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串列式超聲檢測的應(yīng)用
在深水海洋石油平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)中，中厚板的雙面焊T型以及中厚板K型和單邊V型坡口焊接接頭容易出現(xiàn)根部的未焊透、未融合、裂紋等垂直于檢測面的危害性面狀缺陷。用單一斜探頭不易發(fā)現(xiàn)此類缺陷,容易漏檢，尤其是用角度較小的探頭檢測時(shí)。由于串列式超聲波檢測對(duì)垂直性面狀缺陷檢測效果好，對(duì)深水海洋石油平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)中厚板的雙面焊T型焊接接頭進(jìn)行了串列式超聲檢測，結(jié)果表明，該方法可作為常規(guī)超聲檢測的一種輔助型檢測方法，下面我們通過實(shí)例來給大家詳細(xì)說明一下。
在某海工項(xiàng)目中，用常規(guī)的超聲檢測工藝，對(duì)５０mm厚的環(huán)板結(jié)構(gòu)T型焊縫進(jìn)行超聲檢測。使用型號(hào)為５Z８×１２A７０的斜探頭進(jìn)行檢測，前沿為１３mm，發(fā)現(xiàn)深度h＝２４．５mm，水平S＝５５mm處有一個(gè)很高的疑似缺陷的回波,其檢測原理示意如下圖所示：
為了更好的驗(yàn)證此缺陷我們用４５°，６０°角度分別進(jìn)行檢測，未發(fā)現(xiàn)反射回波。而７０°探頭也僅能發(fā)現(xiàn)局部缺陷反射回波，分析得出，熔合線處未熔合缺陷面積比較大，屬于大型面狀缺陷，且垂直于檢測面，用４５°和６０°探頭產(chǎn)生的波束與缺陷的夾角相對(duì)較小，單斜探頭接收到的反射回波能量較小，而７０°探頭與缺陷平面的夾角相對(duì)較大，同時(shí)未熔合缺陷不可能都是面狀規(guī)則的，且探頭有一定的擴(kuò)散角，在缺陷局部呈現(xiàn)出較高的反射回波信號(hào)。
對(duì)于這種情況我們可以選擇串列式超聲檢測，它是將兩個(gè)探頭一前一后，以串列基準(zhǔn)線等間隔地移動(dòng)掃查，兩探頭以相同的方向放置在焊縫一側(cè)的表面上，一個(gè)探頭發(fā)射超聲波，另一個(gè)探頭接收超聲波。串列式超聲檢測原理示意如下圖所示 當(dāng)發(fā)現(xiàn)垂直于檢測面的缺陷時(shí)，超聲波經(jīng)缺陷反射至底面,再由底面反射至接收探頭，從而接收到缺陷反射信號(hào)。
串列式掃查存在上下檢測“盲區(qū)”，看下面的圖，當(dāng)兩探頭B１和B２緊靠在一起時(shí)，由于探頭前沿僅能發(fā)現(xiàn)根部以上的垂直型缺陷，不能*檢測到根部缺陷。當(dāng)兩探頭反方向等距離移動(dòng)時(shí)，直至A１探頭到達(dá)焊縫余高，探頭將不能繼續(xù)移動(dòng)，只能掃查到工件表面以下的垂直性面狀缺陷。采用橫波入射，入射角在３０°或６０°附近時(shí),端角反射率。因此,串列式掃查通常采用２個(gè)４５°，頻率相同，且探頭的聲速偏離角不大于２°的單斜探頭。
關(guān)于設(shè)備的調(diào)校，時(shí)基線掃描比例應(yīng)按單斜探頭的方法調(diào)節(jié)，大探測比例應(yīng)大于１倍跨距聲程。靈敏度調(diào)節(jié)以直徑為６mm的平底孔作為基準(zhǔn)反射體，靈敏度調(diào)節(jié)方法具體參見標(biāo)準(zhǔn)GB/T２９７１２－２０１３《焊縫無損檢測 超聲檢測 驗(yàn)收等級(jí)》。
缺陷位置的確定，看串列式掃查的缺陷定位原理示意圖。采用串列式掃查時(shí),位于焊縫中任何深度缺陷的反射波均在示波屏同一位置顯示,這時(shí)缺陷水平距離和深度分別如下面兩公式：
l＝T∗K－L/２
H＝T－L/(２K)
式中：
l為水平距離；
H為深度；
T為工件厚度；
K為探頭K值(折射角度的正切值)；
L為兩探頭入射點(diǎn)間的距離。
串列式掃查的缺陷定位原理示意圖
簡易串列式掃查工裝夾具外觀
我們來驗(yàn)證上面的缺陷情況，用兩個(gè)５Z１０×１０A４５ 型號(hào)斜探頭和一塊厚５０.8mm的試塊，模擬現(xiàn)場厚度為５０mm的環(huán)板根部未熔合垂直性面狀缺陷的串列式超聲檢測，其檢測原理示意如下圖所示。
顯示有較高的缺陷回波,且波形清晰穩(wěn)定，通過現(xiàn)場返修，驗(yàn)證了該缺陷為熔合線處的未熔合缺陷。
由此可知，雖然串列式超聲檢測有檢測盲區(qū)，且工裝夾具操作不便，但其能有效發(fā)現(xiàn)垂直性面狀缺陷，解決了單斜探頭對(duì)該類缺陷檢出率低的問題，可作為常規(guī)超聲檢測的輔助檢測方法。尤其對(duì)中厚板T型焊接接頭以及中厚板K型和單邊V坡口熔合線附近的缺陷采用串列式掃查配合單斜探頭的超聲檢測，可有效地提高缺陷檢出率,提高海洋石油工程鋼結(jié)構(gòu)的品質(zhì)。