的，但是因为其有很大的优势所以发展很迅速。这种技术是利用其在发生作用的时候可以快速释放能量对管带物体进行检测的，它的优势在于能够形成动态检测，而且覆盖面广。 3.3多模式导波检测
管座角焊缝超声波探伤工艺规程 1 通用部分 a）主题内容与适用范围 本规程规定了检验焊缝及热影响区缺陷，确定缺陷位置、尺寸和缺陷评定的一般方法及探伤结果的分级方法。 本规程适用于母材厚度不小于8mm的铁素体类钢全焊透熔化焊管座角焊缝脉冲反射法手工超声波检验。 本规程不适用于铸钢及奥氏体不锈钢焊缝；内径小于等于200mm的管座角焊缝。b）文件控制 本规程为XX公司受控文件，未经允许不得复制、转让或使用。 c）引用标准 ZBY 344 超声探伤用探头型号命名方法 ZBY 231 超声探伤用探头性能测试方法 ZBY 232 超声探伤用1号标准试块技术条件 ZBJ 04 001 A型脉冲反射式超声探伤系统工作性能测试方法 GB 11345—1989 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级 2 检验人员 2.1从事焊缝探伤的检验人员必须掌握超声波探伤的基础技术，具有足够的焊缝超声波探伤经验，并掌握一定的材料、焊接基础知识。 2.2焊缝超声检验人员应按有关规程或技术条件的规定经严格的培训和考核，并持有相应考核组织颁发的等级资格证书，从事相对应考核项目的检验工作。 2.3超声检验人员的视力应每年检查一次，校正视力不得低于1.0。 3 探伤仪、探头及系统性能 3.1探伤仪 使用A型显示脉冲反射式探伤仪，其工作频率范围至少为1～5MHz，探伤仪应配备衰减器或增益控制器，其精度为任意相邻12dB误差在±1dB内。步进级每档不大于2dB，总调节量应大于60dB，水平线性误差不大于1%，垂直线性误差不大于5%。 3.2探头 3.2.1探头应按ZBY 344标准的规定作出标志。 3.2.2晶片的有效面积不应超过500mm2，且任一边长不应大于25mm。 3.2.3声束轴线水平偏离角应不大于2°。 3.2.4探头主声束垂直方向的偏离，不应有明显的双峰，其测试方法见ZBY 231。 3.2.5斜探头的公称折射角β为45°、60°、70°或K值为1.0、1.5、2.0、2.5，折射角的实测值与公称值的偏差应不大于2°(K值偏差不应超过±0.1)，前沿距离的偏差应不大于1mm。如受工件几何形状或探伤面曲率等限制也可选用其他小角度的探头。 3.2.6当证明确能提高探测结果的准确性和可靠性，或能够较好地解决一般检验时的困难而又确保结果的正确，推荐采用聚焦等特种探头。 3.3系统性能 3.3.1灵敏度余量 系统有效灵敏度必须大于评定灵敏度10dB以上。
焊接钢管进场验收标准
焊接钢管进场验收标准 1.验收依据 1.1《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303-2002 1.2《北京市建筑工程资料管路规程》DBJ01-51-2003 1.3《建筑电气通用图集》92DQ1 1.4《中华人民共和国石油天然气行业标准》SY/T 5768-1995 2.产品质量证明文件要求 2.1焊接钢管应有出厂质量证明文件 包括：产品合格证、材质证明书 2.2焊接钢管产品合格证、材质证明书应为原件，如果是复印件，复印件和原件内容应一致，并加盖原件存放单位公章，注明原件存放处，并有经办人签字和时间。 3.验收标准 3.1按批查验合格证和材质证明书。 材质证明书应注明：a)供方名称，b)需方名称，c)发货时间，d)合同号，e)所用标准号，f)产品名称和尺寸，g)货物重量，h)钢卷批号和钢的牌号，i)标准及检测的各种试验结果，j)发运编号，k)质量检验部门印记； 其中常用钢号的力学性能和化学成份要求见附表1； 3.2外观检查： 焊接钢管内外无严重锈蚀，钢管无压扁，内外壁表面光洁，无毛刺、裂纹、变形等缺陷； 检测方法：肉眼观测法； 3.3管径、壁厚检验： 现场抽样检测焊接钢管的管径及壁厚； 检测方法：测量钢管的管径和壁厚可采用千分尺或其它具有相应精度的无损检测装置；在对管径和壁厚发生争议时，应以千分尺的测量结果为准。 常用规格的焊接钢管管径和壁厚数据见附表2；管径和壁厚的极限偏差分别见表1和表2； 表1 钢管外径极限偏差表2 钢管壁厚极限偏差公称外径D 极限偏差钢管公称壁厚l 极限偏差 D<60.3 ±0.5 l<3 ±0.3 60.3
