焊管焊縫超聲波檢測(cè)時(shí)掃描線 1∶1調(diào)試方法

曹 明，汪 超，范 鋒，崔 強(qiáng)，呂育棟

（1.南京市鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究院，江蘇 南京 210002；2.渤海裝備南京巨龍鋼管公司，江蘇 南京 210008；3.渤海裝備巨龍鋼管公司，河北 青縣 062658）

傳統(tǒng)的掃查線調(diào)試方法是根據(jù)工件厚度采用水平調(diào)試法和垂直調(diào)試法調(diào)整掃查比例（一般工件厚度T ∧20mm，采用水平1∶1法調(diào)試掃描線，此時(shí)的“深度范圍”旋鈕置于50 mm處；工件厚度T≥20 mm，采用深度1∶1法調(diào)試掃描線，此時(shí)的“深度范圍”旋鈕置于250 mm處），利用標(biāo)準(zhǔn)試塊進(jìn)行掃描線調(diào)試。這種傳統(tǒng)的調(diào)試方法在焊管焊縫檢測(cè)中存在以下不足：①由于鋼管檢測(cè)執(zhí)行的是API管線鋼管規(guī)范，而API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用N5刻槽或Φ1.6 mm豎通孔對(duì)比試塊評(píng)定缺陷［1］，因此利用標(biāo)準(zhǔn)試塊來進(jìn)行掃描線調(diào)試無形中增加了超聲波檢測(cè)人員的工作量；②由于鋼管本身存在一定曲率，利用標(biāo)準(zhǔn)試塊來調(diào)試和檢測(cè)工件存在很大的曲率差異，如果不進(jìn)行曲率調(diào)整，將對(duì)缺陷的定位、定量不準(zhǔn)確，存在很大偏差。而利用人工試塊進(jìn)行調(diào)試（新的調(diào)試方法）避免了以上不足，以下對(duì)新舊兩種調(diào)試方法進(jìn)行介紹。

1 傳統(tǒng)的掃描線水平1∶1調(diào)試方法

先將探傷儀器上的“深度范圍”旋鈕置于50mm處，用“脈沖移位”旋鈕把始波對(duì)準(zhǔn)0格處。

1.1 方法1

此方法是在試塊上直接找孔的最高反射回波［2］。

（1）在CSK-ⅢA試塊上（圖1），將探頭置于CSK-ⅢA試塊的h20橫孔上前后移動(dòng)（靠R10圓弧側(cè)），并保持與試塊側(cè)面平行，找出顯示屏上h20橫孔反射波最高點(diǎn)F20后，探頭不能移動(dòng)，用尺量出距離L，則孔深h20處的水平距離L20=L-40+l，其中l(wèi)代表的是探頭的前沿距離。此時(shí)用“深度微調(diào)”旋鈕進(jìn)行調(diào)試，將F20反射波的前沿對(duì)準(zhǔn)掃描線刻度L20格處。

（2）將探頭置于h40橫孔上前后移動(dòng)（靠R10圓弧側(cè)），并保持與試塊側(cè)面平行，在顯示屏上找出h40橫孔反射波最高點(diǎn)F40后，探頭不能移動(dòng)，用尺量出距離L，則孔深h40處的水平距離L40=L-40+l。觀察F40反射波前沿位置與L40格相差值Δx（圖2），此時(shí)先用“深度微調(diào)”旋鈕進(jìn)行調(diào)試，將F40反射波的前沿進(jìn)行擴(kuò)展或壓縮，移到掃描線刻度L40格處后再移Δx（即2Δx），再用“脈沖移位”旋鈕進(jìn)行調(diào)試，將F40的反射波前沿對(duì)準(zhǔn)掃描線刻度L40格處。

（3）將CSK-ⅢA試塊翻身，分別探測(cè)孔深h10、h30，確認(rèn)最高反射波F10、F30的前沿是否分別對(duì)準(zhǔn)顯示屏的掃描線刻度h10、h30格處。

如果F10、F30的最高反射波前沿不在顯示屏的水平刻度L10、L30格處，則應(yīng)重新調(diào)試水平比例。

圖2 反射波調(diào)試示意

1.2 方法2

此方法是通過預(yù)先計(jì)算水平距離在試塊上尋找孔的最高反射回波，但是要求斜探頭折射角正切值K準(zhǔn)確。

（1）在CSK-ⅢA試塊上，將探頭置于h20橫孔上（靠R10圓弧側(cè)），并保持與試塊側(cè)面平行，計(jì)算水平距離L1=K·h20+40-l，用尺量出L1，使h20橫孔反射波達(dá)最高點(diǎn)F20，用“深度微調(diào)”旋鈕進(jìn)行調(diào)試，將F20反射波的前沿對(duì)準(zhǔn)掃描線刻度L20=K·h20格處。

