薄钢板对接焊缝超声波检测探头的选择

Release date:2021-02-23
导读

在云南,随着小型电站的不断开发与兴建,约8mm厚度的薄钢板在压力钢管中应用较多。

众所周知,对接焊缝的管壁越薄、焊缝盖面的宽度相对越宽(埋弧自动焊焊缝盖面宽度为22mm,背缝宽度为20mm),超声波检测的困难就越大,所以选择探头K值和前沿距离L值很重要。

K值是斜探头主声束在被检工件中折射角的正切值;探头前沿距离L值是入射点至探头前端的距离。

在8mm厚度钢板的对接焊缝超声波检测时一般将仪器调试为水平1:1扫描,并采用单面双侧单 只探头检验,使一、二次声程能扫查到焊缝整个截面。

例如:5Z8×12K3.0探头的前沿距离L=10mm,检测8mm厚钢板对接焊缝,当焊缝盖面宽度为22mm时,因探头前沿距离较大,很难满足探伤的要求,所以应在探头K值不变的情况下尽量选择前沿距离较短的探头。

如:5P6×6K3.0,L=4mm的探头方可基本满足检测要求。

1、 一次声程扫查焊缝根部时探头的选择

一般钢板厚度为8mm的对接焊缝坡口型式为V,钝边高度为3mm,间隙为0~1.0mm。

当采用埋弧自动焊焊接时,焊缝盖面的宽度在 22mm左右 。 

由此可知探头选择的条件,当探头的前端与焊缝余高接触且无法再向前移动时,使主声束一次声程能扫查到焊缝宽度中心线距底面3mm的焊缝根部 (如图1),应满足下式的要求:

( T-3)K≥(b/2+L ) (1) 

式中:
T-钢板厚度,mm;
b-检测面焊缝宽度,mm;
L-探头前沿距离,mm。 

当选择5P6×6K3.0,L=4mm探头时,焊缝宽度为22mm,代入(1)式,左式=(8-3)×3=15,右式=(22/2+4)=15;左式=右式 ,满足(1)式要求,说明该型探头,其主声束一次声程能扫查到焊缝根部 。



(图1 8mm厚钢板焊缝根部主声束一次扫查图)

当选择5Z8×12K3.0,L=10mm的探头时,将 T,K,b,L分别代入(1)式的左、右式,左式=15,右式=(22/2+10)=21,则左式小于右式,不满足(1)式要求,说明该型探头的一次声程不适合检测8mm厚的薄钢板对接焊缝。

扫查方式采用单面双侧,检测位置为距底面3 mm的焊缝根部区域,当探头后移时最高反射回波的一次声程水平距离小于24min为缺陷波,大于等于24mm则不判为缺陷波。

2、二次声程扫查焊缝上部时探头的选择

8mm厚钢板对接焊缝,检测面焊缝的宽度b= 22mm;背面焊缝宽度b'=20mm时,探头的选择应满足以下要求:

当探头的前端与焊缝的余高接触探头无法向前移动时,使主声束二次声程能扫查到焊缝宽度中心线距底面3mm的焊缝位置,见图2。 

探头K值和前沿距离同样应满足(1)式。

当(T-3)K<(b/2+L)时,会产生漏检,也就是说探头的K值越小;探头前沿距离L值越大,焊缝截面的漏检区域就越多。



(图2 8mm厚钢板焊缝主声束二次扫查图)

当板厚为8mm的对接焊缝,检测面焊缝宽度为 b=22mm;焊缝背面宽度为b'=20mm,采用二次声程扫查焊缝上部时,由于背缝的余高过渡到与母材边界线的区域为人射点,入射点至焊缝 中心线距离应大于等于b'/2,即主声束二次声程扫查到焊缝宽度中心线距底面 b'/2÷K=3.3mm的焊缝位置,此时存在0.3mm漏检区域。

在焊缝的宽度超宽时,因焊缝的正、背面都存在余高和宽度,即使探头前沿距离为零,由于焊缝宽度和余高的存在就会有一定的死区(检测不到位置)。

扫查方式采用单面双侧,检测区域为距上表面 8-3.3mm的焊缝区域,当探头后移时,最高反射回波的二次声程的水平距离大于(8+3.3)K或小于2X8均为缺陷波。大于2X8K则不判为缺陷 波。

3、结论

1)在实际超声波检测中,必须实际测量焊缝母材的厚度T,检测面焊缝宽度b,背面焊缝宽度 b',探头前沿距离L值和探头K值,并根据公式进行计算后正确选择探头 。 

2)当两只或多只探头同时满足计算要求时,应尽量选择声程值较小的探头。 

3)当选择基本符合计算值要求的探头时,采用 单面双侧检测,应尽量选择适合的探头达到漏检最少。

4)根据探伤标准的要求,选择探头频率和晶片 尺寸的大小。

注意:文中若涉及标准均可能存在失效,因此本文仅做学习参考,若有错误,请留言指正,也希望这些知识点可以帮到你!
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