新技術(shù)TOFD檢測(cè)出現(xiàn)的偽缺陷圖譜解析.doc

TOFD檢測(cè)中的偽缺陷(圖譜)分析楊興斌 曹麥對(duì) 劉雪芳 華電鄭州機(jī)械設(shè)計(jì)研究院有限公司，河南鄭州 450015YANG Xing-bin CAO Mai-dui LIU Xue-fangHuadian Zhengzhou Mechanical Design Institute Co., Ltd. 450015摘要：隨著焊縫質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的飛速發(fā)展，結(jié)合焊接時(shí)的實(shí)際工況，對(duì)新技術(shù)新設(shè)備檢測(cè)結(jié)果值得深入分析。通過大量TOFD1檢測(cè)案例研究，發(fā)現(xiàn)幾種具有共性的偽缺陷圖譜，且非常容易引起誤判，經(jīng)過對(duì)工況條件、結(jié)構(gòu)應(yīng)力以及現(xiàn)場(chǎng)材料的使用等進(jìn)行分析，結(jié)合其他檢測(cè)方法和實(shí)際解剖驗(yàn)證，通過對(duì)比分析得出該圖譜特征、產(chǎn)生原因及如何防止誤判。Abstract: With the weld quality detection technology develop rapidly, combined with the actual working conditions, the test results of new technologies and equipment are worthy of further analysis. By the large number of TOFD 1 detected cases studied, found several common pseudo-defect map, and very easily lead to miscarriage of justice, after analysis of working conditions, structural stress, as well as on-site materials use, in combination with other detection methods and actual anatomic validation on comparative analysis of the spectra characteristics, causes and how to prevent miscarriage of justice.關(guān)鍵詞：TOFD檢測(cè)；偽缺陷圖譜；工況條件；結(jié)構(gòu)應(yīng)力Key Word: TOFD detecting; pseudo-defect map; working condition；structural stress1 概述在我國(guó)的水利水電工程建設(shè)中，金屬結(jié)構(gòu)材料厚度、強(qiáng)度和質(zhì)量要求逐步提高，質(zhì)量、環(huán)保、安全等意識(shí)日益增強(qiáng)，焊縫質(zhì)量的可靠性尤為重要。焊縫質(zhì)量TOFD檢測(cè)技術(shù)在我國(guó)屬于開始應(yīng)用和推廣階段，對(duì)其檢測(cè)結(jié)果的判定需要探究。筆者在工程應(yīng)用的實(shí)踐中，通過大量TOFD檢測(cè)2結(jié)果圖譜分析，發(fā)現(xiàn)一種規(guī)律性的偽缺陷圖譜。通過研究該類圖譜的共性以及產(chǎn)生的原因，發(fā)現(xiàn)識(shí)別和判定該類圖譜的方法，降低了TOFD檢測(cè)結(jié)果地誤判。2 TOFD檢測(cè)圖譜說明使用TOFD檢測(cè)儀器Omniscan16/128檢測(cè)時(shí)，采用A-B兩種掃描模式，掃查到的檢測(cè)圖譜包含了A型顯示和B型顯示。A型顯示中有直通波(表面下的爬波)、背面反射波、變型波2、缺陷回波（反射或衍射波），當(dāng)然要是上表面或下表面有開口缺陷時(shí)，一般情況下直通波或背面反射波全部消失或者局部中斷消失。B型顯示一般包含上表面黑白條紋（對(duì)應(yīng)A掃描中的直通波)、背面黑白條紋（對(duì)應(yīng)A掃描中的背面反射波）、變型波黑白條紋2、缺陷黑白條紋（對(duì)應(yīng)A掃描中缺陷回波），同樣要是A掃描中的直通波或背面反射波全部消失或者局部中斷消失，那么B掃描中對(duì)應(yīng)的上表面黑白條紋或背面黑白條紋全部消失或者局部中斷消失。