管道的焊接与探伤的相关规范要求《压力管道规范工业管道》GB/T20801-2006是基础性标准。规定了工业金属压力管道设计、制作、安装、检验和安全防护的基本要求。 GB/T 20801《压力管道规范工业管道》由六个部分组成： ——第1部分：总则； ——第2部分：材料； ——第3部分：设计和计算； ——第4部分：制作与安装； ——第5部分：检验与试验； ——第6部分：安全防护。 适用于《特种设备安全监察条例》规定的“压力管道”中金属工业管道的设计和建造。基础标准只是最低标准。所以应在满足基础标准的前提下，通过其他“标准规范”或“工程规定”纳入其他需要采纳的材料、管道元件、设计、施工、检验试验和验收及其附加要求。 GB/T20801.4-2006 压力管道规范—工业管道第4部分：制作与安装 对焊接作了基础性规定 7 焊接 7.1 焊接工艺评定和焊工技能评定 7.2 焊接材料 7.3 焊接环境 7.4 焊前准备 7.5 焊接的基本要求 7.6 焊缝设置 等作了详细可操作的规定。 TSG D0001-2009《压力管道安全技术监察规程-工业管道》第六十七条对应当采用氩弧焊焊接的金属管道作了规定， GC1 级管道的单面对接焊接接头，设计温度低于或者等于-200C的管道，淬硬倾向较大的合金钢管道，不锈钢以及有色金属管道应当采用氩弧焊进行根部焊接，且表面不得有电弧擦伤。 GB/T20801.5-2006 压力管道规范—工业管道第5 部分检验与试验 对检验与试验作了基础性规定 6.1.1一般规定 a)压力管道的检查等级分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五个等级，其
中Ⅰ级最高，Ⅴ级最低； 6.1.2按管道级别和剧烈循环工况确定管道检查等级： a) GC3 级管道的检查等级应不低于Ⅴ级； b) GC2 级管道的检查等级应不低于Ⅳ级； c) GC1 级管道的检查等级应不低于Ⅱ级； d) 剧烈循环工况管道的检查等级应不低于Ⅰ级。 6.1.3 按材料类别和公称压力确定管道检查等级： a)除GC3 级管道外，公称压力不大于PN50 的碳钢管道（本规范无冲击试验要求）的检查等级应不低于Ⅳ级； b) 除GC3 级管道外，下列管道的检查等级应不低于Ⅲ级： 1)公称压力不大于PN50 的碳钢（本规范要求冲击试验）管道； 2) 公称压力不大于PN110 的奥氏体不锈钢管道。 c) 下列管道的检查等级应不低于Ⅱ级： 1) 公称压力大于PN50 的碳钢（本规范要求冲击试验）管道； 2) 公称压力大于PN110 的奥氏体不锈钢管道； 3)低温含镍钢、铬钼合金钢、双相不锈钢、铝及铝合金管道； d) 下列管道的检查等级应不低于Ⅰ级： 1)钛及钛合金、镍及镍基合金、高铬镍钼奥氏体不锈钢管道； 2)公称压力大于PN160 的管道。 注2：角焊缝包括承插焊和密封焊以及平焊法兰、支管补强和支架的连接焊缝；
焊缝探伤超声波探头的选择方案参考 编号被测工件厚度选择探头和斜率选择探头和斜率 14—5mm6×6 K3 不锈钢：1.25MHz 铸铁：0.5—2.5 MHz 普通钢：5MHz 26—8mm8×8 K3 39—10mm9×9 K3 411—12mm9×9 K2.5 513—16 mm9×9 K2 617—25 mm13×13 K2 726—30 mm13×13 K2.5 831—46 mm13×13 K1.5 947—120 mm13×13( K2—K1) 10121—400 mm18×18 ( K2—K1) 20×20 ( K2—K1) 超声波探伤在无损检测焊接质量中的作用 焊缝检验方法: 1,外观检查. 2,致密性试验和水压强度试验. 3,焊缝射线照相. 4,超声波探伤. 5,磁力探伤. 6,渗透探伤.