（2）將探頭置于h40橫孔上（靠R10圓弧側(cè)），并保持與試塊側(cè)面平行，計(jì)算水平距離L2=K·h40+40-l，用尺量出L2，使h40橫孔反射波達(dá)最高點(diǎn)F40，觀察F40反射波前沿位置與L40=K·h40格相差值Δx（圖2），此時(shí)先用“深度微調(diào)”旋鈕調(diào)試，將F40的反射波的前沿進(jìn)行壓縮或擴(kuò)展，移至2Δx處，再用“脈沖移位”旋鈕調(diào)試，將F40的反射波前沿對(duì)準(zhǔn)掃描線刻度L40=K·h20格處。

（3）將CSK-ⅢA試塊翻轉(zhuǎn)，分別探測(cè)孔深h10、h30，用尺分別量出距離 L3=K·h10+40-l、L4=K·h30+40-l，使h10、h30橫孔反射波達(dá)最高點(diǎn)F10、F30，確認(rèn)最高反射波F10、F30的前沿是否分別對(duì)準(zhǔn)掃描線刻度 L10=K·h10、L30=K·h30格處。如果 F10、F30的最高反射波前沿不在顯示屏的掃描線刻度L10、L30格處，則應(yīng)重新調(diào)試水平比例。

1.3 方法3

此方法是利用CSK-ⅠA試塊進(jìn)行調(diào)試［3-7］。

在已知斜探頭K值時(shí)（K值必須是實(shí)測(cè)值），利用CSK-ⅠA試塊進(jìn)行水平1∶1調(diào)試，先計(jì)算R50、R100圓弧所對(duì)應(yīng)的水平距離l50、l100：

將斜探頭對(duì)準(zhǔn)R50、R100圓?。▓D3），并保持與試塊側(cè)面平行，使圓弧反射波F50、F100達(dá)最高波幅，用“深度微調(diào)”和“脈沖移位”旋鈕配合調(diào)試（方法同上），使F50、F100反射波分別對(duì)準(zhǔn)掃描線刻度l50、l100格處。

圖3 CSK-ⅠA試塊及圓弧反射波

2 新的掃描線水平1∶1調(diào)試方法

2.1 方法1

此方法是利用N5刻槽進(jìn)行調(diào)試［8-10］。

利用人工試塊A進(jìn)行水平1∶1調(diào)試。試塊A厚度為17.5mm，上表面刻槽尺寸為17.5mm×5%，探頭型號(hào)為2.5P8×12K2，探頭前沿10mm。

（1）在人工試塊A上（圖4），將探頭置于試塊A的N5中槽的左（右）進(jìn)行前后移動(dòng)，并保持與N5中槽垂直，找出顯示屏上N5中槽下表面反射波最高點(diǎn)F1后，探頭不再移動(dòng)，用尺量出L距離，則試塊下表面N5中槽反射波的水平距離L1=L+10。此時(shí)用“深度微調(diào)”旋鈕進(jìn)行調(diào)試，將F1反射波的前沿對(duì)準(zhǔn)掃描線刻度L1格處。

圖4 人工試塊A示意

（2）將探頭置于試塊A的N5中槽的左（右）進(jìn)行前后移動(dòng)，并保持與N5中槽垂直，找出顯示屏上N5中槽上表面反射波最高點(diǎn)F2后，探頭不能移動(dòng)，用尺量出距離L，則試塊下表面N5中槽反射波的水平距離L2=L+10。觀察F2反射波前沿位置與L2格相差值Δx（圖5），此時(shí)先用“深度微調(diào)”旋鈕進(jìn)行調(diào)試，將F2反射波的前沿進(jìn)行擴(kuò)展或壓縮，移到掃描線刻度L2格處后再移Δx（即2Δx），再用“脈沖移位”旋鈕進(jìn)行調(diào)試，將F2的反射波前沿對(duì)準(zhǔn)掃描線刻度L2格處。

