专利名称：堆焊钢管母材侧超声探伤方法
技术领域：
本发明涉及一种堆焊钢管母材侧超声探伤方法，属于无损检测技术领域。
背景技术：
为了在控制成本的前提下，增强管道抗腐蚀能力，防止氢浸蚀和腐蚀，要求在管道的内表面堆焊一层不同于母体的材料，即堆焊层。堆焊材料一般为不锈钢或镍基合金等，对于其质量控制，一般是用渗透探伤检查表面质量状况，用超声波探伤检查内部质量状况。堆焊层的缺陷按出现的部位可分为四类①表面缺陷，包括裂纹、气孔、夹渣等； ②堆焊层内的缺陷，一般为夹渣和未熔合；③堆焊层与母材的未结合；④堆焊层下的再热裂纹。堆焊层超声波探伤一般在准焊层侧进行，用双晶直探头检测堆焊层内的缺陷以及堆焊层与母材的结合是否良好，用双晶纵波斜探头检测堆焊层下的再热裂纹。当要求在管径为0168和0219的12米长的碳钢管内壁堆焊一层奥氏体不锈钢材料，焊材牌号为316L，堆焊层厚度均为3-3. 5mm,堆焊的方法采用GTAW-P-Hotwire (脉冲式热丝钨极氩弧焊)进行内壁防腐蚀堆焊。由于被检测的管子很长，显然从堆焊层侧探伤是不可行的。
发明内容
本发明的目的是解决被检测的管子很长时，不能从堆焊层侧进行探伤问题，提供一种探伤效率高、定位准、返修方便的堆焊钢管母材侧超声探伤方法。为了达到上述目的，本发明提供了一种堆焊钢管母材侧超声探伤方法，其特征在于，包括管道母材侧单直探头检测和管道母材侧相控阵检测，具体步骤如下管道母材侧单直探头检测采用单直探头，利用平底孔和底面回波来校正时基线，用平底孔校正探测灵敏度，使人工平底孔的回波高达到80%;确认工件扫查灵敏度；通过单直探头对工件进行扫查；管道母材侧相控阵检测先选取相控阵探伤仪，选择探头及曲率楔块；对相控阵探伤仪及探头进行校准，并选用扇形扫描校验试块；采用相控阵检测对工件进行扫查。优选地，所述管道母材侧单直探头检测步骤中的工件扫查灵敏度为当人工平底孔的回波高达到80%时，增益为40dB，然后加6dB，作为工件扫查灵敏度。优选地，所述人工平底孔的回波的最高点范围为(75-85)%。优选地，所述的单直探头上的晶片尺寸为014-02Omim优选地，所述楔块的曲率与堆焊钢管的曲率吻合。优选地，所述管道母材侧相控阵检测步骤中校验试块具体包括以下步骤先确认横孔的最高回波，调到80%，然后探头入射角度调到35° -70°，进入扇形扫描界面，进行探伤。本发明在对钢管不锈钢堆焊层的实际操作中，使用相控阵检测的方法，探伤效率高、发现缺陷的能力好、对缺陷的定位准、返修方便。本发明实用性和准确性强，保证管道堆焊层的质量。
具体实施例方式为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，作详细说明如下。实施例I本发明为一种堆焊钢管母材侧超声探伤方法，包括管道母材侧单直探头检测和管道母材侧相控阵检测，具体步骤如下管道母材侧单直探头检测:针对产品，选用2. 5MHZ 014mm的单直探头，采用试块法。利用04平底孔和底面回波来校正时基线，用平底孔校正探测灵敏度，使缺陷回波(人工平底孔)达到80%。确认工件扫查灵敏度，即当人工平底孔的回波高达到80%时，增益为40dB，然后加6dB，作为工件扫查灵敏度；通过单直探头对工件进行扫查； 注意I)探头晶片尺寸不宜过大，其范围为0l4-02Omm,因为管子有曲面，以免影响耦合。