在用压力容器超声波检测中常见缺陷的定性分析

董正祥，杨 智

（中原油田分公司技术监测中心，河南 濮阳 457001）

超声波检测是目前控制焊接质量较为广泛的无损检测方法之一。该技术采用的设备体积小、成本低、速度快、适用性强。由于超声波具有在钢材内部穿透力强的优点，故广泛应用于较厚钢板焊缝的检测。对于平面状缺陷，尽管有的缺陷很浅，只要超声波直射至缺陷面，均能得到很高的缺陷波。但由于检测结果受到定性困难、检测者专业技能与经验差异等因素影响，延判、误判时有发生，可造成安全隐患或不必要的经济浪费。排除各种伪缺陷回波信号，对正确探伤和提高检测的准确性有着积极意义。

一、在用压力容器检测选用超声波探伤仪的依据

目前技术监测中心压力容器检测采用标准JB/T4730.3-2005《承压设备无损检测》，对中原油田近2 000台第一、二类压力容器（如油气分离器、水套炉、储罐等）进行内部缺陷检测。超声波检测可靠性的影响因素很多，如检测人员的技术理论水平和心理状况、检测系统、环境的影响等。但在实际生产中，若采用射线检测，需对压力容器进行停机、清理、置换，检验一般的压力容器需要很长时间，影响被检单位的生产任务。而采用超声波探伤只需把焊缝两侧打磨即可，可以实现在人员、设备、被测对象、环境难以改变的条件下检测。通过对同种缺陷进行超声波检测判别和射线拍片对比验证，证明了超声波检测技术的可行性。

二、超声波探伤仪的检测

1.缺陷类型的判断

焊逢内部的缺陷类型主要有：点状缺陷（点渣、气孔）、条形缺陷（裂纹、未焊透、未熔合）。检出缺陷后，应在不同的方向对该缺陷进行探测。对于平面形缺陷，在不同方向上探测，其缺陷回波高度显著不同。在垂直于缺陷方向探测，缺陷回波高，在平行于缺陷方向探测，缺陷回波低，甚至无缺陷回波。

（1）点状缺陷。点状缺陷超声波检测方向示意图见图1。采用超声波在不同方向探测出的点渣和单个气孔缺陷的共同点：缺陷回波无明显变化，波形较稳定，反射波高大致相同，稍一移动探头缺陷波就消失。不同点：内含物声阻抗不同。夹渣内含的金属夹渣或非金属夹渣的声阻抗大，反射波低一些，见图2；气孔内含气体，声阻抗小，反射率高，波形陡直尖锐，见图3。

（2）条形缺陷。采用超声波在垂直方向探测出的裂纹、未焊透和未熔合缺陷共同点：探头平移时，反射波连续出现。不同点：裂纹回波高度较大，波幅宽，会出现多峰。探头平移时，有小幅变动；探头转动时，波峰有上、下错动现象，见图4；未焊透波形稳定，从焊缝两侧探伤，均能得到大致相同的反射波幅，见图5；两侧探测时，反射波幅不同，有时只能从一侧探到，见图6。

图4 裂纹缺陷反射波形

图5 未焊透缺陷反射波形

图6 未熔合缺陷反射波形

2.快速识别伪缺陷

（1）对于仪器杂波，在不接探头的情况下，荧光屏上出现单峰或多峰的波形。对于探头杂波，接上探头时，波形荧光屏上固定位置出现波形，降低灵敏度后，此波消失。

（2）焊缝表面沟槽引起的反射波鉴别的方法：一般出现一次、二次波处或稍偏后位置，如图7所示。

图7 焊缝表面沟槽的反射

（3）焊缝上下错边引起的反射波鉴别方法：由于焊缝上下焊偏，在一侧探伤时，焊角反射波很像焊缝内缺陷，当移到另一侧探伤时，在一次波前没有反射波，如图8所示。

（4）耦合剂引起的反射波鉴别方法：探头不动，随着耦合剂扩散，波幅逐渐降低，如果擦去探头前耦合剂，信号立刻消失。

图8 焊偏在超声探伤的辨别

（5）咬边鉴别方法：咬边是宏观缺陷，容易诱发裂纹，危害性较大。这种缺陷反射波一般出现在一次波与二次波的前边。当移到探头出现最高反射信号时固定探头，适当降低仪器灵敏度。用手指沾油轻轻敲打焊缝边缘咬边处，观察反射信号是否有明显跳动现象，若信号跳动，则证明是咬边反射信号。

三、实际检测中应注意的因素

第一，超声波检测结果会受到环境、技术及材料等几方面因素的影响。如果施工在冬季，焊接质量难以保证，易出现裂纹等缺陷；施工在雨季，易产生密集气孔，都应增加表面检测。

第二，考虑高温下探头压电效应随温度升高而减弱的现象给超声波检测带来的不利影响：高温探头只能在较低温度下连续工作，温度较高时必须间歇工作；压电效应下降使得探头发射和接收超声波的能力减弱，工件内的缺陷所显示的信号幅度明显下降，一些小的缺陷难于检出；高温损害探头的性能，即使在冷却到室温，探头发射和接收超声波的能力不能完全恢复到原来的水平。高温探头使用一定次数后，性能下降甚至报废。

第三，提高焊接质量，制定焊接工艺评定，要求合格的压力容器焊工施焊，控制组对间隙和偏差，减少未焊透、未熔合及大气孔的形成。焊接接头须经过外观检验合格，检测过程中注意幅度较低但有一定游动范围的反射波及多峰的情况，很可能是较大的气孔、针孔、密集气孔，此类缺陷危害极大。