圖5 反射波調(diào)試示意

（3）將探頭置于試塊A的N5邊槽的左（右）進(jìn)行前后移動(dòng)，并保持與N5邊槽垂直，找出顯示屏上N5邊槽上、下表面反射波最高點(diǎn)F3、F4的前沿是否分別對(duì)準(zhǔn)顯示屏的掃描線刻度L3、L4格處。如果F3、F4的最高反射波前沿不在顯示屏的水平刻度L3、L4格處，則應(yīng)重新調(diào)試水平比例。

2.2 方法2

此方法是利用Φ1.6mm豎通孔進(jìn)行調(diào)試。

利用人工試塊B進(jìn)行水平1∶1調(diào)試。試塊B厚度為17.5 mm，試塊上鉆Φ1.6 mm豎通孔，探頭型號(hào)為2.5P8×12K2，探頭前沿10mm。

（1）在人工試塊B上（圖6），將探頭置于試塊B的Φ1.6 mm豎通孔的左（右）進(jìn)行前后移動(dòng)，找出顯示屏上Φ1.6 mm豎通孔下表面反射波最高點(diǎn)F1后，探頭不再移動(dòng)，用尺量出距離L，則試塊下表面N5中槽反射波的水平距離L1=L+10。此時(shí)用“深度微調(diào)”旋鈕進(jìn)行調(diào)試，將F1反射波的前沿對(duì)準(zhǔn)掃描線刻度L1格處。

圖6 人工試塊B示意

（2）將探頭置于試塊B的Φ1.6 mm豎通孔的左（右）位置進(jìn)行前后移動(dòng)，找出顯示屏上Φ1.6mm豎通孔上表面反射波最高點(diǎn)F2后，探頭不再移動(dòng)，用尺量出距離L，則試塊下表面Φ1.6 mm豎通孔反射波的水平距離L2=L+10。觀察F2反射波前沿位置與L2格相差值Δx，此時(shí)先用“深度微調(diào)”旋鈕進(jìn)行調(diào)試，將F2反射波的前沿進(jìn)行擴(kuò)展或壓縮，移到掃描線刻度L2格處后再移Δx（即2Δx），再用“脈沖移位”旋鈕進(jìn)行調(diào)試，將F2的反射波前沿對(duì)準(zhǔn)掃描線刻度L2格處。

（3）將探頭置于試塊A的N5邊槽上進(jìn)行前后移動(dòng)，確認(rèn)顯示屏上N5邊槽上、下表面反射波最高點(diǎn)F3、F4的前沿是否分別對(duì)準(zhǔn)顯示屏的掃描線刻度L3、L4格處。如果F3、F4的最高反射波前沿不在顯示屏的水平刻度L3、L4格處，則應(yīng)重新調(diào)試水平比例。

3 傳統(tǒng)的掃描線深度1∶1調(diào)試方法

先將探傷儀器上的“深度范圍”旋鈕置于250 mm處，用“脈沖移位”旋鈕把始波調(diào)到0格處。

3.1 方法1

此方法是在試塊上直接找孔的最高反射回波［2］。

（1）在CSK-ⅢA試塊上，將探頭置于ⅢA試塊的h20橫孔上前后移動(dòng)（靠R10圓弧側(cè)），并保持與試塊側(cè)面平行，找出顯示屏上h20橫孔反射波最高點(diǎn)F20后，探頭不再移動(dòng)，用“深度微調(diào)”旋鈕調(diào)試，將F20反射波的前沿對(duì)準(zhǔn)掃描線刻度2格處。

（2）將探頭置于h40橫孔上前后移動(dòng)（靠R10圓弧側(cè)），并保持與試塊側(cè)面平行，在顯示屏上找出h40橫孔反射波最高點(diǎn)F40后，探頭不再移動(dòng)，觀察F40反射波的前沿位置與4格相差值Δx，此時(shí)先用“深度微調(diào)”旋鈕進(jìn)行調(diào)試，將F40反射波的前沿進(jìn)行壓縮或擴(kuò)展，移到掃描線刻度4格后再移Δx（即2Δx），再用“脈沖移位”旋鈕進(jìn)行調(diào)試，將F40反射波的前沿對(duì)準(zhǔn)掃描線刻度4格處。

（3）將CSK-ⅢA試塊翻身，分別探測(cè)孔深h10、h30、h50…，確認(rèn)最高反射波 F10、F30、F50…的前沿是否分別對(duì)準(zhǔn)顯示屏的掃描線刻度1、3、5…格處。如果F10、F30、F50…最高反射波前沿不在顯示屏的掃描線刻度1、3、5…格處，則重新調(diào)試深度比例。

