煤气管线小径管超声波探伤方法探讨

郭佳琦GUO Jia-qi

（朝阳市特种设备监督检验所，朝阳 122000）

（Chaoyang Specia1 Equipment Supervision and Inspection Institute，Chaoyang 122000，China）

0 引言

近年来笔者一直从事市政煤气管网检测工作，对煤气管网系统比较了解。目前，大多数煤气管网都使用的是一种管径大小一般在DN80以内，厚度为3.5mm～8mm的小径管。当煤气管出现问题时，我们得利用检测设备把它检测出来，目前主要有两种检测方法：第一，利用射线探伤。这种方法虽然使用得比较普遍，但有它难以克服的缺点：当煤气管出现裂纹、未熔合时，如果以较大的角度探测时，就非常不容易发现。并且，使用此种方法，对施工环境要求比较严格。比如，不能在居民区使用。第二，利用超声波探伤。这种方法有几个优点：对某些面状缺陷检测率高；价格低廉且能够很好的和其它工种交叉作业；这种方法对环境要求非常宽松。

下面笔者根据自己在实际工作中的经验，在小径管探伤方面谈谈自己的认识。

1 小径管对接焊缝超声波探伤的局限性

①因为有些时候一根管子的不同位置在同一截面的壁厚差距很大，所以提高了缺陷定位的难度。②因为小径管的管壁曲率比较大，所以当超声波沿管壁传播时，路径传输复杂，发散次数大大增多，声压反射聚集异常，损失了一定量的能量，使探伤灵敏度大大降低。③因为小径管的厚度较薄，所以用超声波探测时，声束在管壁中传输声程较短，特别容易受到近场区的不规则声压干扰，提高了缺陷定性的难度。④因为管壁厚度，焊缝的焊波高度和焊瘤的尺寸在同一个数量级，所以在用超声波进行高敏度探测时，杂波比较多，提高了缺陷识别的难度。

2 用超声波探伤小径管的对接焊缝的方法

在利用超声波对小径管进行探伤时，晶片的工作频率是5MHZ，尺寸应小于或等于6mm×6mm，偏差＜0.5mm，前沿距离≤5mm；探头使用单横波探头，它的特点是大K值、高阻尼、短前沿。下面主要介绍在探伤过程中应注意的问题：

2.1 探头晶片 由于探头晶片尺寸较小，因此，在利用超声波对小径管进行探伤的过程中容易发生漏检的情况，因此，在具体操作过程中，一定要探伤焊缝的两侧。

2.2 探头耦合 首先，打磨准备工作要做仔细。只有彻底清除飞溅物、油垢、锈斑，打磨探头移动区，使探头与管壁完美耦合，才能在检查时避免“不起波”或者“起杂波”的现象；其次，不同外径的煤气管应使用不同的探头，只有这样，才能避免探头的磨损和避免受到油面波和变形表面波的影响；最后，应把探头的耦合面打磨成圆弧，这样才能使曲率半径和径管外表面相一致，确保了探头和工作表面的充气耦合。在实际操作过程中应注意到这些问题，不然会出现探伤结果不准确的现象。

2.3 探伤灵敏度 因为探头的晶片尺寸比较小，发射功率低，所以这样就提高了加工的难度。为了避免降低探伤灵敏度，从而造成漏检的情况，在对比试块的时候，务必要选择那些壁厚以及内外粗糙度和被测管子相近的材料。这在超声波探伤过程中，是一个非常关键的步骤，它直接影响到整个探测的结果。

2.4 探头参数的测定和复核 探伤过程，对测定的数据要求非常严格。因为，一旦在测定某个数据出现差错，整个结果都受到了影响。所以要认真探测探头参数，还要对探头的主要参数和探伤灵敏度进行复核。只有准确测定探头的重要参数，才能精确的定位、定性煤气管缺陷。