关于返修规定:具体情况具体对待,总之要力争减少返修次数在厂房建设及设备安装中大量使用钢结构，钢结构的焊接质量十分重要，无损检测是保证钢结构焊接质量的重要方法。 无损检测的常规方法有直接用肉眼检查的宏观检验和用射线照相探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤、涡流探伤等仪器检测。肉眼宏观检测可以不使用任何仪器和设备，但肉眼不能穿透工件来检查工件内部缺陷，而射线照相等方法则可以通过各种各样的仪器或设备来进行检测，既可以检查肉眼不能检查的工件内部缺陷，也可以大大提高检测的准确性和可靠性。至于用什么方法来进行无损检测，这需根据工件的情况和检测的目的来确定。 那么什么又叫超声波呢？声波频率超过人耳听觉，频率比20千赫兹高的声波叫超声波。用于探伤的超声波，频率为0.4-25兆赫兹，其中用得最多的是1-5兆赫兹。利用声音来检测物体的好坏，这种方法早已被人们所采用。例如，用手拍拍西瓜听听是否熟了；医生敲敲病人的胸部，检验内脏是否正常；用手敲敲瓷碗，看看瓷碗是否坏了等等。但这些依靠人的听觉来判断声响的检测法，比声响法要客观和准确，而且也比较容易作出定量的表示。由于超声波探伤具有探测距离大，探伤装置体积小，重量轻，便于携带到现场探伤，检测速度快，而且探伤中只消耗耦合剂和磨损探头，总的检测费用较低等特点，目前建筑业市场主要采用此种方法进行检测。
EN 1712 焊缝的无损检测—焊接接头的超声波检测—验收等级 1. 应用范围 该标准规定了铁素体钢对接焊缝全焊透结构的超声波探伤合格极限2和3；它们与EN 25 817的B、C级相对应。同时根据合同双方之间的协议也可以采用其它的合格极限。 和EN 25817中D级相对应的合格极限不列入该欧洲标准，因为不推荐按照该等级进行焊缝的无损检测。 这些合格极限可用于按照prEN 12062引用标准进行的检测。如果对于调节灵敏度使用同等类型的基准反射器，并且经合同双方商定，也可和其它规则一起使用。 该标准适用于母材厚度8～100mm的铁素钢对接焊缝全焊透结构的超声波探伤。也可以用于其它形式的焊缝，其它的材料和壁厚大于100mm的材料。但是前提是，探伤必须是在考虑到组件几何形状和声学特性的情况下进行的，并且调节的检测灵敏度和该标准中合格极限的比例适中。要是没有，该欧洲标准探头的额定频率采用2～5MHz。如果检测频率超出设定范围时采用该标准的合格极限必须要事先经缜密的考虑。 2. 引用标准(略) 3. 显示评定 3.1 概述
对按照prEN 1714进行探伤时检出的显示进行评定。 3.2 灵敏度调节 在探伤前对于任何一个探伤方向必须要由参与检验的人员商定采用何种方法调节灵敏度。在进行下列探伤时通常情况下也要遵循这些调节方法。调节灵敏度可以按照下列方法进行： 方法1：3mm长横孔 方法2：AVG曲线 壁厚8mm≤t＜15mm，如果探头角度≥70o，可以采用1mm 深的矩形沟槽。 如果采用长横孔或沟槽，其长度必须大于声束宽度，且应该在-20 dB以外。沟槽宽度在这里关系不大。 采用方法2的合格极限的前提是使用表1中规定的探头。 表1：方法2的超声波探头频率 厚度横波探头频率 MHz 纵波探头频率 MHz 8≤t＜15 4 4～5 15≤t＜40 2～4 2～5 40≤t＜100 2 2～5 如果使用其它探头频率则必须把对合格极限的影响考虑进去；并且要进行必要的修正。
欧洲标准EN 1713：1998/A1：2002 焊缝无损检测——超声波检测 焊缝中缺陷的特征 目录 序言 1范围 2标准参考 3种类与定义 3.1概述
3.2使用惯例 3.3回波高度标准 3.3.1低波幅（步骤1） 3.3.2高波幅（步骤2） 3.4定向反射特征条件（步骤3） 3.5回波静态波形条件（步骤4） 3.6回波动态波形条件（步骤5） 3.7补充检测 附录A（规范性附录）焊缝内部缺陷分类—分类流程图 附录B（资料性附录）扫查入射角 附录C（资料性附录）反射体的差不多动态回波波形 附录ZA（资料性附录）选择欧标条款的差不多要求或欧盟其它规程的规定 序言 平面状或非平面状缺陷显示的分类应依据以下几个参数：——焊接技术： ——显示的几何位置；