2)耦合剂选用稠一点的，确保单直探头与管子有效耦合。3)找准人工平底孔的回波最高点，使之达到范围为(75-85)%。4)扫查速度不宜过快，避免漏检。管道母材侧相控阵检测采用ISONIC 2010-UPA相控阵探伤仪，选用4MHz_32探头和0168和0219的曲率楔块，采用试块法。对相控阵探伤仪及探头进行校准，并选用扇形扫描校验试块；采用相控阵检测对工件进行扫查。注意I)选择与钢管曲率吻合的楔块，以确保耦合。2)试块校准中，先确认横孔的最高回波，调到80%，然后探头入射角度调到35° -70°，进入扇形扫描界面，进行探伤。3)探头移动速度不宜过快，移动时要平稳，确保探头与管子耦合。探伤方法和探头的选择，应以能有效地探出不锈钢堆焊层内各种缺陷为准，一般选用直探头来探测不锈钢堆焊层内的缺陷及堆焊层与母材的未结合；用纵波斜探头来探测堆焊层下的再热裂纹(本发明用相控阵系统代替斜探头检测方法)。采用脉冲反射式超声波探伤仪(CTS-22型)，单直探头的频率为2. 5MHz，晶片尺寸为20mm ； ISONIC 2010-UPA相控阵探伤仪，采用4MHz-32探头和0168和0219的曲率楔块。校验可采用试块法或底波法(I)试块法试块的材料、堆焊工艺、母材厚度以及堆焊层厚度均应与工件相同。校验时，先使用深度范围旋钮和水平旋钮把母材厚度这段声称移出示波屏。直探头检测时,利用04mm平底孔和底面回波来校正时基线,用平底孔校正探测灵敏度。超声相控阵技术检测时，则利用交界面处的横孔(熔合线处)横孔来校正仪器及扫查灵敏度。(2)底波法与试块法相同，首先把母材厚度这段声称移出示波屏，然后利用母材与堆焊层的结合面和底面的反射波校正时基线，用底面(大平底)来校正探测灵敏度。碳钢管不锈钢堆焊层超声探测方法比较及确认
为了保证探测的 有效性，把一段焊后短管刨开，做了一些对比试验。一是母材侧探伤与堆焊层侧探伤的一致性，即堆焊层侧探测到的缺陷从母材侧是否能探出；二是对这两种方法探测到的缺陷当量进行比较，探测结果如下。直探头探测校验采用试块法，探测灵敏度为04mm-6dB。结果表明，从母材侧和堆焊层侧探伤结果基本一致，从当量上比较，母材侧探出的缺陷当量比从堆焊层侧探伤记过要大一点。因为，两种探伤所用探头形式不一样。堆焊层侧探伤属于近表面探伤，采用的是双晶直探头，它有聚焦作用，而母材侧探伤使用的是单晶直探头，由于声程较大，声束扩散明显，所以她们在探测区声场分布面积是不相同的，双晶探头要比单晶探头小，因而它们从人工反射体上接收到的回波强度也不一样。缺陷较小时，双晶探头比较接近单直探头平底孔的反射规律；缺陷较大时，反射回波差明显要比单直探头小。由于两种探伤方法对探伤结果的一致性，因此，在碳钢管不锈钢堆焊层的超声探伤中选用单直探头从母材侧进行检测。斜探头检测纵波双晶斜探头-2. 5MHz Kl晶片尺寸为9*12mm。斜探头的探测灵敏度采用0l.6mm*4Oram的横孔。探测结果是从母材侧和堆焊层侧探伤均没有发现缺陷。因为斜探头主要是探测堆焊层下的再热裂纹，而这类裂纹多出现在堆焊层下的母材中，一般成群出现，位于焊带之间凹槽周围IOmm的区域。裂纹方向垂直于表面且垂直于堆焊法向，裂纹长度< 10mm，深度为堆焊层下1-2. 5mm。