焊接鋼管的缺陷分布與評判方法

1焊接鋼管缺陷的分布機(jī)理與危害焊接鋼管的生產(chǎn)過程是將鋼板、鋼帶等用各種成型方法直卷或按螺旋方向彎卷成要求的橫截面形狀，然后借助于加溫、加壓，用不同的焊接方法將焊縫焊合而獲得鋼管。因此，焊接鋼管的缺陷分為兩部分：鋼板母材缺陷和焊縫缺陷。1.1鋼板母材缺陷板材中的缺陷經(jīng)過軋制等工序，大部分呈平面狀，與表面平行;其主要缺陷有分層、夾雜物、裂紋、折疊等，其中分層是最常見的內(nèi)部缺陷。分層會產(chǎn)生各種裂紋，當(dāng)板材受垂直于表面的拉應(yīng)力時(shí)，分層會嚴(yán)重影響鋼管的強(qiáng)度，它是不允許存在的缺陷。1.2焊縫缺陷焊縫缺陷是指熔焊過程中或焊后在焊縫中產(chǎn)生的缺陷，分為裂紋、氣孔、夾渣、未焊透、未溶合、咬邊等焊縫缺陷。焊縫中的密集氣孔、夾渣等屬密集立體型缺陷，裂紋、未溶合等屬平面型缺陷，危害性大。條狀夾渣、未焊透等屬條狀缺陷，危害性大。氣孔、小夾渣等屬點(diǎn)狀缺陷。焊縫中的缺陷更容易引起鋼管的強(qiáng)度、塑性等問題，嚴(yán)重影響鋼管質(zhì)量，而焊接鋼管質(zhì)量的好壞直接影響到油氣輸送管線的安全運(yùn)行和使用壽命，因而對于焊縫探傷主要是針對焊縫中裂紋、氣孔、夾渣、未焊透、未溶合等危險(xiǎn)性缺陷進(jìn)行探傷檢測。2缺陷相關(guān)評判方法現(xiàn)場超聲波自動化探傷檢測是單向、單程的，一般不允許往復(fù)檢測，因此需要有一次通過的檢測準(zhǔn)確率。但是現(xiàn)場在動態(tài)生產(chǎn)條件下，在線傷檢一過即逝,一旦漏檢誤報(bào)無法追回和驗(yàn)證，并且自動化探傷系統(tǒng)的功能主要由軟件實(shí)現(xiàn)，以焊接鋼管焊縫探傷為例介紹缺陷相關(guān)評判方法的設(shè)計(jì)說明，缺陷相關(guān)評判方法就是對缺陷傷波信號進(jìn)行運(yùn)用知識、分析判斷和解決問題的運(yùn)算方法程序。若將超聲波在焊縫中反射的時(shí)間均勻分成8份，每份用6t表示，則缺陷相關(guān)評判方法的缺陷判傷報(bào)警條件為：|Ftn-Ftn-l|W8t(1)3.5btW(Bt-Ftn)W76t(2)連續(xù)有效缺陷個(gè)數(shù)n24⑶條件(1)、(2)確立了實(shí)際可能傷點(diǎn)的允許條件，在同時(shí)滿足條件(1)、(2)兩個(gè)條件之外還必須滿足條件⑶時(shí)自動報(bào)警模塊通過比較回波波高的幅值，當(dāng)回波波高的幅值超過設(shè)定的缺陷檢測靈敏度的幅值高度時(shí)即判定為缺陷，自動報(bào)警功能就會自動發(fā)出報(bào)警信息。缺陷時(shí)間評判方法條件⑴表示缺陷回波時(shí)間Ft有連續(xù)的相關(guān)特征，在連續(xù)的一小段時(shí)間范圍內(nèi)，連續(xù)相鄰的兩個(gè)缺陷回波時(shí)間Ft的差值小于等于1個(gè)St。而條件⑴作為時(shí)間相關(guān)鑒別條件，進(jìn)一步提高了抗干擾能力。比如3t為傷波閘門寬度的1/8,則抗干擾能力可提高8倍，若設(shè)定為6t/2,則抗干擾能力可提高16倍，即條件⑴所代表的軟件程序使系統(tǒng)抗干擾能力提高了一個(gè)數(shù)量級。