焊缝无损检测技术

焊缝无损检测技术（精选10篇）

焊缝无损检测技术 篇1

一般而言, 能源安全持续供给直接影响着我国国民经济的发展。能源供应的有效渠道就是长距离管道输送, 管道输送能够有效降低成本。一般管道输送的能源多属于易爆易燃的物质, 如果管道破损, 则很容易引起能源的泄露, 从而发生爆炸事件[1]。为了使管线事故有效减少, 提高管道能源输送的社会效应以及经济效益, 必须要对金属管道的缺陷加强监测, 不断提高管道焊缝的无损检测技术水平, 对缺陷加以及时修复, 确保管道的完整性。

1管道焊接中存在的缺陷分析

管道结构应力较为集中的地方就是管道焊缝, 其较易引发管道缺陷。因此必须要对焊接缺陷进行正确合理分析, 并以管道焊接的参数为依据, 采取相应地措施, 从而对管道的焊接质量进行有效保证。就目前来看, 金属管道焊接中存在的缺陷主要包括未焊透、焊瘤、咬边、夹渣、裂纹以及气孔等。

未焊透、焊瘤、咬边等缺陷的发生, 主要是由于操作人员没有采取正确的操作方式所致。一般如果焊接速度过快, 往往会出现焊缝夹渣, 从而对金属管道的疲劳性能、韧性以及塑性产生较为严重的影响。焊接裂纹主要包括两类, 分别是冷裂纹和热裂缝, 在焊接完成一定时间后, 出现脆性破坏的裂纹则是冷裂纹, 其具有较大的危害性;焊接之后, 在高温区产生的裂纹则是热裂纹。此外, 气孔的产生主要是由于激光焊接具有较大的熔深, 导致气体无法迅速排出[2]。通过目视检测可以发现金属管道焊接的外气孔, 而对内气孔加以确定时, 则必须要利用无损检测技术。总体而言, 金属管道焊接事故的发生, 主要是由于焊接裂纹的不断扩展所致, 因此必须要对管道焊缝的缺陷进行及时准确了解和把握, 从而有效保证工程质量。

2管道焊缝的无损检测技术分析

如果金属管道出现焊接缺陷, 则会导致管道结构的承载能力下降。要想有效保证管道焊接工程的质量, 在焊接完成之后, 必须要检测焊缝的质量, 对管道外部和内部的缺陷进行检测, 并能够有效分析其性能。一般在对管道内部缺陷进行检测时, 往往采用无损检测技术, 并对其焊缝质量加以有效评定。

(1) 红外无损检测技术分析。红外无损检测技术能够对金属管道缺陷进行直观显示, 其主要是利用管道的红外光谱、其他特征谱、图像等, 不需接触检测材料, 便能对物体的内部瑕疵以及表面温度加以检测。同时其较使用与动态和静态目标温度变化的跟踪检测以及常规检测, 能够直观易懂、快捷方便。红外检测技术与其他无损检测技术相比, 其在对内部的缺陷进行探测时, 可以通过对管道的热流加以测量。同时对于超声波以及X射线等无法探测的局部缺陷, 其能够对近表面的缺陷加以探测。

(2) 焊缝TOFD超声无损检测技术分析。TOFD超声无损检测主要是对超声波在传播时产生的衍射能量信号加以测定, 并以衍射波信号的空间差异为依据, 对缺陷的深度以及大小进行有效评定。其与传统的超声检测技术相比, 其内部装设有放大器, 能够利用衍射原理来判别缺陷, 对信噪比加以提高, 从而确保结果更为准确。目前, TOFD超声无损检测具有较高的缺陷定位精度, 较快的速度以及较强的检出能力, 能够对面积型和体积型缺陷进行及时精确的检测。

(3) 管道焊接的总额和无损检测分析。红外无损检测技术能够对物体表面的二维温度场进行检测, 对热漏区能及时准确发现, 具有非接触、直观以及速度快的优势。TOFD超声无损检测技术将超声波穿透能力强的优点加以充分发挥, 能够检测厚度较大的管道缺陷, 对危害较大的面状缺陷能够及时发现[3]。因此, 在检测金属管道的缺陷时, 可以将红外检测技术与TOFD检测技术相结合, 将TOFD检测技术检测深度大的优势有效发挥, 并利用红外检测技术有效弥补TOFD检测技术存在的不足, 从而对不同厚度的管道的缺陷进行检测。

3管道焊缝缺陷的评定分析

管道施工的重要环节包括管道的焊接工作, 由于施工环境的影响, 金属管道的焊缝部位较易出现缺陷, 导致管道无法去安全运输。因此对焊缝的质量进行间却快速检测, 能够有效保证管道的安全稳定运行。一般在承受外载和环境的作用力之下, 金属管道的整体性对其安全有效运输有着直接的影响。将红外检测技术与TOFD技术相结合, 能够对焊缝的缺陷进行最大程度地检测。此外, 在确定金属管道缺陷的尺寸和形状时, 可以利用图像法来处理数据, 从而对管道焊缝处的损伤和缺陷加以统计。

要想将管道的结构性能充分有效发挥出来, 必须要有效保证管道的整体性。在对管道焊缝的缺陷情况加以理解和把握后, 还要结合其危害等级, 综合评定其对管道整体性的影响, 并有效分析裂纹对管道结构所产生的影响[4]。此外, 简化缺陷, 并以结构的受载荷情况为依据, 对裂纹的初始位移以及应力强度因子加以计算。同时在对临界裂纹尺寸进行计算时, 可以利用V形缺口冲击试验或断裂韧性试验, 将其与当量裂纹尺寸相比较, 从而对焊缝缺陷的修复情况加以有效确定。一般评价金属管道缺陷的风险, 能够有效指导管理施工, 提高其施工质量。

4结束语

激光焊接技术在金属管道中的应用较为广泛, 其具有较好的焊接性能以及较高的焊接效率, 要想有效提高焊接的质量, 必须要对激光的相关参数加以严格把控。针对管道焊缝存在的缺陷, 可以将红外热成像检测和TOFD超声无损检测技术相结合, 将各自的检测优势充分有效发挥出来, 从而准确判断焊缝缺陷, 并采取相应地对策, 有效提高管道焊接质量。

参考文献

[1]缪斌.管道焊缝的无损检测技术及分析[J].河南科技, 2014 (22) :30-31.

[2]李博, 胡伟叶, 沈以赴.搅拌摩擦焊缝微细尺寸缺陷的无损检测技术[J].电焊机, 2011 (11) :20-25.

[3]陈立鞍.浅谈压力管道的无损检测技术[J].科技创新与应用, 2014 (22) :291.

[4]刘保平, 周生来.长输管道焊缝无损检测监督要点[J].石油工程建设, 2013 (02) :55-58+11.

焊缝无损检测技术 篇2

孙宝民 陆凯

【摘要】某厂5Ni钢大规模焊接产品，验收超声波探伤检测时发现在焊缝熔合线与钢材厚度方向偏中心位置，断断续续有异常回波产生，并且回波峰值超常。验收部门验收不合格，引发大批产品不合格，产生纠纷。针对该现象，采取宏观检查，金相观察，能谱分析等方法进行分析。结果表明，因焊接施工操作不当，使焊材熔敷金属与5Ni钢在熔融时冷却的时间产生异样，导致焊缝内局部区域存在母材金属，隔离了焊缝的连续性，在超声波探伤时产生了声阻抗反射波现象。关键词：5Ni钢；焊接缺陷；金相分析；能谱分析 1.概述 随着天然气（LNG）在全球消耗量的持续增长导致开采量井喷式急剧增长，国内外相续不断建造大型LNG储存设施。目前大型低温储罐和压力容器中镍钢基本取代了Ni-Gr不锈钢成为建设LNG低温储罐的主要材料，有效的焊接对于LNG储罐的安全和可靠性是非常关键的，而焊缝的检测则是保证焊缝质量的关键。本文所述的超声波探伤在焊缝区域有异常回波现象的焊接接头是某型号液罐上使用的X12Ni5钢板的对接接头。在施焊完毕后，接头经100%超声探伤（UT）及射线探伤（RT），发现焊接试板在超声波探伤时，有异常反射波且均超标，但经X光射线拍片底片未发现任何缺陷，且该现象为陆陆续续产生。通过在超声探伤有异常回波的位置采取宏观检查、金相观察、能谱分析等方法，分析了超声波探伤时产生回波的原因。5Ni钢焊接接头采用X形坡口，反面清根，双面焊。样品的形貌如图1所示，我们对图中焊缝标注异常区域进行了分析。2.焊接接头检测 图1 送检试样的宏观形貌 图2 低倍试样取样位置（1）宏观金相检测超声波探伤 根据超声波检测缺陷标识位置，截取焊缝低倍试样，焊缝低倍试样的取样位置如图2所示。每个焊接试样按图中标注的方向定义为上剖面和下剖面，a为上剖面，b为下剖面。试样经磨床磨光后，根据GB/T 226—1991标准进行冷酸侵蚀，试样的低倍组织形貌如图3~图7所示。根据GB/T 6417.1—2005标准对焊缝试面进行评定，所检试面焊缝与母材熔合良好，未见焊接缺陷。图3 1#试样上、下剖面焊缝低倍组织的宏观形貌 图5 3#试样上、下剖面焊缝低倍组织的宏观形貌（2）微观金相检测 分别按委托者提供的异常位置截取3#、4#金相试样，取样位置如图