3.2 方法2

此方法是通過預(yù)先計(jì)算水平距離在試塊上尋找孔的最高反射回波，但是要求K值準(zhǔn)確。

（1）在CSK-ⅢA試塊上，將探頭置于h20橫孔上（靠R10圓弧側(cè)），并保持與試塊側(cè)面平行，計(jì)算水平距離L1=K·h20+40-l，用尺量出L1，使h20橫孔反射波達(dá)最高點(diǎn)F20，用“深度微調(diào)”旋鈕進(jìn)行調(diào)試，將反射波的前沿進(jìn)行壓縮或擴(kuò)展，對(duì)準(zhǔn)掃描線刻度2格處，記錄F20反射波高在滿刻度的60%時(shí)的衰減器分貝數(shù)余量。

（2）將探頭置于h40橫孔上（靠R10圓弧側(cè)），并保持與試塊側(cè)面平行，計(jì)算水平距離L2=K·h40+40-l，用尺量出L2，使h40橫孔反射波達(dá)最高點(diǎn)F40，觀察F40反射波前沿位置與4格相差值Δx，此時(shí)先用“深度微調(diào)”旋鈕進(jìn)行調(diào)試，將F40的反射波的前沿進(jìn)行壓縮或擴(kuò)展，移到掃描線刻度4格后再移Δx（即2Δx），再用“脈沖移位”旋鈕進(jìn)行調(diào)試，將F40的反射波前沿對(duì)準(zhǔn)掃描線刻度4格處。

（3）將CSK-ⅢA試塊翻身，分別探測(cè)孔深h10、h30…，用尺量出距離 L3=K·h10+40-l、L4=K·h30+40-l…，使h10、h30…橫孔反射波達(dá)最高點(diǎn)F10、F30…，確認(rèn)最高反射波F10、F30…的前沿是否分別對(duì)準(zhǔn)顯示屏的掃描線刻度1、3…格處。如果F10、F30…的最高反射波前沿不在顯示屏的掃描線刻度1、3…格處，則應(yīng)重新調(diào)試水平比例。

3.3 方法3

此方法是利用CSK-ⅠA試塊進(jìn)行調(diào)試［3］。

在已知斜探頭K值時(shí)（K值必須是實(shí)測(cè)值），利用CSK-ⅠA試塊進(jìn)行深度1∶1調(diào)試。先計(jì)算R50、R100圓弧所對(duì)應(yīng)的深度距離d1、d2：

再將斜探頭對(duì)準(zhǔn)R50、R100圓弧，并保持與試塊側(cè)面平行，使圓弧反射波F50、F100達(dá)最高波幅，用“深度微調(diào)”和“脈沖水平”旋鈕配合調(diào)試（方法同上），使F50、F100分別對(duì)準(zhǔn)掃描線刻度d1、d2。

4 新的掃描線深度1∶1調(diào)試方法

4.1 方法1

此方法是利用N5刻槽進(jìn)行調(diào)試［3］。

利用人工試塊C進(jìn)行深度1∶1調(diào)試。試塊C厚度為30.4 mm，上下表面刻槽尺寸為30.4 mm×5%，探頭型號(hào)為2.5P8×12K1.5，探頭前沿10mm。

（1）在人工試塊C上，將探頭置于試塊A的N5中槽的左（右）進(jìn)行前后移動(dòng)，并保持與N5中槽垂直，找出顯示屏上N5中槽下表面反射波最高點(diǎn)F1后，探頭不再移動(dòng)，用“深度微調(diào)”旋鈕調(diào)試，將F1反射波的前沿對(duì)準(zhǔn)掃描線刻度3格處。

（2）將探頭置于試塊A的N5中槽的左（右）進(jìn)行前后移動(dòng)，并保持與N5中槽垂直，找出顯示屏上N5中槽上表面反射波最高點(diǎn)F2后，探頭不再移動(dòng)，觀察F2反射波前沿位置與6格相差值Δx，此時(shí)先用“深度微調(diào)”旋鈕進(jìn)行調(diào)試，將F2反射波的前沿進(jìn)行擴(kuò)展或壓縮，移到掃描線刻度L2格處后再移Δx（即2Δx），再用“脈沖移位”旋鈕進(jìn)行調(diào)試，將F2的反射波前沿對(duì)準(zhǔn)掃描線刻度6格處。

