焊缝形貌对埋弧焊缝自动超声波探伤结果的影响分析.pdf

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1、5 4 焊管-第3 4 卷第6 期2 0 1 1 年6 月经验交流焊缝形貌对埋弧焊缝自动超声波探伤结果的影响分析桂光正(宝钢股份钢管条钢事业部，上海2 0 1 9 0 0)摘要：双面埋弧焊管焊缝的内部质量主要通过自动超声波探伤系统来检测。介绍了宝钢股份U O E 生产线引进的管体焊缝自动超声波探伤设备及其焊缝跟踪原理。通过对该系统及超声波探伤样管结构等的分析，指出外焊缝形貌、内外焊缝宽度、内外焊缝中心偏移以及错边导致的焊缝形貌不规则等均会影响自动超声波探伤结果的准确性。最后，给出了提高埋弧焊管焊缝自动超声波探伤准确性的措施及方法。关键词：埋弧焊管；焊缝形貌；自动超声波探伤中图分类号：T G l

2、1 5 2 8 5文献标志码：B文章编号：1 0 0 1 3 9 3 8(2 0 11)0 6 0 0 5 4 0 4A n a l y s i so nE f f e c to fW e l dP r o f i l eo nS u b m e r g e dA r cW e l dA u t o m a t i cU l t r a s o n i cT e s t i n gR e s u l t sG U IG u a n g z h e n g(T u b e，P i p ea n dB a rB u s i n e s sU n i t，B a o S h a nI r o n&S

3、 t e e lC o，L t d，S h a n g h a i2 0 1 9 0 0，C h i n a)A b s t r a c t：T h ew e l di n t e r n a lq u a l i t yo fd o u b l es i d es u b m e r g e da r cw e l d i n gi sm a i n l yd e t e c t e db ya u t o m a t i cu l t r a s o n i ct e s t i n gs y s t e m I nt h i sa r t i c l e，i ti n t r o d u

4、 c e dw e l da u t o m a t i cu l t r a s o n i ct e s t i n ge q u i p m e n ta n dw e l dt r a c k i n gp r i n c i p l ew h i c hw a si m p o a e df r o mt h ea b r o a da n du s e di np r o d u c t i o nl i n e T h r o u g ha n a l y s i so ns t r u c t u r eo fs a m p l e dp i p ed e t e c t e

5、db yu l t r a s o n i ct e s t i n g，i te x p l a i n e de f f e c tf a c t o r st ot h ea c c u r a c yo fu l t r a s o n i ct e s t i n gr e s u l t sf r o ms e v e r a la s p e c t s，s u c ha so u t s i d ew e l dp r o f i l e，i n s i d ea n do u t s i d ew e l dw i d t h，c e n t e rm i s a l i g

6、 n m e n to fi n s i d ea n do u t s i d ew e l d，a n o m a l yw e l dp r o f i l er e s u l t e df r o me d g eo f f s e t，a n dS Oo n F i n a l l y，i tg a v em e a s u r e sa n dm e t h o d so fi m p r o v i n gu l t r a s o n i ct e s t i n ga c c u r a c yf o rs u b m e r g e da r cw e l d e dp

7、i p e K e yw o r d s：s u b m e r g e da r ew e l d e dp i p e；w e l dp r o f i l e；a u t o m a t i cu l t r a s o n i ct e s t i n g0前言随着我国经济的发展，油气输送管道建设也在飞速发展，而这些管道以焊管为主，焊缝的内部质量优劣对于管道的安全运行至关重要。焊缝质量主要依靠自动超声波探伤来检测，而焊缝形貌又会对自动超声波检测结果的准确性产生影响。宝钢股份U O E 生产线引进了管体焊缝自动超声波探伤设备笔者通过对直缝埋弧焊管焊缝跟踪系统及超声波探伤样管结构等的分析，

8、指出了外焊缝形貌、内外焊缝宽度、内外焊缝中心偏移以及错边导致的焊缝形貌不规则等对自动超声波检测结果准确性的影响。1探伤设备及工艺介绍1 1 结构介绍宝钢股份U O E 生产线超声波探伤设备采用德国K a r D e u t s c h 公司生产的探伤系统，型号为S N U L T E C H O G R A P H I1 5 5-4 L 1 2 T 2 Q 8 X 4 D-5 0 0 2 0 0 0。该系统具有良好的水平线性和垂直线性、较大的动态范围、较高的分辨率和灵敏度，各个万方数据第3 4 巷第6 刺仕圯l F 焊缝摧褴对埋弧焊缝自动衄声渡探伤结粜的影响分析5 5通道无杂波，还具有灵敏度自