焊缝无损检测技术 篇3

【关键词】电站锅炉；管座；角焊缝；无损检测

火力发电厂锅炉中，熔化焊接管座角焊缝占有相当大的比例，对这些角焊缝进行有效的检测是质量控制的重要环节，现行的技术规范、标准对接管座熔化焊角焊缝的无损检测都给出了要求。如《蒸汽锅炉安全技术监察规程》规定：对pw≥3.82 MPa的锅炉，集中下降管角焊缝应做100%射线探伤或超声波探伤；每个锅筒和集箱上的其他管接头角焊缝及其打底焊缝，至少应做10%的无损检测。其中，就涉及到如何選择检测样本和选择何种无损检测方法以最合理地反映出受检总体的质量状况的问题。目前，在实际检测过程中，选择抽查样本及检测方法时还普遍存在较大的随意性。

为了改善目前的这种状况，使得检验样本、检验方法的选取都具有系统性、全面性和针对性，我们在这方面进行了积极有效的尝试。

１．检验样本的选取

对管座角焊缝按要求进行一定比例的无损检测，选择抽查样本时通常做法是基于如下几方面因素的综合考虑，即：宏观检查的初步结果；机组运行期间的运行状况对部件安全的影响；以前检查多次发现缺陷的部位；等等。这种选取样本的方法存在最大的问题就是只有当部件中的缺陷发展到一定程度从而存在宏观表征的管座角焊缝才可能被选中以做进一步的检验，缺陷已初步形成而未有宏观表征但可能在两大修期间扩展引起事故的管座角焊缝很可能漏检。为了解决这一现实问题，我们将金属磁记忆检测（MMMT）的方法引入管座角焊缝的检验。

电站锅炉中大量使用的金属一般都为铁磁性材料。此类材料中存在缺陷或其他原因引起局部应力集中时，会产生很高的应力能。在应力能的作用下，其内部磁畴在地球磁场中产生畴壁的位移甚至不可逆的重新排列，产生磁弹性以抵消应力能的增加，从而在应力集中区形成微弱的“漏磁场”，表现为金属的磁记忆特性。漏磁场强度的切向分量Hp（x）具有最大值，法向分量Hp（y）改变符号且具有零值点。利用MMMT可在不施加外部磁场的作用时检测到Hp（y），经过对采集信号的放大、处理后，可显示出材料中的应力集中部位及强弱，从而方便地查找出可能存在缺陷的部位。这就是我们应用金属磁记忆检测选择管座角焊缝抽查样本的物理基础。

利用金属磁记忆仪对角焊缝进行检测时，只要参数选择得当，在没有应力集中的部位，屏幕上的磁记忆信号应该有周期性且均匀显示，当存在一定程度的应力集中时，仪器屏幕上会出现明显的有一定宽度的突变信号。根据现场检验实际经验，建议对管座抽查选择的样本应该包含所有存在明显磁记忆突变信号的角焊缝。

2.管座角焊缝的表面质量无损检测

对管座角焊缝表面缺陷进行探测主要采用的方法有渗透探伤和磁粉探伤两种，并且，应尽可能优先选择磁粉探伤。

磁粉探伤时，为了排除伪缺陷的干扰，保证探伤仪与工件表面的良好接触，探测前应磨掉角焊缝及其边缘的氧化皮、油漆、锈蚀等直至出现金属光泽，并将咬边等表面宏观缺陷修磨干净（渗透探伤对角焊缝表面质量的要求基本相同）。检测过程中，为了保证能够检出所有的横向缺陷和纵向缺陷，在检测条件允许的情况下，对角焊缝共应探测8次。

火力发电厂锅炉熔化焊角焊缝所连接的材料很多时候为异种钢材，由于材料成分相差较大，特别是当Cr与Mo元素含量相差较大时，磁粉探伤过程中磁痕往往易偏向显示于某一侧的熔合线上。此时，可应用渗透探伤对熔合线上磁痕的真伪进行辨别。如渗透探伤没有显示，则可以排除缺陷的存在。如果渗透探伤仍有缺陷显示，则需进一步以超声波或射线探伤方法予以确认。

3.管座角焊缝内部质量无损检测

火力发电厂锅炉存在大量规格φ133 mm和φ108 mm接管的安放式管座角焊缝，对于管径大于或等于这两种外径的接管座角焊缝可以采用射线探伤或超声波探伤方法检测。接管外径小于上述尺寸的管座角焊缝一直是无损检测的难点，一般用超声波探伤进行检测。

3.1接管外径大于或等于108 mm的管座角焊缝内部质量无损检测

对于接管外径大于或等于108mm的管座角焊缝进行射线探伤，主要目的是为了检测出角焊缝中是否存在坡口未熔合、根部未焊透等缺陷。底片的布置主要有两种方法。

射线探伤时，由于焊缝长度、宽度范围内透照厚度变化较大，必须采取适当的方法进行补偿，通常采用的方法是异速双片法；为了保证坡口未熔合、根部未焊透等缺陷的最佳检出效果，在进行探伤前，应充分了解焊缝结构特点，并有针对性地选择透照方向；角焊缝透照周向位置一般采用“钟点”定位法定位，工件上12点位置应打上低应力钢印，以便分析缺陷位置、性质并做出适当的处理，同时，评定底片时要注意影像畸变、位移对缺陷显示的影响。

电站锅炉中接管外径大于或等于108 mm的管座角焊缝进行超声波探伤通常可参考JB/T4730-2005《压力容器无损检测》的有关规定，共有5种探测方式，可根据工件的实际状况选择其中一种或几种方式实施检测。但始终应坚持如下原则：以直探头检测为主，直探头检测不到的区域，采用斜探头检测；检测时必须充分考虑角焊缝中可能存在的各类缺陷，并使主声束尽可能垂直于焊缝中的危险缺陷，以保证危险缺陷能被检查出来。

3.2接管外径小于108 mm的管座角焊缝内部质量无损检测

由于下述三方面因素的存在，接管外径小于108 mm的管座角焊缝的超声波探伤一直是检测的难点，这些因素包括：管径小，探伤面曲率大，容易造成声束扩散使得灵敏度降低；管壁薄，声程短，近场干扰较大；为保证尽可能大的扫查范围，探头折射角大，从而容易产生变形波。

经过实验室研究和现场验证，对于接管外径不大于108 mm的管座角焊缝，超声波探伤时我们选择小晶片、小前沿尼龙探头（晶片尺寸6 mm×6mm较为合适，探头前沿长度L0≤5mm），探头频率选择5 MHz，此时最小可检出缺陷尺寸约为0.6mm。检测时必须使用至少两种不同折射角的探头：为检出角焊缝上部区域的缺陷，一般选用K=2.5～2.7；但检查根部缺陷时，考虑到端角反射问题，选用K=0.7～1.5,以提高根部缺陷检出能力。检测前为保证探头与工件的充分耦合，探头底面应修磨成圆弧面。

扫描速度调整、DAC曲线的制作所采用的试块选取DL/T 820-2002标准的DL-1试块。

探测焊缝层间缺陷与根部缺陷的灵敏度选择依据不同的基准。探测焊缝层间缺陷时，以DL-1试块中φ1mm×15mm的通孔为基准。对于接管壁厚为8 mm的管座角焊缝，其探伤灵敏度一般选择为φ1mm×15mm，-12dB。探测根部缺陷以相同规格管内部1.5mm深沟槽作为起始灵敏度。

检测过程中，一次波标记点前出现的反射波均为缺陷波。如果二次波在内壁上的转折点在焊缝外侧，反射点位于焊缝中，该反射波可判为缺陷波；如果二次波在内壁上的转折点在焊缝里面，该反射波不能判为缺陷波。

4.结束语

选取适当的检测样本、采用合适的检验方法是管座角焊缝检测质量的重要保证。

【参考文献】

［1］刘红文，钟万里，何卫忠，等.金属磁记忆在末级再热器爆管分析中的应用[J].江西电力，2003,27(4)：15-17.