3 缺陷波的识别、判定

3.1 缺陷波的识别 在用超声波对小径管进行探伤时，分为一次探伤和二次探伤，这两次探伤的具体操作还不一样，笔者将这两种方法总结如下。

3.1.1 使用一次波探伤 在使用一次波进行探伤时，需要观察的是，仪器荧光屏上的反射波，它位于一次波标记前面。当波束扫过焊缝下半部的时候，如果发现了反射波，那么就可以确定煤气管有缺陷。当反射波位于一次波的最大深度标记点上，即焊缝根部时，没有发现焊缝错口，这时就要确定反射波对应的反射位置，如果发现发射点在焊缝中心点或者探头侧，那么这时就能判定煤气管有缺陷。

3.1.2 使用二次波探伤 当使用二次波探伤时，如果发现一次波标记点和二次波标记点之间有反射波，那么不能够确定此波为缺陷波，它还可能是杂波。这时可以用下面的方法来判断：①二次波波声束在内壁上的转折点，如果位于焊缝区外，而它的反射点恰好在焊缝中，那么可以确定此探测波为缺陷波。②二次波波声束在内壁上的转折点，如果位于焊缝区内，那么此探测波并不能作为判伤的依据，这时需要根据其它情况比如位置、波形来进行综合判断。

3.2 杂波的识别

3.2.1 变形波的识别 当用声束扫查焊缝根部时，如果产生了变形波，那么可以根据探头的位置来进行确定，一般的，我们会发现变形波水平定位点位于焊缝外边。

3.2.2 焊缝错边反射波的识别 当用声束扫查焊缝错边时，如果声束和错边方位产生了反射波，那么就会发现它的水平定位在焊缝中心，而且从另一侧探伤，就不会发现信号。

3.2.3 由扩散声束引起的加强面反射波的识别 当用一次波声束扫查焊缝时，加上小径管壁薄的原因，扩散声从底面反射到焊缝的加强面的时候，如果反射波恰好位于一、二次波标记点之间，那么不能就立即确定它为焊缝中上部缺陷，这时我们应该用沾油的手拍打加强面或者根据探头的具体位置和水平定位来识别，如果这样还不能确定的话，就得用其它检测手段。

3.2.4 扫查焊缝根部时杂波的识别 如果焊缝根部形成较好，那么一般地，反射波在标记点附近强度很弱甚至没有；如果焊缝根部存在诸如焊瘤、表面不规则等成形不良时，不能很好的判定反射波，需要仔细地按以下方法判断：①精确地测量煤气管的厚度，并且扫描速度要快，因为焊瘤反射的深度一般稍微大于一次波标记点，这样给从声差上差别提供方便。②一般地，偏离焊缝中心并且远离探头一侧的反射波是焊瘤反射波；偏离焊缝中心线靠近探头一侧或在焊缝中心线上的反射波为根部位置缺陷波。③转动探头以观察波形变化，来识别杂波。首先，移动探头找到最大反射波后，再微调探头以观察波形变化。其次，观察波形。如果波形涨落大，消失快，那么该波是缺陷波；如果波形升降平稳、缓慢，那么该波是焊瘤波；对于其它的杂波，可用沾油的手拍打加强面或者根据探头的具体位置和水平定位来识别。

4 结论

通过分别使用超声波和射线对不同壁厚、不同管径的煤气管进行探伤试验，两种方法的探测结果非常吻合。在现实生活中，用超声波探测小径管，比用射线探测小径管有很大的优越性。本文通过认真分析两种方法的优点和缺点，总结出用超声波探伤比较方便，并且这种方法本身带来的缺点也比较容易克服，比较容易精确的定位、定性煤气管裂缝的位置。但是，在使用超声波探伤时，要注意操作过程中的各个细节，不能有一丝疏忽，要不就严重影响了探测结果。在探伤的过程中要注意在焊缝两侧进行探伤，认真观察波形，并得出分折结果，调准探头参数和相关仪器。只有这样我们才能更顺利的完成探测任务。

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