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嘉峪檢測網 2024-11-20 12:13
導讀
環焊縫質量關系油氣管道本體質量和安全運行，根焊是環焊縫的關鍵部位，準確識別和評判根焊缺陷意義重大。
中俄東線管道建設工程在采用CRC全自動焊接技術的基礎上，結合全自動超聲波檢測技術，對根焊質量進行評估。這一方法在及時準確識別環焊縫根焊缺陷方面發揮了重要作用，從而確保了后續焊接作業的質量和工程建設的順利進行。
1.全自動超聲波檢測概述
全自動超聲波檢測系統根據焊縫坡口的不同分區，由電子系統控制相控陣探頭對各個分區進行掃描。每個分區配備了相應的聚焦通道用于檢測，檢測結果以雙門帶狀圖的形式呈現。此外，還結合了TOFD（超聲波衍射時差法）和體積通道掃描功能，以增強檢測的準確性。
通道代表一個陣元超聲波束的剖面數量，每個陣元對應一個通道，以防止相鄰幾何反射體引起的干擾信號以及相鄰波束之間的過度重疊。
根焊檢測一般采用一次波掃描根部通道，以PE模式（超聲波束自發自收）或PC模式（超聲波束一發一收），超聲波束全覆蓋整個根部區域，波束應垂直于根焊區坡口入射并在根焊區坡口聚焦，同時由根部體積通道檢測對體積性缺陷進行識別。
根部體積通道可采用40°～70°的一次波進行掃描，不應采用聚焦波束。
全自動超聲波掃查圖分為上游通道、上游體積通道、上游根部體積通道、TOFD通道、下游根部體積通道、下游體積通道、下游通道帶狀圖，主要對各通道檢測信號進行識別并據此評判根焊缺陷情況。
2.環焊縫坡口及模擬試塊
1）環焊縫坡口形式
全自動超聲波檢測通常根據待檢測焊縫的坡口形式和壁厚等參數，將焊縫在壁厚方向劃分為2至3毫米高的分區，并按照焊縫檢測工藝對試塊的坡口進行相應的分區模擬。
中俄東線某段管道的管徑為1219mm，壁厚為18.4mm，環焊縫的CRC坡口形式如圖1所示。根部坡口的角度為37.5°，高度為1.6mm，鈍邊高度為1.1mm。
（圖1 中俄東線1219mm管道CRC坡口示意圖 壁厚18.4 mm）
2）模擬試塊根部標準反射體設置
模擬含有根部缺陷的試塊用以驗證檢測工藝。根部標準反射體與根部坡口角度一致，當根部高度不大于2mm時，應選用垂直高度不大于1?mm的方槽或尖角槽。
本次采用高1mm、寬1mm、長10mm的方槽作為根部標準反射體。
根部探頭對應發射角度為52.5°的根部熔合線上的反射體。
時間門用來設定超聲波掃查范圍，濾掉指定區域以外的反射信號，波幅門在時間門范圍內采集波幅信號。時間門通常為熔合線前4mm～5mm，但是要延伸到根部底面遠側端部，波幅門通常設置在熔合線前4mm～5mm、中心線后1mm。
當沒有反射體信號或者信號在時間門外顯示，可提示檢測人員對導軌不正、錯邊和波幅門的虛假信號進行判定等，用來監控導軌位置是否正確。
3.根焊檢測信號及判別方法
1）帶狀圖任一側兩個時間門信號不同但連續。一個原因是導軌不正，造成信號在時間門連續的輕微改變。
再一個原因是導軌距離焊縫中心線沒有精確到200mm，可能在焊接前沒用劃線器劃線。
如果任一側的時間門誤差大于正負1mm，將被要求重新固定導軌重新掃描，這種差別可以通過根部體積通道掃描進行監控。
2）焊道兩邊上下游時間門信號不同，可能原因是焊道有分支或焊道成形不良。焊道成形不良通常在鈍邊通道也有相應的幾何反射信號。
如圖2所示，鈍邊總是垂直的，鈍邊通道如果采用PE模式，該通道的超聲波束容易打在根部幾何反射體上，一般結合兩側的鈍邊通道反射信號，根部通道和在時間閘門的位置進行判定，紅藍標尺線之間根部通道時間門較長，鈍邊通道顯示偽像波幅信號，這就是根部的幾何反射信號。
（圖 2 下游鈍邊通道顯示的根部幾何信號示例）
3）在同一側的帶狀圖時間門不同或者出現跳門。一個可能原因是錯邊。錯邊雖不評為缺陷，但必須要正確判定為錯邊。一般通過檢查TOFD通道底面波的分叉現象，錯邊處顯示雙底面波形等。
4.超過波幅門信號的識別及判定
1）當根部信號的波幅超過閘門（波幅信號從綠變紅）時，首先要檢查該信號是否位于熔合線處或中心線以外。
2）檢查相應的根部體積通道，以驗證或確認該反射信號。相關信號可能在對側根部體積通道中出現，即上游偏離時間門中心的信號可能在下游側體積通道顯示，反之亦然。
3）檢查TOFD通道是否顯示近表面的信號。缺陷端點的衍射信號可能接近底面波的不連續線，但底面波可能掩蓋根部信號。如圖3所示，根據時間門的長短，可以看到根部、鈍邊和熱焊通道中既有根部幾何反射波，也有根部未熔合缺陷信號。
（圖3 根部通道既有未熔合缺陷信號又有幾何反射信號）
4）如果出現根部多通道信號，應檢查TOFD底面波信號，以判斷是否存在根部開口缺陷或裂紋。
5）如果反射信號出現在閘門中間位置，可能表示坡口未熔合，通常該信號連續、波幅較大且長度較長。如果在鈍邊通道中也觀察到相關信號，則可能存在根部斷弧、未熔合、裂紋或錯邊等問題。如圖4所示，紅藍線之間的帶狀圖和根部體積通道明顯顯示出這是一個根部未熔合缺陷。
（圖 4 根部未熔合缺陷）
5.結論
通過全自動超聲波檢測，中俄東線某段1219毫米大口徑管道建設工程在單日內檢測焊口超過75道，且一次合格率高達97.5%，顯著提高了檢測效率。
在工程初期的全自動超聲波檢測過程中，檢測準備、導軌安裝和試塊校準等環節尚不夠熟練和精確，導致掃查圖中出現了許多干擾信號波和幾何反射信號，使得根部缺陷的識別和評判變得困難。
最終，通過重新掃查并結合射線檢測進行及時驗證，確保了根焊缺陷評判結果的準確性，同時積累了全自動超聲波檢測評圖的經驗。
判圖人員應有效識別根部通道、TOFD通道和體積通道的帶狀圖信號，并結合試塊校準圖進行綜合分析，以準確評判根部焊接質量。
來源和聲明
本文來源：AI匯總參考自《全自動超聲波檢測識別評判根焊缺陷方法》一文
來源：Internet