从堆焊层侧使用频率2MHz，折射角70°的双晶纵波斜探头能有效的检出此类裂纹。而随着材料和焊接工艺的改进，这种裂纹已基本消除。由于管道无法采用从堆焊层侧用纵波双晶斜探头进行检测，为了确保堆焊层的质量，因此采用了相控阵检测技术。结论I)母材侧探伤适用于管道这种形状简单的工件。2)母材侧探伤适用于直探头对堆焊层检测；而纵波斜探头的适用性不明显。3)母材与堆焊层结合面的反射信号会影响探测，这是因为母材和堆焊层的声阻抗不同，在他们界面上会有反射信号，一般来说，反射信号比较小，但随着母材厚度的增加，界面反射信号随着增大。因此母材侧探伤适用于壁厚较薄的工件。4)母材侧探伤对缺陷定位的准确度没有从堆焊层侧探伤精准，但对于壁厚较薄的工件定位误差不是很大。5)由于管道无法采用从堆焊层侧用纵波双晶斜探头进行检测，因此用ISONIC2010-UPA相控阵探伤仪，采用4MHZ-32探头和0168和0219的曲率楔块，对管道不锈钢堆焊层进行了探测。
权利要求
1.一种堆焊钢管母材侧超声探伤方法，其特征在于，包括管道母材侧单直探头检测和管道母材侧相控阵检测，具体步骤如下 管道母材侧单直探头检测采用单直探头，利用平底孔和底面回波来校正时基线，用平底孔校正探测灵敏度，使人工平底孔的回波高达到80%;确认工件扫查灵敏度；通过单直探头对工件进行扫查； 管道母材侧相控阵检测先选取相控阵探伤仪，选择探头及曲率楔块；对相控阵探伤仪及探头进行校准，并选用扇形扫描校验试块；采用相控阵检测对工件进行扫查。
2.如权利要求I所述的一种堆焊钢管母材侧超声探伤方法，其特征在于，所述管道母材侧单直探头检测步骤中的工件扫查灵敏度为当人工平底孔的回波高达到80%时，增益为40dB，然后加6dB，作为工件扫查灵敏度。
3.如权利要求2所述的一种堆焊钢管母材侧超声探伤方法，其特征在于，所述人工平底孔的回波的最高点范围为(75-85)%。
4.如权利要求I所述的一种堆焊钢管母材侧超声探伤方法，其特征在于，所述的单直探头上的晶片尺寸为014-020國。
5.如权利要求I所述的一种堆焊钢管母材侧超声探伤方法，其特征在于，所述楔块的曲率与堆焊钢管的曲率吻合。
6.如权利要求I所述的一种堆焊钢管母材侧超声探伤方法，其特征在于，所述管道母材侧相控阵检测步骤中校验试块具体包括以下步骤先确认横孔的最高回波，调到80%，然后探头入射角度调到35° -70°，进入扇形扫描界面，进行探伤。
全文摘要
本发明公开了一种堆焊钢管母材侧超声探伤方法，其特征在于，包括管道母材侧单直探头检测和管道母材侧相控阵检测，具体步骤如下管道母材侧单直探头检测采用单直探头，利用平底孔和底面回波来校正时基线，用平底孔校正探测灵敏度，使人工平底孔的回波高达到80％；确认工件扫查灵敏度；通过单直探头对工件进行扫查；管道母材侧相控阵检测先选取相控阵探伤仪，选择探头及曲率楔块；对相控阵探伤仪及探头进行校准，并选用扇形扫描校验试块；采用相控阵检测对工件进行扫查。本发明具有探伤效率高、定位准、返修方便等特点。
文档编号G01N29/04GK102967654SQ201210405988
公开日2013年3月13日 申请日期2012年10月22日 优先权日2012年10月22日
发明者刘年俊, 陈仲华, 张政, 罗伟松, 陈欣, 刘明龙, 王伟国 申请人:上海锐迈重工有限公司, 上海锐迈五金有限公司