當(dāng)焊縫中沒有缺陷時(shí)A型顯示沒有缺陷回波，也沒有B型顯示對(duì)應(yīng)的缺陷黑白條紋。2.1 正常的TOFD檢測(cè)圖譜顯示如下：圖1. 無焊接缺陷的TOFD圖譜顯示直通波B型顯示A型顯示焊縫上表面焊縫背面變型波條紋背面反射波變型波2.2 異常的TOFD檢測(cè)圖譜顯示如下：圖2. 有焊接缺陷的TOFD圖譜顯示裂紋兩尖端直通波A型顯示焊縫上表面B型顯示焊縫背面變型波條紋裂紋缺陷背面反射波變型波該儀器TOFD圖譜上半部分是A型顯示（A掃描），下半部分是B型顯示（B掃描），以下圖譜中直通波、背面反射波、變型波、焊縫上表面、焊縫背面、變型波條紋顯示部位同上。3 工程實(shí)踐工程中使用的TOFD檢測(cè)儀器是Omniscan16/128，在眾多圖譜對(duì)比中發(fā)現(xiàn)一種具有規(guī)律性的圖譜，這種圖譜經(jīng)過反復(fù)鑒別發(fā)現(xiàn)該圖譜偽缺陷圖譜，偽缺陷圖譜雖然出現(xiàn)的幾率比較低，但很容易引起誤判。下面舉幾例說明偽缺陷圖譜。（1） 某廠房橋機(jī)主梁蓋板對(duì)接焊縫檢測(cè)圖3. 焊接材料引起的偽缺陷TOFD圖譜顯示焊縫背面變型波條紋直通波偽缺陷回波焊縫上表面背面回波偽缺陷黑白條紋a材料規(guī)格：Q345B/30mm，坡口形式：X型坡口，焊接方法：埋弧自動(dòng)焊b掃查方式：非平行掃查，探頭規(guī)格：5MHz6mm，楔塊角度60c探頭間距（PCS）：70mm，定位方式：編碼器定位（2） 某廠房橋機(jī)主梁腹板對(duì)接焊縫檢測(cè)圖4. 結(jié)構(gòu)應(yīng)力、焊接電流過大引起的偽缺陷TOFD圖譜顯示變型波條紋焊縫背面?zhèn)稳毕輻l紋焊縫上表面變型波背面回波偽缺陷回波直通波a材料規(guī)格：Q345B/14mm，坡口形式：I型坡口，焊接方法：埋弧自動(dòng)焊b掃查方式：非平行掃查，探頭規(guī)格：5MHz6mm，楔塊角度60c探頭間距（PCS）：32mm，定位方式：編碼器定位（3） 某水電站蝸殼縱焊縫檢測(cè)圖5. 拼裝間隙過大堆焊引起的偽缺陷TOFD圖譜顯示變型波條紋偽缺陷條紋焊縫上表面背面回波偽缺陷回波直通波a材料規(guī)格：ADB610D /45mm，坡口形式：X型坡口，焊接方法：焊條電弧焊b掃查方式：非平行掃查，探頭規(guī)格：5MHz6mm，楔塊角度60c探頭間距（PCS）：103mm，定位方式：編碼器定位（4） 某水電站蝸殼碟形邊焊縫檢測(cè)圖6. 焊接缺陷4次返修引起的偽缺陷TOFD圖譜顯示變型波條紋焊縫背面?zhèn)稳毕輻l紋焊縫上表面變型波偽缺陷回波背面回波直通波a材料規(guī)格：WDB620 /34mm，坡口形式：X型坡口，焊接方法：焊條電弧焊b掃查方式：非平行掃查，探頭規(guī)格：5MHz6mm，楔塊角度60c探頭間距（PCS）：78mm，定位方式：編碼器定位4 TOFD檢測(cè)圖譜比較與解剖結(jié)果在實(shí)踐中分析比較了大量的TOFD檢測(cè)圖譜，對(duì)圖譜中超標(biāo)缺陷的部位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)解剖。發(fā)現(xiàn)其中有14幅圖譜存在共性，圖譜中的缺陷特征非常相似。這14幅圖譜在解剖前，對(duì)每張圖譜存在缺陷的地方做過仔細(xì)的超聲波檢測(cè)3，未發(fā)現(xiàn)任何缺陷回波信號(hào)，符合GB/T11345-89標(biāo)準(zhǔn)的B級(jí)要求，并對(duì)焊縫兩側(cè)母材進(jìn)行了超聲波檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)任何缺陷。并且審查了那些“缺陷” 部位對(duì)應(yīng)的X射線探傷底片，未發(fā)現(xiàn)缺陷影像。對(duì)這14幅圖譜存在超標(biāo)缺陷的地方，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)解剖未發(fā)現(xiàn)缺陷。5 偽缺陷圖譜的特征（1）檢測(cè)時(shí)出現(xiàn)偽缺陷圖譜與焊縫母材的厚度及材料無關(guān)。（2）該圖譜偽缺陷非常明顯，幾乎整張圖譜存在這種缺陷顯示，偽缺陷有一定高度且平直明亮，圖譜顯示非常清晰的黑白條紋。