新技术TOFD检测出现的伪缺陷图谱解析.doc

TOFD检测中的伪缺陷(图谱)分析杨兴斌 曹麦对 刘雪芳 华电郑州机械设计研究院有限公司，河南郑州 450015YANG Xing-bin CAO Mai-dui LIU Xue-fangHuadian Zhengzhou Mechanical Design Institute Co., Ltd. 450015摘要：随着焊缝质量检测技术的飞速发展，结合焊接时的实际工况，对新技术新设备检测结果值得深入分析。通过大量TOFD1检测案例研究，发现几种具有共性的伪缺陷图谱，且非常容易引起误判，经过对工况条件、结构应力以及现场材料的使用等进行分析，结合其他检测方法和实际解剖验证，通过对比分析得出该图谱特征、产生原因及如何防止误判。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.关键词：TOFD检测；伪缺陷图谱；工况条件；结构应力Key Word: TOFD detecting; pseudo-defect map; working condition；structural stress1 概述在我国的水利水电工程建设中，金属结构材料厚度、强度和质量要求逐步提高，质量、环保、安全等意识日益增强，焊缝质量的可靠性尤为重要。焊缝质量TOFD检测技术在我国属于开始应用和推广阶段，对其检测结果的判定需要探究。笔者在工程应用的实践中，通过大量TOFD检测2结果图谱分析，发现一种规律性的伪缺陷图谱。通过研究该类图谱的共性以及产生的原因，发现识别和判定该类图谱的方法，降低了TOFD检测结果地误判。2 TOFD检测图谱说明使用TOFD检测仪器Omniscan16/128检测时，采用A-B两种扫描模式，扫查到的检测图谱包含了A型显示和B型显示。A型显示中有直通波(表面下的爬波)、背面反射波、变型波2、缺陷回波（反射或衍射波），当然要是上表面或下表面有开口缺陷时，一般情况下直通波或背面反射波全部消失或者局部中断消失。B型显示一般包含上表面黑白条纹（对应A扫描中的直通波)、背面黑白条纹（对应A扫描中的背面反射波）、变型波黑白条纹2、缺陷黑白条纹（对应A扫描中缺陷回波），同样要是A扫描中的直通波或背面反射波全部消失或者局部中断消失，那么B扫描中对应的上表面黑白条纹或背面黑白条纹全部消失或者局部中断消失。当焊缝中没有缺陷时A型显示没有缺陷回波，也没有B型显示对应的缺陷黑白条纹。2.1 正常的TOFD检测图谱显示如下：图1. 无焊接缺陷的TOFD图谱显示直通波B型显示A型显示焊缝上表面焊缝背面变型波条纹背面反射波变型波2.2 异常的TOFD检测图谱显示如下：图2. 有焊接缺陷的TOFD图谱显示裂纹两尖端直通波A型显示焊缝上表面B型显示焊缝背面变型波条纹裂纹缺陷背面反射波变型波该仪器TOFD图谱上半部分是A型显示（A扫描），下半部分是B型显示（B扫描），以下图谱中直通波、背面反射波、变型波、焊缝上表面、焊缝背面、变型波条纹显示部位同上。3 工程实践工程中使用的TOFD检测仪器是Omniscan16/128，在众多图谱对比中发现一种具有规律性的图谱，这种图谱经过反复鉴别发现该图谱伪缺陷图谱，伪缺陷图谱虽然出现的几率比较低，但很容易引起误判。下面举几例说明伪缺陷图谱。（1） 某厂房桥机主梁盖板对接焊缝检测图3. 焊接材料引起的伪缺陷TOFD图谱显示焊缝背面变型波条纹直通波伪缺陷回波焊缝上表面背面回波伪缺陷黑白条纹a材料规格：Q345B/30mm，坡口形式：X型坡口，焊接方法：埋弧自动焊b扫查方式：非平行扫查，探头规格：5MHz6mm，楔块角度60c探头间距（PCS）：70mm，定位方式：编码器定位（2） 某厂房桥机主梁腹板对接焊缝检测图4. 结构应力、焊接电流过大引起的伪缺陷TOFD图谱显示变型波条纹焊缝背面伪缺陷条纹焊缝上表面变型波背面回波伪缺陷回波直通波a材料规格：Q345B/14mm，坡口形式：I型坡口，焊接方法：埋弧自动焊b扫查方式：非平行扫查，探头规格：5MHz6mm，楔块角度60c探头间距（PCS）：32mm，定位方式：编码器定位（3） 某水电站蜗壳纵焊缝检测图5. 