——最大回波高度； ——定向反射特性； ——静态回波波形（即A显示）； ——动态回波波形。 分类的步骤包括检测每个参数（不同于其它参数），以得到一个正确的结论。 作为指导，附录A的流程图给出了适用于焊缝内部显示缺陷的分类方法。流程图应结合上述的差不多参数来应用。 若规范有规定，最好依照EN1712标准要求来完成这些分类。 1.范围 本标准给了一个流程框图，见附录A，此流程图专用于平面状或非平面状内部显示缺陷的分类。 本标准仅适用于距焊接接头（未打磨）表面5mm以下的显示缺陷的定位，见图1。
1焊缝（定位）范围 图1：显示缺陷的定位 2.参考标准 本欧洲标准引用了来自其它标准中注册日期或未注册日期的资料和条款。这些标准资料引用在本文中适合的位置，篇名如下。关于注册日期的引用标准，只适用于通过补充或修订内容并入引用标准后，才可用于本标准。 EN 1712 焊缝的无损检测—焊接接头的超声波检验—验收等级 3.种类定义 3.1概述 通过几个不同条件的逐步应用来完成（缺陷）分类： ——回波幅度； ——定向反射特性； ——静态回波波形（A显示）； ——动态回波波形。 当满足上述条件之一时，流程图流程即终止。 作为一般原则，分类时使用的探头应与检测时使用的探头相同。
小径管对接焊接接头的相控阵超声检测 摘要：对小径管对接焊接接头中的裂缝、密集气孔、未焊透等缺陷进行相控阵超声波检测和射线检测，通过将两者的检测结果进行分析和比较，对两者的检测效果进行评价。本文主要是对相控阵超声波检测手段的优势和其在小管径检测中的应用进行了一定的分析，旨在推动相控阵超声波检测技术的广泛应用。 关键词：小径管对接焊接；接头；相控阵超声检测 引言 相控阵超声检测可以获取实时的检测结果，能够对工件的缺陷进行多种方式的扫描，是一种可以记录的无损检测方式。相控阵超声检测的主要优势就是声束角度和聚焦深度精确可控，声束可达性强，检测精度高，缺陷显示直观，检测速度快，是具有较高可靠性的检测技术，在工业领域有着颇为广泛的应用。笔者对小径管对接焊接接头中的缺陷进行了相控阵超声波检测，并且与射线检测结果进行了一定的比较分析。 一、相控阵超声检测技术 （一）相控阵超声检测技术的原理 相控阵超声检测方法主要是通过对换能器阵列中的单个阵元进行分别控制，以特定的时序法则进行激发和接收，进而实现声束在工件中的偏转和聚焦。采用自聚焦传感器能进一步增强聚焦能力和分辨力，有效的改善了小径管中波型畸变和杂波干扰的情况。 （二）试样管的焊制 小径管的试样管采用的是与广东省某电厂机组锅炉受热面管同规格同材质的管件，其中对接接头存在着一定的裂纹、未熔合、密集气孔有缺陷等问题，具体的示意图可以如下图1所示，焊接的方法主要是钨极氩弧焊。 图1 焊接接头简图 （三）相控阵检测系统 1、相控阵检测仪器 本次研究主要采用的仪器是phascan 32/128相控阵检测仪，Cobra16阵元自聚焦传感器，一次性激发16阵元。 2、相控阵检测探头和楔块 对于相控阵超声探头来说，它主要是阵列探头，在进行现场检测的时候要根据小径管的尺寸来对探头和楔块的型号和大小进行选择。一般来说，探头在进行使用的过程中，因为小径管的曲率过大，要将其和探头之间的耦合损失降低，就需要使用能够与小径管进行紧密切合的楔块，选择曲率相近的曲面。 （四）声束覆盖范围设置 在对小径管焊缝进行相控阵超声扇形扫查的时候，要对探头前沿到焊缝中心线的距离进行正确的选择，要保证在进行扇形扫查的时候大角度声束能够对焊缝的下面部分进行覆盖，小角度声束可以覆盖到焊缝的上面部分，进而达到对焊接接头的全面检测，避免出现遗漏。在对小径管对接接头进行检测的时候，还可以通过使用专业的软件来对声束覆盖范围进行模拟，然后对的不同角度的波束覆盖情况的进行模拟现实，通过这样的模拟结果可以找到适当的探头前沿距离和波束角度范围等等。 （五）相控阵检测校准设置
