使用超声B扫描成像检测小口径管座角焊缝

20世纪80年代以前，几乎所有的承压焊口通过射线照相术进行检验。放射照相术（RT）是全厚度范围内能提供可信的记录的唯一无损检查方法。但RT对危害性大的线性型缺陷不够灵敏以及射线对人体有害。大量试验研究表明，超声波检测（UT）的检测能力以及检测的精确度是最高的。随着强大便携式计算机的出现，超声检测的数据和图像已可记录，检测报告能自动生成并输出。

一、ISONIC 2001智能超声检测系统技术特征及功能

ISONIC 2001超声检测系统（以色列Sonotron NDT制造），不需要繁重的辅助器械，仅利用空气传播的常规声波来记录探头X-Y轴位置和探头角度，即可对缺陷定位、定量。为了获得探头位置和转动角度，在探头固定器上装有两个发射器，发射的信号由装在定位条上的两个声接收器接收；软件被用于对这些信号计时，在两个接收器上的空气传播声波到达的时间差分别表示探头探测点的位置和方向。一个友好的图形使用界面（GUI）指导操作者进行全部必需的步骤。可在每个焊缝的任何位置放置探头，即使在非常困难位置也能使用。定位条可以放在探头固定器的前面或者后面。唯一必须的是两个接收器要平行或垂直于焊缝放置。当焊缝在扫描时在仪器显示屏上指示了探头的位置。

操作人员仅仅需要依照显示屏定义的“扫描框”来确保整个焊缝的覆盖，软件会“调教”出焊缝的曲面（如果需要），以及直接显示出, C-扫描（顶视）、B-扫描（侧视、端视）覆盖在焊缝上实时的焊缝缺陷图像。当超声耦合可接受时，显示信息；当己超出扫描框边界或探头旋转角度错误时，显示一个同类的信息。在检测中，超声A扫描同步显示，并且超过预设定波高限制的所有信息都有记录，缺陷特征和方位在X—Y轴和深度方向显示并记录，信号波高以不同色彩显示；在焊缝中缺陷的准确位置在三维方向上显示；在常规后处理工作中被精确测量；内置的自动报告装置可获取所有有效的检验参数制作精确检测副本。

ISONIC 2001便携式智能超声波检测系统具有A、B、C、P 扫描和TOFD衍射成像功能。该系统配有二十多种标准和专用软件，为各种现场检测应用提供直观的多媒体人机对话窗口，集检测跟踪、数据记录、缺陷成像功能于一体。已使用该设备对65~200mm厚汽包环缝成像，并对缺陷成功定位、定量，在多个发电厂使用该仪器对风机轴、循环泵轴，安全门阀体、管道焊缝、厚壁压力容器进行缺陷成像、定位等，解决了困扰客户多时的难题，可靠且直观，得到参与电力设备检修的外国专家的好评。

二、小口径管座焊接质量检查的现状

目前电站锅炉“四管”爆漏事故中，除了运行中因管壁减薄引起的爆管、对接焊口缺陷引发的爆漏外，集箱管座焊接缺陷引起的爆漏还有一定比例（去年某电厂统计为20%）。

由于技术、管理上的原因，小管座接头容易产生严重的缺陷，这些缺陷有焊接缺陷，也有运行中产生的缺陷，以往由于缺乏对这类接头的检测手段，管座接头缺陷引起的爆漏事故有上升的趋势。

锅筒、集箱管座焊接接头的缺陷主要有裂纹、未焊透、未熔合、夹渣、气孔等。其中裂纹、未焊透、未熔合为平面型缺陷，危害性大，是不允许存在的。国际焊接学会的有关研究报告指明：夹渣为体积型缺陷，比气孔对焊接接头失效影响要大，而气孔的位置比其大小对接头失效影响更大。

现阶段，小管座焊接接头的检测手段以磁粉法、渗透法为主，这些方法仅是检测表面和近表面的缺陷。而小管座焊接接头质量控制重点应在焊缝根部。研究表明，管座泄漏大部分是从根部缺陷引起的，如果焊缝根部的严重缺陷不能被检测出来，这种表面探伤是毫无意义的。

电力标准DL/T820-2002《管道焊接接头超声波检验技术规程》中已提出超声波检测小管座焊口的可行性、必要性。由于常规超声波探伤检出率及定量技术问题，超声检测手段并不为各部门所完全使用，部分严重缺陷就被掩盖，从而对设备的安全运行形成很大的威胁。