（3）將探頭置于試塊A的N5邊槽的左（右）進(jìn)行前后移動(dòng)，并保持與N5中槽垂直，找出顯示屏上N5邊槽上、下表面反射波最高點(diǎn)F3、F4的前沿是否分別對(duì)準(zhǔn)顯示屏的掃描線刻度3、6格處。如果F3、F4的最高反射波前沿不在顯示屏的水平刻度3、6格處，則應(yīng)重新調(diào)試水平比例。

4.2 方法2

此方法是利用Φ1.6mm豎通孔進(jìn)行調(diào)試［3］。

利用人工試塊D進(jìn)行深度1∶1調(diào)試。試塊D厚度為30.4 mm，試塊上鉆Φ1.6 mm豎通孔，探頭型號(hào)為2.5P8×12K1.5，探頭前沿10 mm。

（1）在人工試塊D上，將探頭置于試塊D的Φ1.6mm豎通孔的左（右）進(jìn)行前后移動(dòng)，找出顯示屏上Φ1.6 mm豎通孔下表面反射波最高點(diǎn)F1后，探頭不再移動(dòng)，用“深度微調(diào)”旋鈕進(jìn)行調(diào)試，將F1反射波的前沿對(duì)準(zhǔn)掃描線刻度3格處。

（2）將探頭置于試塊D的N5中槽的左（右）進(jìn)行前后移動(dòng)，找出顯示屏上Φ1.6 mm豎通孔上表面反射波最高點(diǎn)F2后，探頭不再移動(dòng)，觀察F2反射波前沿位置與6格相差值Δx，此時(shí)先用“深度微調(diào)”旋鈕進(jìn)行調(diào)試，將F2反射波的前沿進(jìn)行擴(kuò)展或壓縮，移到掃描線刻度L2格處后再移Δx（即2Δx），再用“脈沖移位”旋鈕進(jìn)行調(diào)試，將F2的反射波前沿對(duì)準(zhǔn)掃描線刻度6格處。

（3）將探頭置于試塊A的N5邊槽的左（右）進(jìn)行前后移動(dòng)，并保持與N5中槽垂直，找出顯示屏上N5邊槽上、下表面反射波最高點(diǎn)F3、F4的前沿是否分別對(duì)準(zhǔn)顯示屏的掃描線刻度3、6格處。如果F3、F4的最高反射波前沿不在顯示屏的水平刻度3、6格處，則應(yīng)重新調(diào)試水平比例。

5 結(jié) 語

從以上介紹的焊管焊縫超聲波檢測(cè)時(shí)掃描線水平和深度1∶1調(diào)試的新舊方法看，傳統(tǒng)的掃描線調(diào)試方法在焊管超聲波檢測(cè)時(shí)在缺陷定位和定量上存在一定的不足，而新的掃描線調(diào)試方法利用N5刻槽和Φ1.6mm豎通孔進(jìn)行調(diào)試，在操作上更簡(jiǎn)便實(shí)用，在焊管超聲波檢測(cè)中值得推廣應(yīng)用。

［1］APISpec 5L 管線管規(guī)范［S］.44版.北京：石油工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所，2007.

［2］中國特種設(shè)備檢測(cè)協(xié)會(huì).超聲波探傷（無損檢測(cè)Ⅱ級(jí)培訓(xùn)教材）［M］.2版.北京：中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2008.

［3］ASTM E 273—2010焊接鋼管焊接區(qū)超聲波檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)操作方法［S］.2010.

［4］胡天明.超聲探傷［M］.武漢：武漢測(cè)繪科技大學(xué)出版社，1994.

［5］超聲波探傷編寫組.超聲波探傷［M］.北京：勞動(dòng)人事出版社，1989.

［6］張文鉞.金屬熔焊原理及工藝［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1981.

［7］尚慶祥，唐宏偉.高層鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)安裝焊縫的超聲波探傷［J］.施工技術(shù)，1999（6）：154-160.

［8］Q/SY GJX 0125—2007西氣東輸二線管道工程用X70直縫埋弧焊管技術(shù)條件［S］.2007.

［9］GB/T 9711—2011石油天然氣工業(yè) 管線輸送用鋼管［S］.2011.

［10］JB/T 4730.3—2005 承壓設(shè)備無損檢測(cè) 第3部分：超聲波檢測(cè)［S］.2005.