［2］刘国善.集箱（异种钢）管接头角焊缝磁粉探伤试验[J].锅炉技术，2002,34(10):28-30.

压力管道焊缝磁粉检测技术研究 篇4

1 应用磁粉检测技术检测压力管道焊缝的必要性

随着科学技术的不断完善, 压力管道的构成也越来越复杂, 且压力管道外形存在一定的不规则特征。在压力管道制造过程中, 能够选择的无损检测技术其实有很多, 像超声波检测、射线检测、渗透检测等等, 但是其检测效率和灵敏度都不是非常高。总体来说, 还是磁粉检测技术对压力管道的检测效果最为可靠。在使用磁粉检测技术进行压力管道焊缝检测的时候, 需要注意两个方面的问题。

一方面, 操作人员要明确磁粉检测技术的基本程序, 结合实际工作经验对磁粉检测技术的基本程序进行规范。一般情况下, 规范后的程序主要包括以下阶段:预处理阶段→磁粉及磁悬浮施加阶段→磁化阶段→磁痕观察与记录→缺陷评级→退磁阶段→后处理阶段。另一方面, 在使用磁粉检测技术对压力管道焊缝进行无损检测的时候, 能够通过一些手段来提高压力管道表面检测的深度, 而且直接、脉冲电流磁粉探伤机的合理使用还能够有效提升压力管道焊缝的检测质量[1]。

2 磁粉检测技术的相关概述

2.1 磁粉检测技术的基本原理

磁粉检测技术的基础是缺陷处漏磁场与磁粉的磁相互作用, 也就是说, 当铁磁性材料磁化之后, 如果其表面存在着裂痕、气泡、夹渣等现象, 那么其周围的磁力线也会发生适当的畸变, 形成能够检测的漏磁场, 能够对铁磁性材料表面的磁粉进行吸附, 能够形成肉眼可见的磁痕, 这样操作人员就能够直观的看出在铁磁性材料上哪些位置是存在缺陷的。

2.2 磁粉检测技术的适用范围

磁粉检测技术主要用于检测铁磁性材料表面存在的缺陷, 所以, 像奥氏体不锈钢、钛和钛合金等非铁磁性材料就不能使用磁粉检测技术进行检测。而且, 磁粉检测技术能够很好的检测铁磁性材料表面的缺陷, 但是对于铁磁性材料中深层次的缺陷就不能很好的检测到[2]。

2.3 磁粉检测技术的优缺点

2.3.1 磁粉检测技术的优点

使用磁粉检测技术检测压力管道焊缝的时候, 能够直观的显示出存在缺陷的位置、大小和形状, 具有检测速度快、操作工艺简单、操作成本低、实际污染少的基本特征。不管是压力管道表面的缺陷, 还是任何细小的缺陷, 都能够通过磁粉检测技术及时的检测出来。

2.3.2 磁粉检测技术的缺点

磁粉检测技术只能用于检测铁磁性材料, 还不具备检测非铁磁性材料的功能。而且, 磁粉检测技术的检测大多针对压力管道的表面, 对于深层次的缺陷还是需要采用其他行之有效地方式进行检测。值得注意的是, 在使用磁粉检测技术进行压力管道焊缝检测的时候, 如果不能妥善的使用直接通电法和触头法, 就会造成工件表面受到电弧烧伤, 从而影响压力管道的质量[3]。

3 压力管道焊缝磁粉检测技术的应用要点

磁粉检测技术的核心是在整个磁场环境中, 利用铁磁性材料被磁化的反应, 在表面缺陷位置产生磁漏, 从而对其进行探伤处理。将铁磁性材料放置在N极和S极之间, 其周围就会产生磁力线。如果铁磁性材料表面的外观均匀一致, 那么磁力线会处于平行状态, 并且呈均匀分布。相反, 如果铁磁性材料表面存在一定的裂痕、气孔、夹渣等缺陷, 那么磁力线粒子穿越这部分区域的时候会发生明显的改变, 这样技术人员就能够通过观察到这种改变, 而确定压力管道存在缺陷的部位。

磁粉检测技术在压力管道焊缝检测中的应用主要表现在两个方面, 一方面是压力管道中磁轭法的应用, 另一方面是压力管道中交叉磁轭法的应用。在进行压力管道制造的过程中, 针对压力管道焊缝的无损检测是非常必要的, 能够为压力管道的质量提供基本保障, 使压力管道在各个领域中能够充分发挥作用。磁粉检测技术是压力管道焊缝无损检测技术中效果比较显著的一种, 经常会利用便携式磁轭探伤仪器来发挥磁粉检测技术的重要作用。这种便携式磁轭探伤仪器具有结构简单、重量较轻、方便携带、操作便捷等优势, 并且凭借这些优势在压力管道焊缝无损检测领域受到了高度的重视。另外, 在压力管道焊缝无损检测的过程中, 还会使用到交叉磁轭法[4]。

4 结束语

综上分析可知, 从现阶段我国无损检测技术的发展情况来看, 压力管道使用的环境条件比较恶劣, 在制造过程中也存在着诸多问题, 稍有不慎就会造成压力管道表面出现缺陷的现象, 不利于压力管道后期在各个领域中的应用效果。相关企业加强压力管道制造阶段的无损检测, 利用磁粉检测技术对压力管道焊缝进行检测, 确保压力管道质量的可靠性发展。

参考文献

[1]陈志华.焊缝埋藏缺陷漏磁场特征与检测信号分析方法研究[D].东北石油大学, 2014.

[2]卢政国, 任雅斌.制造过程中压力管道磁粉检测技术研究[J].中国高新技术企业, 2013, (29) :18-19.

[3]张海涛.天然气集输系统压力容器角焊缝裂纹检测技术研究[D].哈尔滨工业大学, 2012.

焊缝无损检测技术 篇5

关键词：管道；焊缝；检测

引言：

早期的模拟超声波探伤仪由于定位精度不高，对于根部缺陷的识别和判定存在较大难度，每次更换不同角度的探头后时间基线都要重新调节，非常不便，这为在工艺管道对接焊缝领域推广超声波检测技术造成了很大的困难。

一.焊接工艺及探头选择

对接焊缝的超声波检测有两个重要环节，一是如何能保证不漏检缺陷，二是如何能正确识别和判定缺陷。以下对管道的接头型式、焊接方法、焊接位置及易产生的缺陷进行了分析，为设计检测工艺、提高缺陷的检出率和信号判定提供参考

石化装置工艺管道对接焊缝一般可分为种型式直管与直管对接、直管与管件对接、管件与管件对接。了解焊接位置有助于缺陷性质的分析判断。管道对接焊缝的焊接位置分为水平转动、水平固定、垂直固定和。倾斜固定。

焊接程序目前石化装置管道对接焊缝均采用氢弧焊打底，焊工在打底结束前留一小段用作检查孔，用手电筒观察根部打底情况，若有不良现象则立即将不良部位用磨光机去除重焊，最终检查良好后将根部最后一小段焊好。

探头选择时要考虑的因素有检测厚度检测较薄焊缝应选择大值、短前沿探头，一次波尽可能扫查更多的焊缝截面对于大厚度焊缝应选择晶片尺寸较大、值合适、具有足够灵敏度的探头。

