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单面焊对接环焊缝中由错边引起的根部超声回波特征

来源:无损检测论文 时间:2021-07-12 作者:无损检测招聘 浏览量:

    摘要:海洋石油平台在建造过程中会使用大量杆弦拉筋和隔水套管等杆件。此种结构中所涉及的环焊缝往往要求进行100%的超声检测,以确定焊缝中有无缺陷。由于焊缝具有容许不圆度和容许错边较大的特点,焊缝根部的超声回波十分复杂。对单面焊卷管对接焊缝中由错边引起的根部超声回波类型进行了分析。

    关键词:海洋石油平台;超声波根部回波;单面焊对接环焊缝;错边

海洋石油平台在建造过程中会使用大量杆弦拉筋和隔水套管等杆件,此种结构中所涉及的环焊缝往往要求使用规范 API RP 2X进行100%的超声检测,以确定焊缝中有无缺陷。拉筋和隔水套管预制焊缝超声检测长度在整个平台结构的占比较大,约占平台超声检测长度的 1/5。由于拉筋和隔水套管的管径较小(大部分管径不大于 914 mm),杆件长度比较长(一-般大于 10 m)。这种类型的环焊缝焊接只能采用单面焊接的形式,先用气体保护焊或手工电弧焊进行根部打底,然后采用埋弧焊接的方法进行填充和盖面。

由于规范 API SPEC 2B所允许的径向偏差(最大9.5 mm)和不圆度(最大 12.7 mm)较大的特点,因此由错边引起的根部超声反射回波十分复杂。笔者详细分析了由错边引起的根部超声反射回波的几种常见类型。

1错边引起的根部超声反射回波的几种常见类型错边主要由管径不圆或焊缝两侧母材壁厚不相等引起,对于厚壁管,规范允许的不圆度的值比较大,进而会影响焊接管道的质量。在这种情况下,管道焊接接头错边的现象就有可能发生。

由于环焊缝错边的严重程度是沿圆周变化的,因此错边引起的根部轮廓也是变化的。当横波声束入射到根部焊缝下表面时,有时会产生变型波,当变型波被仪器接收到时,有可能被误判为缺陷。笔者总结了几种常见的错边情形,并对其超声反射回波

1错边引起的根部超声反射回波的几种常见类型错边主要由管径不圆或焊缝两侧母材壁厚不相等引起,对于厚壁管,规范允许的不圆度的值比较大,进而会影响焊接管道的质量。在这种情况下,管道焊接接头错边的现象就有可能发生。

由于环焊缝错边的严重程度是沿圆周变化的,因此错边引起的根部轮廓也是变化的。当横波声束入射到根部焊缝下表面时,有时会产生变型波,当变型波被仪器接收到时,有可能被误判为缺陷。笔者总结了几种常见的错边情形,并对其超声反射回波进行了分析

1.1 正常错边正常错边检测方法如图1所示,在检测过程中,错边内表面低的一侧根部反射波幅比较高,另一侧反射波幅有明显的不同或没有反射波,水平距离2和12的定位点相互交叉,反射波在显示屏出现位置偏向焊缝中心线对侧。另外,反射波的波峰上有小峰,探头左右移动时波幅的高度变化不大。包络波形范围较宽,波形比较单一。

1.2错边轮廓变型波变型波的产生原理如图2所示,当横波声束人射到根部焊缝下表面,且根部焊缝下表面的形状使a,小于钢的第三临界角33.2"时["],焊缝中既会出现反射横波S',又会出现变型反射纵波 L'。

    在错边根部余高部位产生变型的纵波,大多数情况下并不能被仪器接收,只有当变型后的纵波能够原路返回根部余高部位,再经过一次波型转换后,变型的横波沿原路径返回,才能被仪器接收。变型纵波显示如图3所示。

    1.3 直角顿边单边未熔合直角顿边单边未熔合检测方法如图4所示,对于有直角端角的情形,应该避免用60探头去评判用45"的探头最好,灵敏度比较高。但有时焊缝盖面比较宽,影响了45探头的使用,这时可以用70探头替代。

    直角顿边单边未熔合的检测方法为:焊缝一侧的波形单一,反射波幅大,探头平移时,波形较稳定,反射波动态包络面大且比较规范,转动或摆动探头时,波形消失较快,深度定位等于母材厚度,具有端角反射的特征;在焊缝另一侧有反射波显示,其水平.r。定位位置过中心线偏对侧,深度定位略小于母材厚度,在根部一次波出现的位置偏左一些。

    1.4非直角顿边单边未熔合当根部顿边不是按直角加工时,根部顿边未熔合产生的反射面就不会有端角反射,但顿边坡口面不和探头声束垂直,造成定位偏差。

    非直角顿边单边未熔合引起的定位误判如图5

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