（3）該圖譜中的缺陷顯示在焊縫解剖過程中未發(fā)現(xiàn)任何缺陷。返修后用其他檢測(cè)方法檢驗(yàn)，在沒有發(fā)現(xiàn)任何焊接缺陷的情況下，用TOFD檢測(cè)復(fù)驗(yàn)，仍然出現(xiàn)與原圖譜相同顯示的偽缺陷圖譜。6 偽缺陷圖譜的形成原因（1）由于焊接材料使用不當(dāng)，在TOFD檢測(cè)時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生偽缺陷圖譜。（2）部件現(xiàn)場(chǎng)拼接時(shí)焊縫間隙過大，焊接前在局部堆焊，特別是使用大電流堆焊，引起局部晶粒粗大。由于TOFD檢測(cè)使用的是衍射波，波長(zhǎng)短檢測(cè)靈敏度高，所以檢測(cè)時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生偽缺陷圖譜。（3）在焊接過程中對(duì)某一部位經(jīng)過多次返修，引起局部晶粒粗大，TOFD檢測(cè)時(shí)噪聲增大，從而可能產(chǎn)生偽缺陷圖譜。（4）偽缺陷圖譜多發(fā)生在應(yīng)力較為集中的部位，部件安裝時(shí)由于強(qiáng)制結(jié)構(gòu)應(yīng)力過大加上焊接應(yīng)力，引起晶粒取向發(fā)生變化，使得TOFD檢測(cè)時(shí)的衍射波發(fā)生變化，從而可能產(chǎn)生偽缺陷圖譜。（5）綜合上述的情形都有可能同時(shí)引起晶粒發(fā)生變化，然而超聲噪聲通常來自晶粒反射，晶粒反射限制了實(shí)際能使用的頻率4，從而可能產(chǎn)生偽缺陷圖譜。7 結(jié)果為了方便快捷有效的解決現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)出現(xiàn)的偽缺陷圖譜疑問，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比解剖和分析發(fā)現(xiàn)，該類偽缺陷圖譜可以通過以下方式有效判定。（1）遇到這種圖譜時(shí)，首先采用A型脈沖反射法超聲波檢測(cè)，使用直探頭檢測(cè)焊縫兩側(cè)板材，如果焊縫兩側(cè)板材符合板材標(biāo)準(zhǔn)要求，可初步認(rèn)定為偽缺陷圖譜。（2）遇到這種圖譜時(shí)，觀察圖譜中的缺陷是否明亮平直有一定的高度，而且?guī)缀醮嬖谟谡鶊D譜中。缺陷不是衍射波形成的影像，而是反射波形成的影像，該類缺陷的特征和規(guī)律較強(qiáng)，據(jù)此可以初步判斷可能是偽缺陷圖譜。（3）遇到這種圖譜時(shí)，采用A型脈沖反射法超聲波檢測(cè)驗(yàn)證，使用兩種以上角度的橫波斜探頭，并在原有檢測(cè)靈敏度的基礎(chǔ)上提高12dB作為掃查靈敏度。在圖譜中的缺陷位置做雙面雙側(cè)超聲波檢測(cè)，如果未發(fā)現(xiàn)缺陷回波，說明該圖譜中的缺陷是偽缺陷圖譜顯示。（4）采用相控陣檢測(cè)法，在圖譜中的缺陷位置做雙面雙側(cè)掃查，如果在此位置未發(fā)現(xiàn)缺陷，則該部位合格，TOFD缺陷圖譜為偽缺陷圖譜。（5）如果還有疑問，可對(duì)該圖譜中最嚴(yán)重的部分做少許解剖驗(yàn)證，如未發(fā)現(xiàn)缺陷則說明該圖譜中的缺陷為偽缺陷顯示。8 結(jié)論在TOFD檢測(cè)中會(huì)出現(xiàn)一種偽缺陷圖譜容易引起誤判，經(jīng)解剖、對(duì)比、分析和驗(yàn)證研究，得出此類圖譜的特征、產(chǎn)生原因及判定方法，可以防止誤判，從而大大提高TOFD檢測(cè)因?yàn)槿藶樵蛴绊懡Y(jié)果的準(zhǔn)確性和客觀性。參考文獻(xiàn)：1 CEN/TS 14751-2004焊接衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)在焊接檢驗(yàn)中的使用.2 DL/T330-2010水電水利工程金屬結(jié)構(gòu)及設(shè)備焊接接頭衍射時(shí)差法超聲波檢測(cè).北京：中國(guó)電力出版社，2011.3全國(guó)鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).承壓設(shè)備無損檢測(cè).北京：新華出版社，2005.4 ASME鍋爐及壓力容器委員會(huì)無損檢測(cè)分委會(huì)編著.ASME鍋爐及壓力容器