二.检测的灵敏度

管道对接焊缝中存在的主要缺陷有未焊透、未熔合、内凹、焊瘤、错口、气孔、夹渣和裂纹等。根部未焊透、未熔合和裂纹属面状缺陷，超声波对其非常敏感。

试验表明，深度为切槽的反射波幅均较高，回波均在判废线上下。因探头的角度不同，回波幅度有所不同，探头折射角度越小，回波幅度越高，因此根部未焊透、未熔合和根部纵向裂纹类面状缺陷一般不会漏检。

三.艺卡编制原则

工艺卡的编制原则工艺卡要能够真正指导检测工作，使检测人员能够看懂，按工艺卡要求可以方便实施。编制检测工艺卡时需重点关注的内容如下探头数量和参数能够满足标准和实际检测的需要，能否最大限度地检出危害性缺陷。

四.型缺陷信号的识别

超声波检测前，应对受检焊缝两侧的壁厚靠近焊缝部位用直探头进行测厚，以确认其真实厚度。如果测得结果小于标称值的负偏差，则应立即报告委托人如果测得结果大于或等于标称值，则认为是可以接受的。所测厚度值应在记录中注明，该值即作为判断回波信号的基准。

对回波信号性质的判定要结合材质、坡口和结构型式、焊接工艺和焊接位置、回波位置包括水平位置和深度位置、指示长度和取向、最大回波高度、静态和动态波形等进行综合分析。对于可疑信号可更换另一种角度的探头进行验证，以助于缺陷定性和伪信号的识别。

管道焊缝正确判别根部信号的关键是时基线标定要准确，要求深度定位误差不超过，否则，根部缺陷信号判断会产生较大误差。

当工件厚度较大时，声速的差别会严重影响定位精度和根部缺陷的判定。用探头和号钢标准试块标定的时基线探测钢工件时，焊缝检测前要用直探头或测厚仪对焊缝两侧的管子壁厚进行测定，以确认管壁的真实厚度。

在扫查和精探伤时，探头应前后移动，当发现回波信号时，应增加祸合剂并将探头前后往返缓慢移动一次，观察动态波形，找出回波最高点的位置，将探头移至出现回波最高点的位置，轻微前后移动或转动探头，找出最高波，用闸门选择该回波，读出回波位置。

五.质量良好的焊缝

目前中石化范围内的管道工程均要求氨弧焊打底，有效地减少了未焊透缺陷的产生，同时提高了根部成型质量。现在发现的未焊透多是由于焊工操作的偶然性所致，未焊透的长度一般不超过，自身高度一般不超过，也可能一侧钝边略深，另一侧钝边非常浅。

从焊缝两侧扫查时，反射波幅有可能相差较大。在非缺陷侧探测时，信号可能很弱，甚至无信号，改用较小角度探头检测时缺陷信号则易于发现。因此，从单面单侧扫查时，应选择种不同角度的探头进行检测。

钝边未熔合在焊缝的根部，坡口未熔合在焊缝坡口熔合线部位。未熔合反射波的特征是在焊缝两侧探测时，反射波幅不同，大部分未熔合只能从一侧探到。较大尺寸的未熔合，探头平移时波形较稳定。根部未熔合根部未熔合反射波出现时，根部内凹内凹一般产生在固定焊口的仰焊部位。

裂纹多产生于焊缝根部或外表面，一般是由于焊接材料用错、强行组对或焊接工艺不当所致。一般裂纹的回波高度较大、波幅宽、有多峰出现。平移时反射波连续出现，波幅有变动，探头转动时，波峰有上下错动现象。表面和近表面微小裂纹反射面小、反射波与表面杂波混杂在一起不易区分，横向裂纹垂直于焊缝，当管径较小时，探头不能平行于焊缝扫查，因此标准要求增加表面检测来补充超声检测方法的不足。

根部焊瘤表面比较光滑，从焊缝两侧扫查，其反射回波相差不大，且均在底波位置之后出现，焊瘤部位一般只有焊瘤反射波，没有底波。焊瘤回波示意见图所示。

密集气孔回波特征密集气孔回波在荧光屏上同时出现数个波，往往有一个较高的波，旁边簇拥着若干个小波，波形清晰图。其动态波形为不管探头作怎样的移动，波形总是此起彼伏。

辨别山形回波的方法为用手指沾祸合剂轻轻拍打对应的焊缝表面，如果山形回波在手指接觸焊缝时降低，手指离开焊缝时升高，且跳动明显，则可判定该山形回波为伪信号。沾有藕合剂的手指在接触焊缝表面时吸收了部分声能，从而使反射声波降低。

从上述管道焊缝缺陷定性的叙述中可以看出，单凭缺陷的某一种特征来判断其性质是比较困难的，必须对各种特征以及所了解的焊接情况加以综合分析，才能做出正确的判断。

结束语：

超声波检测操作灵活方便，对厚壁管道检测灵敏度和检测效率均高于射线检测，成本低于射线检测，且对人体无害，是一种科学、环保的检测方法。通过对超声波检测方法、扫查面、探头数量、探头型号和探头尺寸的控制、以及理论分析和实际验证，表明超声波检测能有效保证管道焊缝的检测质量。

参考文献：

[1]巨西民，莫润阳，姚欢，罗华权，蒋承君.管材焊缝超声波检测中缺陷的定位[J].无损检测.2010（11）

[2]戚爱华.我国油气管道运输发展现状及问题分析[J].国际石油经济.2009（12）

焊缝无损检测技术 篇6

针对以上分析, 提高射线照相的对比度和保证黑度是不等厚管道焊缝透照工艺的关键。认真分析影响射线照相灵敏度和缺陷检出率的各种因素, 并排除选择余地少或对射线照相灵敏度影响小的因素, 选择以下几个因素进行透照工艺的试验研究。

根据现场的实际情况, 不等厚管道射线检测可以采取三种方法:双胶片法、放射源偏心法和高电压法。

1.1 放射源

不等厚管道的规格626×33/614×25mm余高为2mm, 部分不等厚管道留了射线曝光孔, 因此透照方式可以采用选择单壁内透和双壁单影两种方法。

为保证射线照相的对比度、清晰度和颗粒度, 直接关系到射线照相的灵敏度, 为提高射线照相的灵敏度, 根据DL821-2002的要求对于透照厚度差较大的工件, 当透照厚度 (TA) 大于或等于10mm时, 采用适宜的γ射线源透照, 可获得较大的检测范围, 所以放射源选用Ir92, 焦点尺寸尽量小。X射线机选择上方公司的型号为3505。

1.2 底片黑度

DL821-2002标准规定X射线底片黑度为1.5-3.5, γ射线的底片黑度为1.8-3.5。由于不等厚管道管径不同, 存在厚度差, 导致底片一半黑一半白, 底片黑度无法满足要求, 采用了双胶片法、放射源偏心法及高电压法, 使底片黑度达到要求。

1.3 像质计的选择及放置

图像质量必须能使规定直径的金属丝在底片上清楚的显示出来。像质计的选择按照表1所示。

像质计应放在被检部位射线源侧, 当无法在源侧放置像质计时, 可放在胶片侧的工件表面上, 此时应在像质计附近附加“F”铅示标记以示区别, 像质计灵敏度应该提高一级或通过对比试验使底片的质量达到规定的要求。根据要求每组实验的像质计都放在胶片测。

像质计的摆放方向垂直于导向管的轴向方向。应使得至少10mm长的像质计金属丝在黑度均匀的区域内可以清晰辨认。

1.4 几何不清晰度

几何不清晰度主要影响射线照相的焦距, 焦距影响射线照相的灵敏度和底片的黑度。几何不清晰度计算公式如下:

其中Ug——几何不清晰度;

d——射线源的有效焦点尺寸;

a——工件表面至胶片的距离;

F——射线源至胶片的距离

根据相关标准规定采用400KV以下的X射线照相时, 几何不清晰度数值不得超过0.30, γ射线照射时, 几何不清晰度数值不得超过0.3mm。

根据上式计算出, 第一组实验的几何不清晰度为0.165mm, 第二组实验的几何不清晰度为0.164mm, 第三组实验的几何不清晰度为0.164mm, 第四组实验的几何不清晰度为0.174mm。计算出各组的几何不清晰度均满足要求。

