薄壁焊縫超聲檢測方法及缺陷識別技巧

  在電站鍋爐檢驗中，厚壁對接焊縫較為常見（四小管除外）。最近忙于薄壁（8~10mm）對接焊縫超聲檢測，發(fā)現(xiàn)薄壁與厚壁（如大于20mm）的超聲檢測，存在較大的差別。

  薄壁和厚壁超聲檢測比較，有哪些區(qū)別呢？

  第一方面，探頭的選擇。

  厚壁超聲檢測，根據(jù)超聲檢測標準，選擇合適的探頭規(guī)格即可。而薄壁檢測如果完全按照標準來選擇，并非不可，但是在標準（如NB/T47013.3-2015或GB/T11345-2013）中似乎僅給出折射角（K值）和標稱頻率的選擇，沒有提及晶片尺寸的選擇，而晶片尺寸又是非常關鍵的參數(shù)。 （圖片來源：如NB/T47013.3-2015表25）

  如何選擇最佳的晶片尺寸呢？

  在標準中沒有給定晶片尺寸的前提下，通常會依據(jù)理論知識來選擇。比如薄壁檢測，應選擇小晶片探頭，因為小晶片的探頭，一般前沿小，一次波盲區(qū)??；另外，晶片小，鋼中剩余近場區(qū)長度也小，似乎小晶片非常理想。

  我之前也是這么想的，也參考過許多類似的文章。通過理論推導，小晶片是最合適的，恨不得把晶片做成1mm×1mm。但這是不可取的，一味地紙上談兵脫離實際是要被打倒的。

  晶片太小，擴散角大，存在表面波、根部反射波、變形波等干擾雜波，大大的增加了識別缺陷波的難度。所以既要滿足檢測檢測工藝，又要快速找出缺陷，實則有些困難。

  但是難不倒喜歡瞎搗鼓的人，分別試驗了5Z6×6K2.5、5Z6×6K3、5Z8×8K2.5、2.5Z8×8K2.5、5Z8×8K3、5Z9×9K3等規(guī)格的探頭，發(fā)現(xiàn)除了5Z9×9K3（實測K值有2.87、3.01、3.21等均可，實測前沿約11mm）外，其他規(guī)格的探頭干擾波太多，實在是在下辨別缺陷的水平有限，太難了。

  有人會疑惑，5Z8×8K3和5Z9×9K3的探頭有多大的差別呢？

  這兩種規(guī)格的探頭，在識別缺陷方面確實存在較大的區(qū)別，5Z9×9K3明顯優(yōu)于5Z8×8K3。別看晶片長寬只有1mm的差別，但是面積相差較大（81和64），導致擴散角小不少，表面波少了很多。

  晶片尺寸有了，頻率和K值也是比較關鍵的參數(shù)。比較了各種規(guī)格的探頭，5MHz優(yōu)于2.5MHz的探頭，K3較優(yōu)于K2.5。

  GB/T11345-2013標準怎么選擇合適的K值，標準中規(guī)定不能大于70°？那就選70°的探頭唄。

  探頭的規(guī)格選好了，剩下的工作只需按照標準的要求調試儀器，選擇相應的試塊制作DAC或者基準靈敏度，這些都是簡單步驟。

  第二方面，缺陷識別。

  薄壁對接焊縫超聲檢測的缺陷識別也要難于厚壁，壁厚較薄，可以識別的區(qū)間較小，干擾波和缺陷波混在一起，難于區(qū)分，建議選用5MHz的探頭。

  干擾波主要有：表面波、油波、根部焊瘤反射波、變形波、上表面垂直反射波等。

  表面波：用手蘸油拍打探頭前面，表面波、油波消失。

  根部焊瘤反射波：深度和探頭位置基本固定，單面焊雙面成型的焊縫，焊瘤反射波深度一般稍大于板厚（通常大于T，小于T+2mm）。找到焊瘤反射波最大位置，并記住探頭前沿到焊縫的距離Lo。

  變形波、上表面垂直反射波：儀器顯示的深度在焊縫中間，但是水平位置卻不在焊縫中，可通過計算方式得出該結論，一般該位置也是基本固定，通常會形成“山形波”。

  缺陷掃查、缺陷波識別技巧：

  （1）將焊縫分為半部分和下半部分，著重觀察探頭到焊縫水平距離0~Lo（觀察一次波和焊瘤反射波——上半部分）、27mm~40mm（觀察二次波——下半部分，厚度為 10mm，K3的理論計算值，可通過實際掃查得出合適值）。焊縫掃查過程中，探頭頂住焊縫時，停頓1S，仔細觀察一次波區(qū)域，無異常繼續(xù)往后掃查。

  （2）根部焊瘤波發(fā)生畸變，或根部焊瘤波前面有小波，此處很有可能存在缺陷。上下移動探頭、轉動探頭找到缺陷一次波最高波。如果一次波不高，或者探頭已經(jīng)頂住焊縫不能再繼續(xù)往上推，無法找到最高波，可保持此時探頭角度往后拉，找到缺陷的二次波，并找到該波的最高波。記錄最高波時的探頭位置，便于后面回找最高波。

  （3）垂直焊縫移動探頭，缺陷波會下降或上升。

  （4）沒有缺陷時，焊瘤波一般較為干凈，一般為筆直的單峰波。有缺陷時，焊瘤波消失，或焊瘤波畸變，或前面存在小波。

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