9、动监控静、耦合报繁、白动喷标及测长功能。失波搬I2 焊缝跟踪系统原理系统可用于检测：焊缝外袭而、内裘面以及中间K 域的纵向缺陷(2 组检测系统榆测外表面、内表而纵向缺陷3 组串列式检测系统检洲焊缝中问区域的纵向缺陷)：焊缝外表面、内表面以及叶 问区域的横向和斜向(约4 5。)缺陷(1 组骑在焊缝I：的横向缺陷检测系统2 组x 型布置的横向缺陷检测系统)：热影响区分层缺陷(2 组分层检测系统)。管体焊缝超声波探伤分扩径前检测和水堆后椅测主要是检测埋弧焊缝焊接质蛙，其叶1 包括对焊缝和热影响区中是否存在纵向缺陷和裂纹的检测焊接热影响区母材巾是否存在分层缺陷的检测探头位置布置如罔l 所示2 警纂嬲筹

10、黼然黯”“图1探头位置布置示意t t 8焊缝跟踪系统如l 剐2 所不。本系统采片 非接触式电磁传感器在焊缝两侧使升 2 个传感器探叉利HJ 电磁元件距离感应原理，通过及时比对焊缝两侧电磁传感器接收值的大小(S I 和s 2 反馈值的相互关系)X,I I T L 架进行间整，通过伺服电机娴整以实现两侧传感器接收值达到基本一致，减小两者之间的磬异。图2焊缝跟踪系统示意图I 3 超声波探伤样管结构根据标准及用户的要求采州纵向捌槽、横向刻槽及焊缝中心的竖通孔，对纵向及横向检测的灵敏度进行校准超声波探伤静态校准样管如l-N3 所不。m m 口f nm 自”*nm m m#目“I)cprz*a 自、*m

11、d W#十n 4 I6 衄*nhi+J kn#自耐p nI 一*a 自、#m N 5*围3 超声波探伤静态校准样管。静态枝准的样管状态和实际检测生产的钢管焊缝形貌发生芹异时将会导致门动趟声波探伤发生漏检和误报i2焊缝形貌对检测结果的影响2 1 外悍缝形貌的影响在实际生产过程叶1，错边和焊缝垃口肜式的差异都会导致外焊缝形貌的不对称(见罔4)由于焊缝跟踪足以外焊缝余高的最高点为巾心的，当外焊缝形貌不对称时此时的外焊缝蛀高点已不是焊缝宽度方向的实际中心点，这将会导致焊缝州侧探头分布的不对称从而导致系统的漏检或议报影口自检删结果的准确性。图4 错边导致外焊缝不对称22内外焊缝宽度变化对检删结果的影响当

12、焊缝宽度发生变化时(皑罔5)检测结果也随之变化具体表现为：万方数据5 6 焊管2 0 1 1 年6 月(1)当外焊缝两侧呈对称变化时。外焊缝中心不会发生变化，不影响自动跟踪，但由于焊趾位置发生变化，若焊缝宽度变窄，焊趾信号进入闸门将导致自动超声波探伤设备误报：若焊缝宽度变宽，超出校准样管宽度的一定范围，将会导致焊趾缺陷的漏检。(2)当外焊缝只有一侧焊缝变形，将会导致外焊缝中心发生一定的变化，影响自动跟踪，将会影响自动探伤结果的准确性。(3)内焊缝宽度变化，由于不影响自动跟踪，只会使焊趾位置发生变化。若焊缝宽度变窄，焊趾信号进入闸门将导致自动超声波探伤设备误报；若焊缝宽度变宽，超出校准样管宽度的

13、一定范围，将会导致焊趾缺陷漏检。圆圆(a)焊缝两侧内凹(b)焊缝单侧内凹图5 焊缝宽度变化示意图2 3 焊偏对检测结果的影响焊偏，即内外焊道中心偏离，A P IS P E C5 L(4 3 版)规定“只要无损检测证实焊缝完全焊透并充分熔合，焊偏不应作为拒收的依据”，但是当焊偏超过规定的限度时，焊缝自动超声波探伤内表缺陷检测结果将不准确。如图6 所示，内外焊缝偏移将会导致内表缺陷检测探头的闸门设置无法保证能够完全覆盖。一骖鹌(a)正常焊缝(b)焊偏图6 超声波检测正常焊缝及焊偏焊缝示意图3解决方法与措施针对以上问题，自动超声波探伤工艺主要从闸门位置、闸门宽度的设置以及检测灵敏度的确定等进行改善，