2 底片质量

底片质量如图1和表2所示, 灵敏度达到了技术条件的要求。

2.1 黑度值

由表2我们可以看出, 第一组和第二组满足技术要求。第三组后壁那段母材黑度不满足技术要求, 第四组的底片无法满足技术要求。

2.2 对比灵敏度

由表2看出, 第一组的像质指数达到了0.50, 第二组的像质指数达到了0.32, 第三组的像质指数达到了0.40均满足了技术条件要求。第四组的像质指数无法满足要求。

3结论

总之, 不等厚管道的透照由于厚度差较大, 拍摄难度也较大, 所以总结以下几点:

对于厚度差比较大的焊缝, 采用双胶片法进行γ射线透照不论采取双壁单影还是单壁內透照法都能起到较好的效果;不采用双胶片法的无论采取双壁单影还是单壁內透照法焊缝透照难度较大, 很难保证黑度、灵敏度等的要求, 而采用双胶片的焊缝就满足了这些要求;由于像质计的选择是根据透照厚度来选择的, 所以用不用双胶片法灵敏度都能达到技术条件的要求;双胶片法的应用不但方便, 且保证了透照质量, 提高工作效率, 减少补片工作时间, 为工程建设争取了更多宝贵的时间。

参考文献

焊缝无损检测技术 篇7

焊缝超声检测技术是在土木行业不断发展的基础上发展起来的, 焊缝超声检测技术是我国技术水平上升的体现, 同时也为我国的经济发展带来了一定的效益。焊缝超声检测设备具有操作简单、便于携带等优点, 并且自动化程度也在不断提高, 使其在产品质量的检测中发挥了巨大的作用, 并得到了人们的认可, 在钢结构桥梁焊缝检测中也得到了广泛的运用。

1 桥梁钢结构的缺陷

钢结构是一种承重结构体系, 具有抗震性能优、强度高、韧性好、造型美观、经济效益显著以及工业装配化程度高等优点, 受到了广大结构工程师和建筑师的喜爱, 在各种各样的建筑中都得到了广泛的运用, 尤其在桥梁以及高层建筑中更是得到了人们的高度认可。在现代的桥梁钢结构建筑中, 钢结构的连接方式是通过焊接来实现的, 而桥梁的长度越大, 焊缝的长度就越长, 在后期的使用中也就越容易出现问题。

在桥梁的钢结构建筑中, 为了提高钢结构根部区域的截面的抗剪承载能力, 所以在设计施工的时候会增设腹板下弯钢束, 而下弯钢束在拉伸的时候, 沿钢束方向的纵向就容易出现裂缝。另外, 在长期的使用中, 由于桥梁钢结构混凝土承受的拉应力超过混凝土能够承受的拉应力的时候就会出现受力裂缝。除此之外, 混凝土在后期的使用中由于温度变化、收缩以及施工措施不当等也会产生裂缝。一些桥梁在拆模后, 桥梁的腹板上容易出现蜂窝、空洞以及钢筋外露等现象[1]。

2 钢结构探伤技术的原理

超声波在介质中具有自身传播的特点。超声波探伤设备的使用是利用自身超声波传播的特点, 将超声波探伤设备产生的超声波在被检测的材料中传播, 如果被检测的材料中存在裂缝等缺陷的话, 超声波探伤设备产生的超声波就会有一部分被反射回来, 此时通过放大设备的处理作用, 就可以在示波屏上显示出来, 通过显示出来的不同形状的波纹就可以判定这些缺陷的类型。超声波探伤技术具有很强的适应性, 可以在各种各样的钢结构中使用, 在混凝土等复合材料中也可以进行内部检测。超声波探伤技术具有操作简单、准确率高以及成本较低等特点, 基本可以对钢结构等中存在的缺陷准确定位, 但同时对检验员的经验也有很大的依赖性, 存在着一定的主观性。对于钢结构内部缺陷的检测可以使用平探头纵波来进行探伤, 在这个过程中应该保证超声波的传播方向和钢材的平面垂直, 在开启超声波装备之后, 超声波在钢结构的缺陷以及上下表面都会有超声波反射回来, 成为伤脉冲、始脉冲和底脉冲, 如果示波器上显示有伤脉冲就表明在钢结构的内部存在缺陷, 否则就没有缺陷[2]。

3 钢结构桥梁焊缝超声检测技术应用

3.1 在钢结构焊接裂缝中的运用

对于钢结构中焊缝裂缝的检测是采用斜探头横波探伤装置来检测的, 超声波波速斜向射入, 通过观察反射回来的声波和声波往返的时间来判断是否存在伤脉冲, 同样观察有无伤脉冲来判断钢结构是否存在焊缝, 如果桥梁钢结构中存在焊接裂缝, 可以根据探头在试件上的位置和伤脉冲与始脉冲和底脉冲之间距离的关系来确定焊接裂缝缺陷的大小和位置。在焊接裂缝检测探伤中, 首先扫查检测处, 检测钢结构的焊接处有没有横向或者纵向的裂缝缺陷, 然后使用斜平行和平行扫查来对焊缝区可能存在的斜向或者斜横向是否存在缺陷, 然后进行精探, 方法和初探一样, 但是探伤的速度要更慢[2]。如果在初探中发现焊缝, 可以通过精探来确定焊缝的大小、位置和类型。最后是复探, 就是对前两次的检测结果进行复核。

3.2 在钢结构未熔合问题中的运用

对于钢结构中未熔合的问题, 片状的缺陷与裂纹缺陷比较类似, 波形比较明显, 回波高峰较大, 并且波幅也比较宽, 有的时候还会出现多峰的现象, 当探头在水平方向水平移动的时候, 显示屏上会出现稳定的波形, 转动探头的时候, 波峰会出现上下的错动。对于未熔合缺陷, 有的时候只能从一侧检测到, 有的时候又可以从两侧探测到, 但是从两侧探测到的时候反射的波幅是不一样的。

3.3在钢结构未焊透问题中的运用

钢结构出现未焊透的缺陷会表现出非常大的破坏力, 所以在利用超声波探伤技术探伤的时候, 反射率较高, 产生的波幅也较高, 这个时候通过平移探头会显示出比较稳定的波形, 在焊缝的两侧进行探伤时可以得到大致相同的反射波幅。如果焊缝出现未焊透的问题, 接头的机械性也会因此受到影响, 在未焊透的接口处的缺口或者端部就会形成应力的集中点, 这是一种比较大的危害, 钢结构在开始使用后就会出现裂纹[4]。为了避免这种情况, 在焊接时, 就应该合理选择焊接工艺, 同时选择合理的装配间隙、坡口形式等, 尽量避免未焊透问题的出现。

3.4在钢结构气孔问题中的运用

如果钢结构中存在气孔, 那么气孔的回波就会比较低, 从气孔的不同方向检测产生的波形大致是一样的, 但是波形会随着探头的移动而消失。在检测显示屏上, 当显示出一簇反射波的时候就说明在这个检测的部位存在密集的气孔, 同时不同大小或者数量的气孔都会影响波形的高度, 如果移动探头反射波就会彼此起落。钢结构出现气孔主要是因为焊条药皮的脱落以及焊芯的腐蚀等, 另外, 焊条药皮的变质以及焊丝在使用之后没有除锈都会引起气孔问题, 为桥梁钢结构造成巨大的危害[5]。除了焊接材料的问题之外, 焊接方式不恰当也会引起气孔的发生。例如, 焊接时选择的焊接电流不合适、电弧电压选择不当以及焊接速度控制不好都会引起气孔问题。所以, 在焊接时, 必须选择优质的材料, 并且控制好焊接的电流、电压和焊接速度。

提篮拱属于拱桥的一种, 本次研究以跨径为42m+200m+42m的中承式提篮拱桥为例, 本桥的钢结构组成为4根1.2m直径的钢管拱、钢纵梁、系杆和H撑、钢横梁等, 用超声检测技术进行缺陷检测。在实际检测中, 使用脉冲式超声波探伤仪, 材料存在缺陷材料的均匀性就会改变。在这次检测大跨度提篮拱桥的过程中, 采用焊缝超声检测技术采集到了大量的实验数据。根据拱桥的设计图纸和规范要求, 钢管拱肋中的钢管对接环缝、缀板与钢管角接环缝、钢横梁角接焊缝、钢横梁对接焊缝以及钢纵梁对接焊缝的焊缝等级都为I级, 检验等级为B级, 探伤比例为100%。在这次检测中, 共出现了12处缺陷, 本次检测中采集的大量数据不仅是缺陷的判定依据, 也是桥梁寿命的判定依据。

4总结

焊缝超声检测技术是科学技术不断发展的产物, 在桥梁钢结构焊缝检测中具有非常重要的意义, 对桥梁钢结构焊缝的裂缝、未熔合、未熔透以及气孔问题等都能够准确可靠地检测出来, 便于人们及时发现钢结构焊缝存在的问题, 及时做出处理, 加强桥梁钢结构的整体质量, 延长桥梁使用寿命, 同时也保障了人们的生命安全。

参考文献

[1]刘沐宇, 袁卫国.桥梁无损检测技术的研究现状与发展[J].中外公路, 2002, 25 (6) :56.

