小口径薄壁管分层缺陷的超声探伤

　　1　前言

　　许多无损检测方法和设备对钢管的分层缺陷检测效果不好。磁粉法只能检测其端头,涡流探伤漏检率很高;漏磁法对钢管内分层缺陷缺少检测能力。某化工苯加氢2#加热炉在管道焊接过程中,在焊缝坡口上,发现坡口截面有类似分层类缺陷,按照工期7天后应投入生产,无论从时间还是现场状况都无法采用磁粉、涡流或水浸超声法进行探伤,为此我们只有从直接接触超声探伤法入手。为了准确把握该缺陷的大小、范围、深度等数据,同时找到有效的检测方法,我们对此类缺陷的检测进行了探讨,并制定出了有效的检测工艺对所有管道的类似缺陷进行检测。

　　2　超声波探伤方法

　　在国内,此类特殊小口径薄壁管中分层缺陷超声波探伤技术尚未见报道,亦未有技术规范。由于管径曲率很大,对声速扩散严重,从而降低了探伤灵敏度,探伤难度很大。因此,对探测条件的选择非常重要。

　　检测方法的选择:接触式超声波脉冲回波法测厚是通过检测声波在所测工件上的传播时间和速度(壁厚=声速×Δt/2)而计算出来的。传播时间通常为从超声波发射至第一个回波之间的时间;在检测薄壁钢管时,此时间为第一个回波与第二个回波之间的时间间隔。脉冲反射式测厚原理如图1所示。发射电路发出脉冲很窄的周期性电脉冲,通过电缆加到探头上,激励探头中压电晶片产生超声波。该超声波在工件上下底面产生多次反射。反射波被探头接收,转变为电信号经放大器放大后输入计算电路,由计算电路测出超声波在工件上下底面往返一次传播的时间,最后再换算成工件厚度显示出来。

　　测量往返时间t有以下两种方法。

　　(1)测量发射脉冲T与第一次底波B1之间的时间。这种方法发射脉冲宽度大,盲区大,一般测量厚度下限受到限制。

　　(2)测量第一次底波B1与第二次底波B2之间的时间或任意两次相邻底波之间的时间。这种方法底波脉冲宽度窄,盲区小,测量下限值小。如果在测量时超声信号在钢管壁内遇到折叠或分层等缺陷时,在界面波和底波之间就会形成代表折叠或分层等缺陷的缺陷信号,所以我们认为接触式超声波脉冲回波法测厚法亦可以用于小口径薄壁管中分层缺陷超声波探伤。只要发射脉冲宽度足够窄,盲区小,缺陷信号就会明显地介于界面波和底波之间,显然第二种测量时间法既可以测量小口径薄壁钢管的厚度又可以测小口径薄壁管中分层缺陷。仪器的选择:由于测量时要求底波脉冲宽度窄,盲区小,测量下限值小,我们采用进口数字式超声波探伤仪进行检测。

　　探头的选择:应能保证在测量时超声信号在钢管壁内遇到折叠或分层等缺陷时,在界面波和底波之间会形成代表折叠或分层等缺陷的缺陷信号。要求探头具备以下条件:高频率(10MHz),使声束小而集中,分辨率较高;小直径,探头与管表面偶合良好。对比试件:切割下来的有缺陷的加热炉管。见图2。