14、以保证检测结果的准确性。3 1闸门设置闸门位置及宽度设定如图7 所示。报警闸门位置的调节对在线超声波探伤至关重要。闸门宽度和位置的设置要保证覆盖整个探伤区域。且不能使探伤区域内缺陷回波因不在报警闸门范围内而漏检，如咬边等；也不能使焊脚反射波进入闸门而变成连续误报。图7 闸门位置及宽度设定考虑到焊缝形貌对自动超声波探伤设备自动跟踪系统功能的影响，要求自动跟踪系统的精度控制在2 m m 以内，并根据现场设备的特性，焊缝内表面采用一次波探伤。为防止表面反射波进入闸门，闸门前沿设置在靠近探头外侧2 m m 左右处，以保证焊趾缺陷(如咬边)以及符合要求的焊偏不会造成漏检。闸门后沿距离焊脚反射波3m m

15、左右，保证焊脚反射波不进入闸门。西气东输工程用直缝埋弧焊管技术条件7 8 3 规定：钢管焊缝内、外焊道中心偏离不应大于3 0m m。3 2 检测灵敏度在实际检测过程中考虑到焊缝中心偏移以及焊缝跟踪过程的偏差首先在同规格、同工艺生产的钢管上进行标样加工，以保证焊缝宽度和实际焊缝宽度一致，同时还要分别进行静态和动态校准，这样才能保证灵敏度校准的准确性和可靠性。对现场超声波自动探伤设备进行静态校准。结合焊缝偏移等影响因素，针对西12 1 9m mX2 2m m 钢管刻槽及西1 6m m 通孔的灵敏度变化研究发现，当自动超声波探伤偏移检测中心2 m i l l时，刻槽灵敏度下降2 d B，通孔灵敏度下

16、降3d B。针对这一现象，为提高检测结果准确性，校准时应注意在静态校准达到标准要求灵敏度后，需提高3 4d B 增益用于补偿，然后进行动态校准万方数据第3 4 卷第6 期桂光正：焊缝形貌对埋弧焊缝自动超声波探伤结果的影响分析5 7 以考察增益是否适当。4结语通过对宝钢股份U O E 生产线引进的管体焊缝自动超声波探伤设备及其探伤样管结构的分析。指出外焊缝形貌、焊缝宽度变化、内外焊缝中心偏移以及错边导致的焊缝形貌不规则均会对自动超声波检测结果产生影响。为了提高探伤检测结果的准确性，应从闸门位置、闸门宽度的设置以及检测灵敏度的确定等方面进行改善。参考文献：1 A P IS P E C5 L(4 3

17、 版)，管线钢管规范 S 2 黄磊双面埋弧焊钢管焊缝自动超声波检测工艺的优选 J 石油工程建设，2 0 0 6，3 2(1)：6 6-6 9 3 吕成秀高性能U O E 焊管焊缝超声波自动探伤装置 J _ 焊管，2 0 0 3。2 6(1)：5 6 6 0 4 张鸿博油气输送埋弧焊钢管生产中的无损检测 J 无损检测，2 0 0 6，2 8(3)：1 3 3 1 3 6 作者简介：桂光正(1 9 8 2-)，男，2 0 0 5 年哈尔滨工业大学材料加工工程硕士研究生毕业，工程师，从事焊管生产技术研究。收稿日期：2 0 1 0-0 9 2 1编辑：谢淑霞非钢管生产企业加盟钢管分会的实施办法总则中国

18、钢结构协会钢管分会(C S P A)是由中国民政部注册，依法成立的全国钢管行业的民间管理组织，是中国钢结构协会的分会，是中国钢铁工业协会的团体会员，接受中国钢结构协会和中国钢铁工业协会的业务指导和监督管理。钢管分会自1 9 9 5 年成立至今已走过1 6 个年头。进入2 l 世纪以来的1 0 年间。我国钢管行业取得了飞速发展。中国已成为钢管大国和钢管净出口大国，并正在向钢管强国迈进。为了加快钢管行业转变发展方式、结构调整、提高质量，延伸产业链，增进同钢管行业关系密切的非钢管生产企业、事业单位之间的相互沟通，相互交流，共同发展，接纳非钢管生产企业及事业单位加盟钢管分会已势在必行。经中国钢结构协会

