双面埋弧焊钢管焊缝热影响区

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1、双面埋弧焊钢管焊缝热影响区超声检测回波信号探讨ò摘要：双面埋弧焊钢管焊缝超声检测时，一般要求要用斜探头在焊缝单面双侧或双面双侧的母材表面上使用一次、二次声程扫查整个焊缝截面，以便于检出焊缝中各个方向的缺陷。本文探讨由于超声声束经过的热影响区区域缺陷信号和非缺陷信号引起超声（横波）报警的问题。ò关键词：双面埋弧焊钢管焊缝热影响区超声检测回波信号报警一、引言ò双面埋弧焊钢管焊缝超声（横波）检测时热影响区不时出现回波信号报警问题，此问题成为阻碍焊管生产线正常流动的因素之一。同时也对超声检测人员的判定带来严重的干扰和影响。本文探讨的超声（横波

2、）回波信号特指由于热影响区边缘缺陷（欠）和热影响区母材的偏析，夹杂，板边轻微分离以及和板面成一定夹角的线性缺陷和微裂纹等而引起超声（横波）报警的缺陷信号或非缺陷回波信号。二、相关技术标准规定焊缝检测宽度区域òAPI5L（44版）/ISO3183（第二版）标准规定:超声设备应能检验到焊缝全壁厚及焊缝两侧相邻1.6mm（1/16in）宽度的母材。òJB/T4730.3-2005标准规定:超声检测区的宽度应是焊缝本身，再加上焊缝两侧各相当于母材厚度30%的一段区域，这个区域最小为5mm,最大为10mm。òGB/T11345-89标准规定:超

3、声检测区的宽度应是焊缝本身，再加上焊缝两侧各相当于母材厚度30%的一段区域，这个区域最小为10mm,最大为20mm。三、回波信号分析ò焊接接头由焊缝及热影响区两部分组成。焊接熔池从高温冷却到常温，期间经历两次组织变化过程：第一次是液态金属转变为固体金属的结晶过程，称为一次结晶；第二次是温度降低到相变温度时，发生组织转变，称为二次结晶。二次结晶不仅仅发生在焊缝，也发生在靠近焊缝的基本金属区域，该区域在焊接过程中受到不同程度加热，在不同温度下停留一段时间后又以不同速度冷却下来，最终获得各不相同的组织和机械性能，称为热影响区。ò根据组织特征

4、可将热影响区划分为熔合区，过热区，相变重结晶区和不完全重结晶区四个小区。其中熔合区和过热区组织晶粒粗大，塑性很低，是产生裂纹，局部脆性破坏发源地，是焊接接头的薄弱环节。所以热影响区缺陷(欠)问题不同于焊缝中的缺陷,处理起来较为复杂,对钢管实物质量影响较大。根据对超声(横波)报警超出验收标准的部位取样进行热酸蚀等理化分析和碳弧气刨（用碳弧气刨在返修中观察缺陷较为理想）及胶片拍片,得出下列结论:1、钢管热影响区母材存在不同程度的夹杂物等问题ò我们采用API5L(44版)标准，在用2.5P13X13K2探头检测Φ1016X19.1mm规格的

5、钢管，发现深度在14到16mm左右，水平距离定位在焊趾边靠母材约2～3mm处有强烈反射波出现,缺陷信号呈断断续续出现。超基准波幅（Φ1.6mm竖通孔100%波高）10dB,探头移到焊缝对侧则缺陷波反射很低或较难探测到。同时缺陷波根较宽,波峰为毛粗，主峰边上有小峰，根部带有小波，探头移动时，波形变化明显，从各个方向探测，反射波幅不相同，呈现出夹渣反射波特征。ò该信号出现在热影响区的母材区域，按照API5L(44版)标准，PSL2的钢管母材不许补焊。为慎重起见，我们抽取超过基准波幅10dB以上且连续长度超过10mm的多处反射波位置进行细颗

6、粒胶片拍片,发现部分反射波位置在内焊趾轮廓线处有点状夹渣,夹渣按API5L（44版）标准评定合格。根据超声波和X射线探伤确定缺陷的横断面部位截取试样进行热酸腐蚀，发现熔合线靠母材侧有空洞和夹杂（渣）。根据ASTME45标准，夹杂物符合标准要求。腐蚀试样见图1和图22、焊角回波及变形波ò少部分的反射信号是由于焊缝与母材交界处的焊角回波及变形波产生,因此需准确调整超声设备仪器，判定回波产生的位置。如图3所示，当横波声束入射到探头对侧焊缝下表面的某些部位时(如下图3双面埋弧自动焊钢管内焊缝)，其反射横波S＇和反射纵波L＇垂直入射至上表面的某

7、些特殊部位时，再垂直反射沿原路返回，形成变形横波和变形纵波，与第一次底波（焊角反射波）一起，在荧光屏上显示，形状象“山”字形（图4）。图3横波探伤时产生的变形波图4自动焊中的山Ⅲ字波变形波:ò内坡口变形波的传播和波形，在示波屏上有些变形波正好在二次波探测的范围内，往往可能被误判为二次波发现的缺陷。识别方法是：变形波在很大范围内，甚至在整个焊道的周围上都有。因此可将探头平行于焊缝移动以审视鉴别。焊角反射波可作如下判别（如图5和图6）：图5：探头在A位置时有反射波，在B位置时没有反射波图5：探头在C位置时有焊角反射波，在D位置时无焊角反射

8、波焊角反射波:ò图6：红线(探头A)若没有缺陷就没有焊角反射波，黑线(探头B)有焊角反射波。焊角反射波:ò图6：红线(探头A)若没有缺陷就没有焊角反射波，黑线(探头B)有焊角反射波。ò另外变形波还可作如下判别：用手指沾油