[2]李新平, 魏炜.桥梁结构的损伤识别研究[J].交通标准化, 2006, 45 (8) :95.

[3]赵亮, 邬晓光, 赵永祯.公路钢桥焊缝超声波检测DAC曲线灵敏度的确定[J].无损检测, 2013, 25 (36) :38-41.

[4]邹斌.建筑钢结构工程及焊缝无损检测技术应用[J].江西建材, 2009, 52 (16) :136-138.

焊缝无损检测技术 篇8

关键词：小波检测,焊缝图像,BUBLLE函数

0 引言

随着焊接技术的快速发展,它在生产建设中日趋广泛的应用,到目前已经成为一种重要的加工手段。焊缝自动跟踪是现代焊接技术的一个重要方面。尽管近年来焊缝跟踪技术得到了很大的发展,但由于焊接是一个非常复杂的过程,焊接过程中的工件的加工误差、电磁干扰、热变形等各种干扰因素的影响,是焊缝跟踪技术的研究成果的实用化进程非常缓慢,到目前为止,现场焊接生产中焊缝自动跟踪问题尚未得到满意的解决。精确的焊缝跟踪是保证焊接质量的首要条件,而准确地获取焊缝信息是精确的焊缝跟踪的前提。

目前提取焊缝信息的常用传感器有电弧式、机械式、温度式和光电式等传感器[1],其中由于视觉传感器可以远离强光和强热区,采集的信息量大,受到人们的青睐。但由于焊接过程中弧光、飞溅和烟尘等因素,使视觉传感器CCD摄像机采集到的焊缝图像信息有噪声干扰,如何去消除这些噪声干扰从而得到有用清晰的焊缝信息是保证精确的焊缝跟踪的关键。随着机器视觉、图像处理技术的发展,以及小波分析技术的出现和完善,为我们解决此类问题提出了一种新的方法。本文采用具有对孤立噪声有很强抑制的BUBBLE小波[2]对采集的原始焊缝信息进行边沿检测分析,并把二维的焊缝信息转换为一维的焊缝信号,以求得到更好的处理结果。

1 小波边缘检测技术

小波变换是时间(空间)频率的局部分析,它通过伸缩平移运算对信号(函数)逐步进行多尺度细化,最终达到高频处时间细分,低频处频率细分,能够自动适应时频信号分析的要求,从而可聚集到信号的任意细节。

1.1 小波边沿检测原理

设且(0)=0,则按下式生成的函数族{Ψa,b}:

叫分析小波,Ψ叫基本小波。且满足:

则Ψ叫做允许小波,式(2)称为允许条件。

式中:Ψ(ω)为Ψ(x)的傅立叶变换,x可以是时间也可以使空间变量。

在一般情况下,常选择具有紧子集或近似紧子集的并且具有正则性的函数作为小波母函数。紧子集意味着时域的局部性,而正则性意味着频域的局部性。

由可容性条件可知,Ψ(0)=0,所以小波母函数的直流分量为零,它呈现为正负交替的形状。尺度a的小波函数为。根据马莱塔的定义,任意,以Ψa(x)作为小波时的小波为f(x)和Ψa(x)的卷积。

卷积在物理上的表现为滤波器对信号f(x)的滤波,滤波器的脉冲响应为Ψa(x)。

设θ(x)为一具有低通平滑作用的滤波函数:

假设θ(x)具有一阶,可用ξ(x)表示,则:

容易推知,ξ(x)满足可容性条件,所以ξ(x)可作为小波母函数。用ξa(x)和对f(x)坐小波变换,则有:

式中:,a是尺度因子。

由式(6)可知,WTfξ(x,a)是f(x)与θa(x)的卷积,也就是f(x)通过θa(x)滤波,再求其微分。由于θa(x)是一个平滑滤波函数,所以f(x)经过θa(x)滤波后,f(x)的噪声得到了抑制;而微分运算,反映了f(x)的变化率很大,当f(x)中存在边沿时,即突变点,它的变化率就很大,达到模极大值,所以WTfξ(x,a)取极值点的地方就是f(x)的边沿位置,这就是基于小波变换模极大值进行边沿检测的基本原理[3]。

1.2 BUBBLE小波函数

一维BUBBLE小波函数为:

其傅立叶变换为:

由式(8)可知。因此,式(7)给出的BUBBLE函数(图1(a))不仅是基本小波,而且是允许小波,存在着以巴布函数为小波基的小波变换和逆变换,且有高阶零点,因而其正则性较好,对于BUBBLE小波还可以写出其二进制小波变换:

由于高斯函数是构成R空间V的基,为了应用马莱特快速算法,我们引进高斯函数(图1(b))作平滑函数:

平滑函数的傅利叶变换为:

对于高斯函数有二进二次度方程:

对上式两边作傅利叶变换:

由于高斯函数是基,对于BUBBLE函数也有:

由式(8)、(14)和(15)可得:

则H(w)和G(w)的傅利叶反变化为:

则:

gσ(x)和g`σ(x)的形状如图2所示。

一维BUBBLE小波函数可以用来检测一维信号突变点,BUBBLE小波的尺度参数取不同值,可以构照具有不同侧仰制性能的小波基。作者取σ=0.5,1,1.5,则通过式(19)、(20)可以分别得到3组一维离散滤波器系数,见表1。

2 焊缝信号的检测方法与仿真结果

2.1 检测方法

CCD摄像机采集的图像信号会因为现场的弧光的干扰、受焊的铁块生锈、烟尘等的影响,有叠加的强的不规则噪声。图3(a)是我们抓拍到的某一帧255灰度级的焊缝图像,图3(b)为不同位置点横截面上的灰度随机曲线。

由于在具体的焊接过程中,焊炬伴随着焊接机器人的焊接速度每走一步可近似为直线。所以图3中所给出的CCD采集到某一帧的焊缝图像,我们可以根据焊接速度以及矫正间隔时间,可以等分为若干段小间隔图象信号。从图3(b)中我们可以看到,焊缝信号是一个随机过程,这些曲线可看成为随机时间的多次取样或者实现。在此随机事件中的参变量为位置变量。对应每一个位置点,它的灰度值是一个随机变量,其取值空间为[0,255],概率分布服从正态分布,因而可以用样本的均值估计该随机变量的均值,即:

其中:f(a,b)为(a,b)位置的图像灰度值;a为垂直于焊缝方向的坐标;b为平行于焊缝方向的坐标;n为一帧内平行于焊缝方向的像素点数;x(a)为响应的一维信号。这样我们根据上述分析把图3(a)所显示的焊接中某一帧焊缝的原始图像分为近似的四段,把一幅二维的图象转为四个一维信号,通过转换为对一维信号的分析进行焊缝的边缘检测。如图4所示为四个一维的焊缝信号形状。