19、钢管分会五届三次理事(扩大)会议批准，特制定本实施细则。1 加盟钢管分会的非钢管生产企业及事业单位的范围与钢管行业关系密切的上、下游生产企业(管坯(圆坯、板、带)及研制钢管生产设备及辅助设备的企业、钢管的直接用户)及报-t=4、杂志、网站、展览公司等，均可自愿申请加入钢管分会。2 申请入会的条件2 1 申请入会的企业必须是与钢管行业关系紧密地大、中型企业，在各自的行业中享有较高声誉和业绩。2 2 申请入会的报刊、杂志、网站及展览公司必须是与钢管行业关系紧密并在国内享有较高声誉和业绩。3申请程序申请入会单位需提供由法人代表签字、加盖单位公章的书面申请报告一份，并附本单位的基本情况简介一份，一并邮

20、寄到中国钢结构协会钢管分会秘书处，同时通过电子邮箱把上述材料发到钢管分会秘书处的电子邮箱(i n f o c p i c p i o r g c n)。4审批程序4 1 申请入会报告须经秘书处初审后报常务理事会审议。4 2 在每年的理事(扩大)会议和会员大会的两次常务理事会议上审批。4 3 申请入会单位被批准后。在两次会议的纪要中公布，届时申请入会的单位代表必须到会。5 会员的权利和义务5 1 会员应自觉遵守“钢管分会管理条例”的各项规定。5 2 会员有权参加分会举办的各项活动，对分会的工作有权提出意见和建议。5 3 会员有义务积极支持分会的各项工作主动汇报本单住的生产经营及工作情况。5 4

21、会员每年应按时、按钢管分会规定的标准缴纳会费。6附则6 1 本实施办法系由中国钢结构协会钢管分会秘书处起草，解释权归秘书处。6 2 本实施办法经各副理事长同意，自钢管分会秘书长会议通过之日起执行。中国钢结构协会钢管分会2 0 1 10 6 _()6万方数据焊缝形貌对埋弧焊缝自动超声波探伤结果的影响分析焊缝形貌对埋弧焊缝自动超声波探伤结果的影响分析作者：桂光正，GUI Guang-zheng作者单位：宝钢股份钢管条钢事业部,上海,201900刊名：焊管英文刊名：WELDED PIPE AND TUBE年，卷(期)：2011,34(6)参考文献(4条)参考文献(4条)1.API SPEC 5L(4

22、3版),管线钢管规范2.黄磊 双面埋弧焊钢管焊缝自动超声波检测工艺的优选期刊论文-石油工程建设 2006(01)3.吕成秀 高性能UOE焊管焊缝超声波自动探伤装置期刊论文-焊管 2003(01)4.张鸿博 油气输送埋弧焊钢管生产中的无损检测期刊论文-无损检测 2006(03)本文读者也读过(10条)本文读者也读过(10条)1.张晨曙.叶建雄.ZHANG Chen-shu.YE Jian-xiong 超声波在焊缝跟踪中的应用期刊论文-焊接技术2009,38(4)2.魏雄标.倪自强.靳宝旺.刘继颖 油气传输用API 5L认证直缝埋弧焊管制造工艺会议论文-20103.石胜明 射线探伤辅助对位器期刊论

23、文-硅谷2008(12)4.吕成秀 高性能UOE焊管焊缝超声波自动探伤装置期刊论文-焊管2003,26(1)5.杨蓥 TOFD检测技术的应用会议论文-20076.孙智千.段望春.Sun Zhi-qian.Duan Wang-chun X60管线钢61012.7mmUOE焊管试验期刊论文-机械研究与应用2007,20(2)7.尹国耀.Yin Guoyao 成形内应力对油气管屈服强度的影响期刊论文-油气储运2005,24(6)8.王宗南.马彦东 宝钢UOE机组的装备水平与工艺技术会议论文-20079.李跃辉 压力容器对接焊缝超声波探伤的研究期刊论文-现代制造技术与装备2011(3)10.李顺华 CO焊接超声传感焊缝跟踪技术的研究学位论文2001 本文链接：http:/