焊接接头的设计 焊接是制造各种金属制品的一项重要工艺，由于它具有独特优异的技术经济指标。已被广泛应用于机械制造、石油化工、海洋船舶、航空航天、电力、电讯及家用电器等各个领域。 一、焊接接头的设计： 用焊接方法连接的接头称为焊接接头，焊接接头由焊缝、热影响区及相邻母材金属三部份组成。在一些重要的焊接结构中，如锅炉、压力容器、船体结构中，焊接接头不仅是重要的连接元件，而且与所连接的部件共同承受工作压力、载荷、温度和化学腐蚀。为此，焊接接头已成为整个金属结构不可分割的组成部分，它对结构运行的可靠性和使用寿命起着决定性的影响。 焊接接头的设计除了考虑焊接接头与母材金属的强度和塑性外，焊接接头的设计主要还包括如下内容： 1、确定焊接接头的形式和位置 在手工电弧焊中，由于焊件的厚度、结构的形状及使用条件不同，其接头形式及坡口形式也不相同。根据国家标准GB985—88《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》的规定，焊接接头的基本形式可分为四种：（见图焊接接头形式A） 对接接头：两焊件端面相对平行的接头称为对接接头，它是在焊接结构中采用最多的一种接头形式。 T形接头：一焊件的端面与另一焊件的表面构成直角或近似直角的接头，称为T形接头。 角接接头：两焊件端面间构成大于30度，小于135度夹角的接头，称为角接头。 搭接接头：两焊件部分重叠构成的接头称为搭接接头。 有时焊接结构中还有其他类型的接头形式，（见图焊接接头形式B）如十字接头、端接接头、卷边接头、套管接头、斜对接接头、锁底对接接头等。 焊接接头的形式：主要取决于焊件的结构形状和板厚。 焊接接头的位置：应布置在便于组装、焊接和检查（包括无损检测）的部位。 2、设计焊接接头的坡口形式和尺寸 当确定了焊接接头的的形式后，还应设计焊接接头的坡口形式及尺寸： I形对接接头（不开坡口）当钢板厚度在6mm以下，一般不开坡口，采用I形对接接头，只留1~2mm的接缝间隙； V形坡口对接接头（见图V形坡口）当钢板厚度为7~40mm时，可采用V 形坡口，V形坡口分为V形坡口、钝边V形坡口、单边V形坡口、钝边单边V 形坡口四种，它的特点是加工容易，但焊后焊件易产生角变形。 X形坡口对接接头（见图X形坡口）当钢板厚度为12~60mm时，可采用X形坡口，也称双V形坡口，它于V形坡口相比较，具有在相同厚度下，它能减少焊缝填充金属量约1/2，焊件焊后变形和产生的内应力也小些，所以它主要用于大厚度以及要求变形较小的结构中； U形坡口对接接头（见图U形坡口）当钢板厚度为20~60mm时，可采用U形坡口，40~60mm时采用双面U形坡口，U形坡口的特点是焊缝填充金属量最少，焊件产生的变形也小，但这种坡口加工较困难，一般应用于较重要的焊接
目录 1 绪论 (1) 1.1 超声波在无损检测中的应用 (1) 1.2 T 型角焊缝缺陷特点 (2) 2 本文的主要研究内容及实验方案 (3) 2.1 本文主要的研究内容 (3) 2.2 实验方案 (5) 3 编写工艺 (6) 3.1 直探头的选择 (6) 3.2 斜探头K值的选择 (6) 3.3 探头前沿L允许的最大值的计算 (6) 3.4 在腹板侧用二次波侧检测时扫查范围L'的确定 (9) 3.5 耦合剂的选择 (10) 3.6 探头的选择 (10) 3.7 灵敏度补偿 (11) 3.8 距离－波幅曲线 (11) 3.9 扫查方式 (11) 3.10缺陷位置测定及缺陷最大反射波幅的测定 (12) 3.11 缺陷定量 (12) 3.12 缺陷评定 (12) 4 实验过程、检测数据及分析 (13) 4.1 缺陷L1的检测步骤图及分析 (16) 4.2 缺陷L2的检测步骤图及分析 (18) 4.3 缺陷L3的检测波形图及分析 (20) 4.4 实验的缺陷数据 (22) 5 结论 (23) 参考文献 (24) 致谢 (25)