广东沙角A电厂200MW机组2号炉省煤器2004年进行了整体改造。由于此前1号炉省煤器改造中发现管座焊口存在制造质量问题，为保证设备安全运行，决定对2号炉省煤器所有管座角焊缝进行100%的超声波检查，使用ISONIC 2001便携式智能超声波检测系统，对省煤器6个集箱的1372个小管座（φ32mm×5mm,φ45mm×5mm）以及10个大管座（φ133mm×14mm,φ108mm×10mm）进行UT 检验，发现63个小管座存在超标缺陷，另有46个小管座存在点状缺陷，大管座基本合格。

三、小口径管座角焊缝探伤

ISONIC 2001专用软件ABIScan的技术特点

1、ABIScan具有快速B扫描成像功能，使用斜探头利用一次波和一次反射波相结合对被测物件截面成像，对成像过程能实现A超数据及截面图形自动记录功能。

2、探测条件

此次集箱共有1372个小管座角焊缝，材质20g，集箱（φ273mm×32mm）厚度大，仅能在小管上用斜探头扫查；检测要求和标准完全按DL/T 820-2002《管道焊接接头超声波检验技术规程》。

(1) 选用探头。选择频率5MHz，5Z6×6K3小径管专用探头。
(2) 探头修磨。参照探伤管子对探头进行表面修磨，使其达到规程规定的要求。
(3) 耦合剂。选用浆糊。
(4) 仪器调整和校验。扫描速度按深度比例1:1：使用1号DL-1专用试块，测定修磨后的参数，并在A超界面按规程绘出DAC曲线，方便了解缺陷波高以备参考。由于ISONIC 2001的A型脉冲显示界面为数字式结构，可以直接精确读出缺陷深度、水平距离、声程、波幅、波高比，这也为B扫描成像记录提供基础。在实际检测工作中，使用一次波和一次反射波，扫查灵敏度DAC+10dB，补偿2dB。

3 检测方法

斜探头在小管壁作垂直于焊缝上下扫查，相邻两次探头移动扫查面应有20%以上重叠。保证焊缝部分都能被一次波和一次反射波扫查到。
在扫查过程中如发现缺陷，找到最大反射波，记录最大反射波幅度，对纵向缺陷，将探头平行焊缝移动，采用5EC 法或半波高度法测定缺陷长度；并对缺陷最严重部分截面成像（C 扫描成像）。

4 探　伤

调整好每个参数，就可以进行探伤，扫查方式是沿小管方向垂直焊缝前后扫描。如发现可记录缺陷（依规程的回波波高）启动ABIScan软件对缺陷部位进行记录，软件将扫描到的部位所对应回波幅度值，以不同的颜色在成像截面图上显示，不同颜色对应的回波幅度标示在截面图左侧，其他检测参数也随机储存，包括同步的全A型脉冲数据记录下来。

随后对记录进行后处理。首先过滤图像，根据检验规程，这里过滤4dB，即评判回波幅度达到DAC+6dB的缺陷；测量缺陷深度、宽度及其他量化数据，缺陷任意位置的A超曲线也可恢复，这些焊缝检测结果的重要信息可储存，自动生成报告并打印输出。

5 检测结果及分析

对这批管座角焊缝探伤共有63个超标缺陷焊口，发现缺陷回波幅度较高，波峰尖锐，认为主要缺陷是未焊透，其次是未熔合，及部分夹渣、气孔。原因是坡口加工、对口间隙等工艺过程中监控不好而造成的。在检测现场多次解剖了十几个判废焊口，都证明缺陷的存在，定位是准确的，产品制造商对探伤结果是认可的，用户对检测结果是满意的。

四、小 结

从本次对沙角A电厂2号炉省煤器联箱小管座焊接探头的超声波探伤的结果来看，ISONIC 2001超声B扫描成像检测技术，完全符合DL/T 820-2002《管道焊接接头超声波检验技术规程》要求；对小口径管座角焊缝根部未熔合、未焊透等缺陷有极高的检出率，能做到检测直观、评定客观，是电站锅筒和集箱小口径管座角焊缝有效的探伤方法。探头前沿短，声波覆盖范围大，显示直观，适应范围广。(end)