拼装间隙过大堆焊引起的伪缺陷TOFD图谱显示变型波条纹伪缺陷条纹焊缝上表面背面回波伪缺陷回波直通波a材料规格：ADB610D /45mm，坡口形式：X型坡口，焊接方法：焊条电弧焊b扫查方式：非平行扫查，探头规格：5MHz6mm，楔块角度60c探头间距（PCS）：103mm，定位方式：编码器定位（4） 某水电站蜗壳碟形边焊缝检测图6. 焊接缺陷4次返修引起的伪缺陷TOFD图谱显示变型波条纹焊缝背面伪缺陷条纹焊缝上表面变型波伪缺陷回波背面回波直通波a材料规格：WDB620 /34mm，坡口形式：X型坡口，焊接方法：焊条电弧焊b扫查方式：非平行扫查，探头规格：5MHz6mm，楔块角度60c探头间距（PCS）：78mm，定位方式：编码器定位4 TOFD检测图谱比较与解剖结果在实践中分析比较了大量的TOFD检测图谱，对图谱中超标缺陷的部位进行现场解剖。发现其中有14幅图谱存在共性，图谱中的缺陷特征非常相似。这14幅图谱在解剖前，对每张图谱存在缺陷的地方做过仔细的超声波检测3，未发现任何缺陷回波信号，符合GB/T11345-89标准的B级要求，并对焊缝两侧母材进行了超声波检测，未发现任何缺陷。并且审查了那些“缺陷” 部位对应的X射线探伤底片，未发现缺陷影像。对这14幅图谱存在超标缺陷的地方，经过现场详细解剖未发现缺陷。5 伪缺陷图谱的特征（1）检测时出现伪缺陷图谱与焊缝母材的厚度及材料无关。（2）该图谱伪缺陷非常明显，几乎整张图谱存在这种缺陷显示，伪缺陷有一定高度且平直明亮，图谱显示非常清晰的黑白条纹。（3）该图谱中的缺陷显示在焊缝解剖过程中未发现任何缺陷。返修后用其他检测方法检验，在没有发现任何焊接缺陷的情况下，用TOFD检测复验，仍然出现与原图谱相同显示的伪缺陷图谱。6 伪缺陷图谱的形成原因（1）由于焊接材料使用不当，在TOFD检测时可能会产生伪缺陷图谱。（2）部件现场拼接时焊缝间隙过大，焊接前在局部堆焊，特别是使用大电流堆焊，引起局部晶粒粗大。由于TOFD检测使用的是衍射波，波长短检测灵敏度高，所以检测时可能会产生伪缺陷图谱。（3）在焊接过程中对某一部位经过多次返修，引起局部晶粒粗大，TOFD检测时噪声增大，从而可能产生伪缺陷图谱。（4）伪缺陷图谱多发生在应力较为集中的部位，部件安装时由于强制结构应力过大加上焊接应力，引起晶粒取向发生变化，使得TOFD检测时的衍射波发生变化，从而可能产生伪缺陷图谱。（5）综合上述的情形都有可能同时引起晶粒发生变化，然而超声噪声通常来自晶粒反射，晶粒反射限制了实际能使用的频率4，从而可能产生伪缺陷图谱。7 结果为了方便快捷有效的解决现场检测出现的伪缺陷图谱疑问，经过现场对比解剖和分析发现，该类伪缺陷图谱可以通过以下方式有效判定。（1）遇到这种图谱时，首先采用A型脉冲反射法超声波检测，使用直探头检测焊缝两侧板材，如果焊缝两侧板材符合板材标准要求，可初步认定为伪缺陷图谱。（2）遇到这种图谱时，观察图谱中的缺陷是否明亮平直有一定的高度，而且几乎存在于整幅图谱中。缺陷不是衍射波形成的影像，而是反射波形成的影像，该类缺陷的特征和规律较强，据此可以初步判断可能是伪缺陷图谱。（3）遇到这种图谱时，采用A型脉冲反射法超声波检测验证，使用两种以上角度的横波斜探头，并在原有检测灵敏度的基础上提高12dB作为扫查灵敏度。在图谱中的缺陷位置做双面双侧超声波检测，如果未发现缺陷回波，说明该图谱中的缺陷是伪缺陷图谱显示。（4）采用相控阵检测法，在图谱中的缺陷位置做双面双侧扫查，如果在此位置未发现缺陷，则该部位合格，TOFD缺陷图谱为伪缺陷图谱。（5）如果还有疑问，可对该图谱中最严重的部分做少许解剖验证，如未发现缺陷则说明该图谱中的缺陷为伪缺陷显示。8 结论在TOFD检测中会出现一种伪缺陷图谱容易引起误判，经解剖、对比、分析和验证研究，得出此类图谱的特征、产生原因及判定方法，可以防止误判，从而大大提高TOFD检测因为人为原因影响结果的准确性和客观性。参考文献：1 CEN/TS 14751-2004焊接衍射时差法超声检测在焊接检验中的使用.2 DL/T330-2010水电水利工程金属结构及设备焊接接头衍射时差法超声波检测.北京：中国电力出版社，2011.3全国锅炉压力容器标准化技术委员会.承压设备无损检测.北京：新华出版社，2005.4 ASME锅炉及压力容器委员会无损检测分委会编著.ASME锅炉及压力容器