2.2 仿真结果

图4显示焊缝经一维转换处理后表现为”屋脊”形,表现为由一个上升沿和另一个下降沿构成[4]。上升沿经过小波变换后,表现为极大值;下降沿经过小波变换后,表现为极小值;则焊缝位置就是取极大值与极小值之间。由式(7),对一维焊缝信号x(n)的小波变换,可以用离散的α(n)与x(n)进行数字卷积来代替。但是为了避免信号卷积运算带来的信号边界的延拓问题,有必要对原始信号数据进行延拓。延拓部分数据长度直接与滤波器长度有关如滤波器长度为N,则需要延拓(N/2)点数据。

具体的需延拓长度表达式为:

如N为偶数,则延拓长度d=N/2;

如N为奇数,则延托长度为d=(N-1)/2。

本文采取线形延拓[5],因其方法产生的误差较小。信号延拓部分的数据通过对信号延拓端数据线形拟合得到。原始信号x(m)经过延拓后成为:

其中:

更一般得表达式,如果信号断点数据为x(a),x(a+1),对信号左端进行延拓,其值为:

x(a-1)=2x(a)-x(a+1)

对信号右端进行延拓,其值为:

x(a+2)=2x(a+1)-x(a)

设x(m)为有限信号,长度为M,经线形原拓后为信号X(m)。X(m)经过长度为N的滤波器滤波后,输出:

取Y(m)信号的主值y(m),m[0,M-1],作为x(m)滤波后的输出。

图5所示为连续几帧焊缝图像的仿真结果。图5.a为小波变换前的焊缝一位平均原始信号,从图中可以看到焊缝的“屋脊”特性比较明显,其它位置的噪声得到一定程度的抑制。事实上,对采样值求平均也是一种低通滤波算法。图5(b)、(c)、(d)为图5(a)信号在不同尺度σ下的小波变换结果。从图5中可以看出,在σ=1.5时,得到的小波变换效果最好;在σ=0.5时,噪声未有得到抑制却有点加强;σ=1时,虽然噪声得到抑制,滤波效果已经较好,但有时会出现大的起伏,对于真正的极值点的检测造成影响。表2分别给出了检测的结果,位置点是用像素数(pixel)表示,并且列出了与实际测量之间的误差大小。

3 结束语

采用基于BUBBLE小波变换检测技术能够有效地抑制噪声的影响,提高了检测的准确度。并且采用把二维的焊缝原始图像信号通过平均值的转化为一维的信号,即起到了很好的滤波的效果,也有降低了计算量以及程序的处理速度。同时通过对不同尺度σ的分析,从仿真的结果中得出在尺度σ=1.5是效果最好的;并且使用线性延托法有效地去除了卷积过程带来的信号伪边缘的影响。

参考文献

[1]侯晓峰.焊缝自动识别与跟踪.哈尔滨工程大学硕士论文[D].2004.

[2]朱宏擎,林良明,等.基于BUBBLE小波的结肠镜图像暗区中心点估计的研究.中国生物医学工程学报[J].2002,10(5):437-442.

[3]屈稳太,诸静.基于Gauss小波的焊缝检测技术[J].焊接学报,2002,8(23):64-68.

[4]杨恒,杨方海,梁德群.多尺度边缘检测中的有效尺度研究[J].电子与信息学报,2001,23(1):1-8.

焊缝无损检测技术 篇9

电站高压锅炉中, 熔化焊接管座角焊缝占有很大的比例, 对这些角焊缝进行有效的检测是质量控制的重要环节, 现行的技术规范、标准对接管座熔化焊角焊缝的无损检测都给出了要求。如《蒸汽锅炉安全技术监察规程》规定:对pw≥3.82MPa的锅炉, 集中下降管角焊缝应做100%射线探伤或超声波探伤;每个锅筒和集箱上的其他管接头角焊缝及其打底焊缝, 至少应做10%的无损检测。其中, 就涉及到如何选择检测样本和选择何种无损检测方法以最合理地反映出受检总体的质量状况的问题。目前, 在实际检测过程中, 选择抽查样本及检测方法时还普遍存在较大的随意性。为了改善目前的这种状况, 我们在这方面进行了积极有效的尝试。

1 检验样本的选取

对管座角焊缝按要求进行一定比例的无损检测, 选择抽查样本时通常做法是基于如下几方面因素的综合考虑, 即:宏观检查的初步结果;机组运行期间的运行状况对部件安全的影响;等等。这种选取样本的方法存在最大的问题就是只有当部件中的缺陷发展到一定程度从而存在宏观表征的管座角焊缝才可能被选中以做进一步的检验, 缺陷已初步形成而未有宏观表征的管座角焊缝很可能漏检。为了解决这一现实问题, 我们将金属磁记忆检测 (MMMT) 的方法引入管座角焊缝的检验。

电站锅炉中大量使用的金属一般都为铁磁性材料。此类材料中存在缺陷或其他原因引起局部应力集中时, 会产生很高的应力能。在应力能的作用下, 其内部磁畴在地球磁场中产生畴壁的位移甚至不可逆的重新排列, 产生磁弹性以抵消应力能的增加, 从而在应力集中区形成微弱的“漏磁场”, 表现为金属的磁记忆特性。经过对采集信号的放大、处理后, 可显示出材料中的应力集中部位及强弱, 从而方便地查找出可能存在缺陷的部位。这就是我们应用金属磁记忆检测选择管座角焊缝抽查样本的物理基础。

利用金属磁记忆仪对角焊缝进行检测时, 只要参数选择得当, 在没有应力集中的部位, 屏幕上的磁记忆信号应该有周期性且均匀显示, 当存在一定程度的应力集中时, 仪器屏幕上会出现明显的有一定宽度的突变信号。根据现场检验实际经验, 建议对管座抽查选择的样本应该包含所有存在明显磁记忆突变信号的角焊缝。

2 管座角焊缝的表面质量无损检测

对管座角焊缝表面缺陷进行探测主要采用的方法有渗透和磁粉探伤两种, 并且, 应尽可能优先选择磁粉探伤。

磁粉探伤时, 为排除伪缺陷的干扰, 保证探伤仪与工件表面的良好接触, 探测前应磨掉角焊缝及其边缘的氧化皮、油漆、锈蚀等直至出现金属光泽, 并将咬边等表面宏观缺陷修磨干净。

电站高压锅炉熔化焊角焊缝所连接的材料很多时候为异种钢材, 由于材料成分相差较大, 特别是当Cr与Mo元素含量相差较大时, 磁粉探伤过程中磁痕往往易偏向显示于某一侧的熔合线上。此时, 可应用渗透探伤对熔合线上磁痕的真伪进行辨别。如渗透探伤没有显示, 则可以排除缺陷的存在。如果渗透探伤仍有缺陷显示, 则需进一步以超声波或射线探伤方法予以确认。

3 管座角焊缝内部质量无损检测

电站高压锅炉存在大量规格Ф133 mm和Ф108 mm接管的安放式管座角焊缝, 对于管径大于或等于这两种外径的接管座角焊缝可以采用射线探伤或超声波探伤方法检测。接管外径小于上述尺寸的管座角焊缝一直是无损检测的难点, 一般用超声波探伤进行检测。

3.1 接管外径大于或等于108 m m的管座角焊缝内部质量无

损检测对于接管外径大于或等于108mm的管座角焊缝进行射线探伤, 主要目的是为了检测出角焊缝中是否存在坡口未熔合、根部未焊透等缺陷。

射线探伤时, 由于焊缝长度、宽度范围内透照厚度变化较大, 必须采取适当的方法进行补偿, 通常采用的方法是异速双片法;为了保证坡口未熔合、根部未焊透等缺陷的最佳检出效果, 在进行探伤前, 应充分了解焊缝结构特点, 并有针对性地选择透照方向;角焊缝透照周向位置一般采用“钟点”定位法定位, 工件上12点位置应打上低应力钢印, 以便分析缺陷位置、性质并做出适当的处理, 同时, 评定底片时要注意影像畸变、位移对缺陷显示的影响。