在滿足檢測系統(tǒng)最大重復(fù)頻率及探傷檢測速度的條件下，用戶可以依據(jù)缺陷種類或探傷靈敏度重新設(shè)置8t,這樣可極大地提高抗干擾能力。缺陷位置評判方法條件⑵表示缺陷回波的檢測范圍是包圍在始波、底波，前、后兩個(gè)界面波之中，每個(gè)傷波時(shí)間Ft與底波時(shí)間的平均值Bt的差值應(yīng)在3.56t到73t間，以確保焊管焊縫中心區(qū)域被重復(fù)掃查并防止底波進(jìn)入閘門造成的誤報(bào)警。其中3.5心的設(shè)置是為了防止底波的誤報(bào)警，連續(xù)地進(jìn)入缺陷傷波閘門的底波將不能報(bào)警，須是比底波時(shí)間的平均值Bt突發(fā)地超前3.58t的缺陷傷波才能報(bào)警。而76t設(shè)置是基于多數(shù)探傷標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定樣管焊縫上樣孔距邊緣的距離為焊縫寬度的1/4,即2AL,因而與另一邊緣波(Bt波出現(xiàn)的邊緣)的距離為6AL。實(shí)際探傷過程中靠探頭一側(cè)焊縫邊緣所產(chǎn)生的反射波較低，不會產(chǎn)生報(bào)警，所以如探傷要求高則可將73t設(shè)置為86t或8.53口因判傷條件通過軟件程序?qū)崿F(xiàn)，用戶可方便地實(shí)現(xiàn)自己的意圖，探傷過程中可根據(jù)報(bào)警情況適當(dāng)調(diào)整，使公式Bt-Ft取1個(gè)合適的值，保證在最大限度地降低誤報(bào)的同時(shí)放寬檢測范圍。條件⑵作為位置相關(guān)鑒別條件，可極大地提高系統(tǒng)免誤報(bào)能力，甚至當(dāng)?shù)撞ㄟM(jìn)入傷波閘門內(nèi),若不滿足條件(3),系統(tǒng)也不會報(bào)警。缺陷行為評判方法條件⑶表示非缺陷回波連續(xù)出現(xiàn)次數(shù)少或出現(xiàn)不連續(xù)，而缺陷回波是連續(xù)出現(xiàn)的，缺陷波連續(xù)出現(xiàn)的次數(shù)，即連續(xù)缺陷點(diǎn)的個(gè)數(shù)在4個(gè)以上時(shí)才被確認(rèn)是缺陷回波，條件⑶作為行為相關(guān)鑒別條件用來提高系統(tǒng)抗干擾能力。可以根據(jù)實(shí)際檢測情況需要，根據(jù)缺陷種類、探傷靈敏度以及不同的檢測標(biāo)準(zhǔn)改變此值來更改判傷條件，比如對小的缺陷也確認(rèn)為缺陷時(shí)的話，可以將連續(xù)有效缺陷的個(gè)數(shù)減少，反之，小的缺陷不判斷時(shí)，可將數(shù)值改大。缺陷特征評判方法缺陷出現(xiàn)的位置、出現(xiàn)的連續(xù)性、出現(xiàn)的時(shí)間范圍和出現(xiàn)的取向等是多種多樣的，對超聲波的反射波高幅度也是不一樣的，是與生產(chǎn)工藝、檢測設(shè)備有一定相關(guān)聯(lián)系的。采用的A型脈沖反射式超聲波檢測只能提供缺陷回波的時(shí)間和幅度兩方面信息，根據(jù)缺陷回波出現(xiàn)的形狀、大小、密集程度等缺陷特征和底波情況可進(jìn)行缺陷特征的平面狀缺陷、點(diǎn)狀缺陷、密集狀缺陷、條狀缺陷相關(guān)估評判。