绪论 1.1超声波在无损检测中的应用 随着社会的发展和科学的进步，压力容器、桥_门式起重机和水工钢闸门、大型桥梁架设设备和大型空间结构的运用，钢结构焊缝越来越多，工程上对焊缝的要求也越来越高，T型贴角焊缝就是一种常见的典型焊缝。这种结构一般要求有较大的承载能力，所以必须保证其焊接质量，对焊缝要进行探伤检查。 无损检测技术(Nondestructive，NDT)是新兴的综合性应用学科，它是在不破坏被检测对象的前提下，利用材料内部结构异常或缺陷存在所引起的对热、声、光、电、磁等反应的变化，来探测各种工程材料、零部件、结构件等内部和表面缺陷，并对缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化做出判断和评价，它是产品质量控制中不可缺少的基础技术，随着产品复杂程度增加和对安全性的严格要求，无损检测技术在产品质量控制中发挥着越来越重要的作用。无损检测技术经历一个世纪的发展，尽管它本身并非一种生产技术，但其技术水平能反映该部门、该行业、该地区甚至该国家的工业水平。无损检测技术所能带来的经济效益十分明显。无损检测技术在现代工业的各个方面都有着广泛的应用，体现在改进产品质量、产品设计、加工制造、成品检测以及设备服役的各个阶段，体现在新材料和新技术的研究中，也体现在保证机器零件、最终产品的可靠性和安全性上。 超声波检测技术是工业无损检测技术中应用最为广泛的检测技术之一，也是无损检测领域中应用和研究最为活跃的技术之一。如用声速法评价灰铸铁的强度和石墨含量，超声衰减法和阻抗法确定材料的性能，超声衍射和临界角反射法来检测材料的力学性能和表层深度，超声显像法和超声频谱分析法的进展与应用，以及激光等新型声源的研究和超声波的接收，及其新型超声检测仪器的研究等，都是比较典型和集中的研究方向。超声检测的基本应用范围大致为：（1）大型锻件超声检测； （2）铸件缺陷的超声检测； （3）小型压力容器壳体超声检测； （4）复合材料超声检测； （5）各类构件焊缝的超声检测等等。
第18卷 第4期2003年12月 实 验 力 学 JOU RNAL O F EXPER I M EN TAL M ECHAN I CS V o l.18 N o.4 D ec.2003 文章编号:100124888(2003)0420500206 管道超声导波检测专用探头的研制Ξ 何存富,于海群,吴斌 (北京工业大学机电学院,北京100022) 摘要:结合常规超声探头的研制技术,根据检测对象管道的特殊性,从敏感元件、背衬材料、保护层以及外型等各方面详细介绍了一种管道超声导波检测专用探头的研制过程;利用这种探头分别在板和管中进行了激励接收超声导波的实验,结果表明,这种探头能够激励接收超声导波. 关键词:管道检测;超声导波;探头;长度伸缩型压电陶瓷 中图分类号:O348 文献标识码:A 1 引言 目前比较常用的管道检测技术,如涡流、漏磁检测等,都有其本身无法克服的缺点,像检测速度慢、需要剥离管道外包层、不能在线检测等.而超声导波技术正是因为能够弥补这些不足而成为管道检测的一种新兴和前沿的发展方向.它具有传播距离远、检测范围大,检测效率高、不需要剥离外包层、可以进行在线检测等优点.目前国外对超声导波检测理论的研究比较深入,并且已经研制出专用探头和专用仪器以便对管道进行检测.如文献[1]和文献[2]都对超声导波的理论及其实际应用进行了比较深入的研究.但是正因为它是一个新的发展方向,管道超声导波检测技术还不是太完善,在国内目前还没有用于管道超声导波检测的专用探头及仪器.在实验室,比较常用的方法是用胶将压电陶瓷片直接粘贴在管道表面来激励和接收超声导波信号,这将导致压电陶瓷片得不到重复使用,不但造成了资源的浪费,而且对所接收到的信号产生影响,给信号的提取以及分析都造成了很大的不便.为了解决此问题,本文研制了一种专用探头,使其与管道之间采用干耦合来对管道进行检测.目前,用于管道超声导波检测的专用探头已基本研制成功,并在实验室中进行了用于管道检测的初步实验,取得了比较理想的结果.实验结果表明所研制的探头可以代替粘贴在管道表面的压电陶瓷片用于在管道中激励和 Ξ收稿日期:2002207208;修订日期:2003205219 基金项目:国家自然科学基金、北京市自然科学基金重点项目、教育部骨干教师资助计划、北京市教委科技合同项目资助项目 作者简介:何存富(1938-),男,博士,教授.近年来一直从事实验固体力学、无损检测、测试技术等方面的研究工作.