目前, 有关管接头角焊缝射线透照方法与验收条件在我国还未有自己的标准, 实际应用中一般可参考英国BS及德国DIN等标准的相关内容。

电站锅炉中接管外径大于或等于108 mm的管座角焊缝进行超声波探伤通常可参考JB 473 0—1994《压力容器无损检测》的有关规定, 共有5种探测方式, 可根据工件的实际状况选择其中一种或几种方式实施检测。但始终应坚持如下原则:以直探头检测为主, 直探头检测不到的区域, 采用斜探头检测;检测时必须充分考虑角焊缝中可能存在的各类缺陷, 并使主声束尽可能垂直于焊缝中的危险缺陷, 以保证危险缺陷能被检查出来。

3.2 接管外径小于108 m m的管座角焊缝内部质量无损检测由

于下述三方面因素的存在, 接管外径小于108 mm的管座角焊缝的超声波探伤一直是检测的难点, 这些因素包括:管径小, 探伤面曲率大, 容易造成声束扩散使得灵敏度降低;管壁薄, 声程短, 近场干扰较大;为保证尽可能大的扫查范围, 探头折射角大, 从而容易产生变形波。

经过实验室研究和现场验证, 对于接管外径不大于108mm的管座角焊缝, 超声波探伤时我们选择小晶片、小前沿探头 (晶片尺寸6m m×6m m较为合适, 探头前沿长度l0≤5m m) , 探头频率选择5MHz, 此时最小可检出缺陷尺寸约为0.6 m m。检测时必须使用至少两种不同折射角的探头:为检出角焊缝上部区域的缺陷, 一般选用K=2.5~2.7;但检查根部缺陷时, 考虑到端角反射问题, 选用K=0.7~1.5, 以提高根部缺陷检出能力。检测前为保证探头与工件的充分耦合, 探头底面应修磨成圆弧面。

扫描速度调整、DAC曲线的制作所采用的试块选取DL/T820—2002标准的DL-1试块。

探测焊缝层间缺陷与根部缺陷的灵敏度选择依据不同的基准。探测焊缝层间缺陷时, 以DL-1试块中φ1mm×15mm的通孔为基准。对于接管壁厚为8mm的管座角焊缝, 其探伤灵敏度一般选择为φ1mm×15mm, -12d B。探测根部缺陷以相同规格管内部1.5m m深沟槽作为启始灵敏度。

检测过程中, 一次波标记点前出现的反射波均为缺陷波。如果二次波在内壁上的转折点在焊缝外侧, 反射点位于焊缝中, 该反射波可判为缺陷波;如果二次波在内壁上的转折点在焊缝里面, 该反射波不能判为缺陷波。

4 结束语

焊缝无损检测技术 篇10

1 长输管道焊缝的相关介绍

焊缝长输管道建设中焊接是主要的工序, 焊接的质量会直接关系到建设的速度和使用质量, 需要利用有效且恰当的方式来检验和重修长输管道环焊缝焊接的缺陷, 以确保长输管道的运用。长输管线常用焊接方法有焊条电弧焊、自保护药芯焊丝半自动焊、熔化极气体保护焊 (半自动焊和全自动焊) 等3种方式。不相同的焊接方式导致不相同的缺陷, 经常产生的缺陷包含夹渣、气孔、未焊透与未熔合等。长输管道焊接中出现的未熔合缺陷主要有侧壁以及层间未熔合两种情况;用于根焊的焊接方法主要是焊条电弧焊以及半自动焊, 以上焊接方法容易出现未焊透的缺陷;常见的焊接缺陷之一是长输管道焊接施行中的气孔。导致其发生的因素:工件待焊部位未完全清除、电弧过长、焊材与工件受潮、确保气体流量不适合等。这些缺陷需要利用适合的检测方式实行探伤, 实时探察出焊接进程中的缺陷, 预防环焊缝产生的质量问题, 难以为长输管道提供的工作需要。

2 长输管道焊缝无损监测方案

目前, 我国的长输管道环焊缝无损检测技术主要采用了射线管道爬行器技术和管道环焊缝全自动超声波技术。这些无损检测技术与国外检测技术保持了同步, 特别是管道环焊缝全自动超声波技术, 是近年来国际上新采用的管道检测技术。

2.1 管道爬行器技术

目前, 伴随我国国内的无损检测科技的迅速成长, 射线管道爬行器设施被大量运用, 其具有成本低、速度快、质量好等众多优点, 而且逐步进入国产化阶段, 已经被认定为压力管道射线拍片不可或缺的检测设施。通常的射线检测都是采用人工X射线机管外曝光方式, 但对大口径压力管道很难实现高效率射线照相检测。目前国内长输管道主要是依靠射线管道爬行器来实现射线探伤。

射线管道爬行器属于一种专业性较强的特种设施, 开发与研究的国家不是很多, 因此, 我国此方面的发展与其他国家的技术水平几乎处于同一阶层。射线管道爬行器技术特征是:X射线生成装置、遥控定时时间调整功能的实现、电动机的无触点驱动、拥有高压自动稳压能力、自动定位曝光、自动救护。

2.2 管道环焊缝全自动超声波技术

曾经采用过的探伤方法主要是利用传统的模拟型的A型反射式的超声波探伤仪进行手工探伤, 这种技术的操作麻烦, 耗费人力物力且工作效率低。在上世纪80年代时, 发明了一种新的设施——数字型A型脉冲反射型超声波探伤仪。在技术上有了更大进步, 利用数字化脉冲显示, 能够将反射波形实行打印、存储。现如今, 全自动超声波探伤已被广泛运用, 对探伤结果的正确性有了很大的提高。其特征为:探伤速度高, 最高速度为100mm/s。因为采用了相控阵技术, 可实时检测存储探伤数据, 打印完整的彩色扫查图, 可刻写数据光盘对探伤数据进行备份。全自动超声波探伤系统采用A扫描、B扫描和TOFD 3种扫描方式, 实现了缺陷图像彩色显示。全自动超声波探伤原理是:将焊缝分成几个分区, 每个分区高l~3mm, 焊缝的某一区域可以由一个分区来检测, 如根部区、钝边区;或由分几个分区进行探伤, 例如, 填充区、热焊区。每个分区都由各自的聚焦声束探伤, 探头角度根据坡口角度和熔合线上的未熔合尺寸来确定。

2.3“数字管道”体系的建立

管道项目的管理和损伤检测治理, 只依靠久的检测方法, 已经难以提供运作对资料动态的检索、解析、更新的需求, 无法实行资料系统的动态运用。特别是在启动应急方案时, 无法熟知本地环境的状况, 也许将无法正确处理突发事件。利用地理规模系统实行“数字管道”的治理方式, 能够提升管道治理运作水平的, 也将逐步走向信息化管理。

GIS (地理信息系统) 、GPS (全球定位系统) 和RS (卫星遥感系统) 的一体化技术, 空间一致性匹配, 系统协调性与统一性, 创建标准空间统计单元, 是促成管道数字化的最佳的技术方式。构建“数字管道”体制的关键是GIS的运用。数字管道包含软件应用系统和庞大的计算机技术系统, 它是集合很多相对独立的数字化技术的运用于一体, 形成一个很大的数据库为基础、数据共享与相互联系的数字化体制。对于专门的管理信息系统与传统的地理信息系统, 它拥有较好的兼容性、共享大量数据库、数字化、可视化、开放性与共享性的优点。

GIS、GPS卫星遥感、航空红外摄影、SCADA监控操作系统都在GIS的坐标基础上综合起来, 工程建设中的设计、材料、施工数据也可以纳入其中。当需要探究管道是否正常运作或者探究它的整体性危险时, 就能够将管道内部的控制要素与全部的外围环境要素联合分析, 因此, 创建管道专业的GIS系统的数字管道体制, 是加强危险预防的有效手段。对于应急状况或出现问题时, 操作员能够及时查找多组数据, 以便及时处置。它含有迅速、直观、简易的优点。

3 结语

因此, 长输管道的安全关乎国家能源的安全, 因为其涉及范围较广, 传送的介质压力较高且可燃性较高, 如果发生泄漏也许将造成很大的灾难, 因而, 确保长输管道的创建的质量问题是一项长期并且艰巨的任务, 在长输管道建设中, 要不断地坚持技术进步, 不断地在提高建设质量上下大气力, 下大功夫, 不断地提高工程的质量管理水平。加强内部的三检制, 强化检测与工程监理的作用。加强政府的监督检验, 使我国的管道工业跻身于世界强国的行列。

参考文献

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