平面狀缺陷在焊縫兩側(cè)縱、橫兩個(gè)不同方向上進(jìn)行檢測，其缺陷回波的高度顯著不同且呈不規(guī)則變化，底波高度無明顯變化。當(dāng)缺陷回波很強(qiáng)、底波消失時(shí)可認(rèn)為是大面積缺陷。在垂直于缺陷方向檢測均顯示單個(gè)鋸齒形回波、缺陷回波較高、且波形明顯尖銳陡峭，探頭移動時(shí)回波幅度隨機(jī)起伏較大（波幅差＞±6dB）;在平行于缺陷方向檢測，缺陷回波較低，甚至無缺陷回波;在傾斜于缺陷方向檢測顯示鐘形脈沖包絡(luò)，該鐘形脈沖包絡(luò)中有一系列連續(xù)信號，通常表現(xiàn)為位置多變（但變化不大）的強(qiáng)烈多尖峰狀，并出現(xiàn)很多小波峰，探頭移動時(shí)，每個(gè)小波峰在脈沖包絡(luò)中移動，波幅由零逐漸升到最大值，然后又下降到零，信號幅度隨機(jī)起伏（＞±6dB）。根據(jù)縱、橫方向上的缺陷回波的高度不同、且呈不規(guī)則變化特征可估評判為是平面狀缺陷。常見的平面狀缺陷有裂紋、面狀未溶合、面狀未焊透等缺陷，這種缺陷有長度和明顯的自身高度，表面既有光滑的，也有粗糙的。242點(diǎn)狀缺陷在焊縫兩側(cè)縱、橫兩個(gè)不同方向上進(jìn)行檢測，其缺陷回波當(dāng)量較小、并不一定很高，缺陷指示長度ALWt（t為壁厚），高度無明顯變化、底波高度也無明顯變化，當(dāng)缺陷波與底波共存時(shí)，可認(rèn)為是點(diǎn)狀缺陷或面積較小尺寸的其他缺陷，缺陷回波顯示一個(gè)光圓波（尖銳回波），這是小于聲場直徑的點(diǎn)狀缺陷的波形特征，并且隨管體的移動、缺陷回波的起伏變化很大且迅速。保持聲程距離不變，根據(jù)縱、橫方向上的缺陷回波的高度無明顯變化、且顯示一個(gè)光圓波的特征可估評判為是點(diǎn)狀缺陷。常見的點(diǎn)狀缺陷有氣孔、小夾渣等小缺陷，這種缺陷大多呈球形的體積型缺陷，也有不規(guī)則形狀的，屬于小的體積性缺陷，可出現(xiàn)在焊縫中不同位置。密集狀缺陷在焊縫兩側(cè)縱、橫兩個(gè)不同方向上進(jìn)行檢測，其缺陷回波出現(xiàn)在不同位置、顯示次序呈不規(guī)則，每個(gè)單獨(dú)的回波信號顯示單個(gè)尖銳回波、而底波消失或高度降低。探頭移動在不同位置檢測時(shí)，回波信號顯示一群密集缺陷回波，缺陷波密集互相彼連、高低不同，反射信號此起彼伏、忽高忽低，假若可分辨，則每一個(gè)單獨(dú)回波信號均顯示點(diǎn)狀缺陷的特征。根據(jù)縱、橫方向上的缺陷回波的位置和顯示次序呈不規(guī)則、連續(xù)發(fā)生底波消失或底波幅度降低于50%的特征可估評判為是密集狀缺陷。常見的密集狀缺陷有密集氣孔、再熱裂紋等缺陷，這種缺陷是一群缺陷的集合，每個(gè)小缺陷彼此之間相隔距離很近，無法對每個(gè)小缺陷單獨(dú)定位定量。條狀缺陷在焊縫兩側(cè)縱、橫兩個(gè)不同方向上進(jìn)行檢測，其缺陷回波幅度通常很高且形狀規(guī)則單一、高度大致相同且無明顯變化，在較大范圍內(nèi)，連續(xù)出現(xiàn)缺陷回波。且在同一位置，底波高度也無明顯變化，只要信號不明顯斷開較大距離，缺陷基本連續(xù)，可測缺陷指示長度AL。缺陷回波峰值平穩(wěn)地由零升到峰值，并保持一段平直部分，然