直缝埋弧钢管焊缝裂纹的检测方法

目前，直缝埋弧焊管应用已（yǐ）扩展到众多，除（chú）石油气长输管道外，还向（xiàng）海洋平台、海上浮吊等海洋结（jié）构方面发展。埋弧焊管作为海（hǎi）洋结（jié）构用管具有明显（xiǎn）的优势，如壁厚均匀，工艺简单，性能受制（zhì）管工艺影（yǐng）响较小（xiǎo），易于实现、的要求，且其（qí）规格调（diào）整灵活，可满足不同管径的要求。但是，由（yóu）于海洋结构用管的服役环境与陆路流体输送管有（yǒu）所不同，海洋结构用管服役在波（bō）浪、海潮、风暴及寒冷流冰等严峻的（de）海洋工作（zuò）环境中，因而，对海洋（yáng）结构用管除了要求具有一般管道性能外，还对其强（qiáng）韧性和焊缝提出了高的要求（qiú）。钢（gāng）管的主要材质为D36钢、S355钢及具有Z向性能的（de）结构钢板，厚度一般在（zài）20～50mm之（zhī）间，由于板材厚度较大，且碳含量及（jí）碳（tàn）当量均较大，可焊（hàn）性较差，淬硬倾向大，使焊接接头的熔合性能降低，且易产生冷裂纹。扬州亚联钢管有限公司采用上述材质和厚（hòu）度的钢板（bǎn）生产某些海洋平台（tái）结构钢管时，发现部分厚（hòu）壁钢管（guǎn）存在横向裂纹缺陷。检出横向裂纹、及时返修并（bìng）缺陷，对钢管、海洋平台（tái）的使用具有重要意义。

1厚（hòu）壁直缝埋弧焊（hàn）管焊缝存在的（de）横向裂（liè）纹

分别（bié）采用厚度为20～50mm的D36，D36-Z35和S355结构钢板，通过JCOE成型（xíng）方式生产（chǎn）海洋经验交流·54·HANGUAN焊管平台用直缝埋（mái）弧焊管（guǎn），直径为（wéi）508～1372mm。焊缝采用X形坡口，内焊为三丝埋（mái）弧（hú）焊，外焊为（wéi）多层多道三丝埋弧焊。焊接完成24h或48h后对焊缝进行波检测，横向扫查时发现在焊缝壁厚中间（jiān）位置有林状回（huí）波出现，进一步检测发现有时整条焊缝断续（xù）存在（zài）类似信号，在焊缝中间位置。为了（le）查清缺陷的性质，对某些反射信号高的地方（fāng）进行X射线拍（pāi）片，未发（fā）现缺陷。经碳弧气刨后再次进行磁粉检（jiǎn）测（cè），证实该缺陷为横向裂纹。裂纹大部分横穿焊（hàn）缝，但未扩展到母（mǔ）材中，裂纹在焊缝壁厚的中间位置，为外焊（hàn）的层，与波检测的基本吻合。

2焊缝横向裂纹缺陷的检测方法

横向裂纹危害性较大，与其他缺陷相（xiàng）比，其波检测难度也（yě）较大，这主（zhǔ）要是由于波检测较难（nán）判别缺陷的性质。为了提高（gāo）横向（xiàng）裂纹的检出率，并（bìng）准确判定（dìng）横向裂纹，结合AWSD1.1/D1.1M和APIRP2X等标（biāo）准规定，总（zǒng）结出了波对横向裂纹的扫查方（fāng）式。实践证明，这些方法对厚（hòu）壁焊缝中横向裂纹检测与判定较为。

2.1带余高焊缝的斜平行扫查

为了检测出带余（yú）高焊缝中的横向裂纹，检测（cè）时，可在焊接接头两（liǎng）侧（cè）边缘分（fèn）别布置探头，且使探头与焊接接头中心线（xiàn）成（chéng）10°～20°，进行两个方向的斜平行扫查（chá）。

笔者曾使用2.5MHz，13×13K1（45°）探（tàn）头，沿焊缝做横向扫查，角度控制在10°左右，横向缺陷回波波幅很低，部分缺（quē）陷还（hái）不能发现。可见，如果采用（yòng）沿焊缝两侧斜平行（háng）扫查方法，检（jiǎn）测横向裂纹，其检出性（xìng）较差。

2.2去掉焊缝余（yú）高后的平行扫查（chá）

如（rú）果焊缝余高已磨平，在焊缝上探测是检查横向裂纹的为的方法。检测时，将探头放在焊缝及热影响区（qū）上，进行两个方向的平行扫查。

2.3双探头横跨焊缝的交（jiāo）叉扫查

如果焊缝（féng）余高未磨平（píng），在焊缝两侧各（gè）放置一个探头，一般（bān）要求两个探头K值的实（shí）测值相同，以入射声束（shù）经缺陷（xiàn）反（fǎn）射后能大限度地被接收（shōu）探头所接收，并（bìng）易于（yú）定位。检测时，要（yào）两个探头的声束（shù）轴线相交（jiāo）于要检测的部位，两个探头一发（fā）一收，在焊缝两侧（cè）同时进行同向平行于焊缝中心线（xiàn）的移动（dòng），这样可以检测出焊缝的横向缺陷，这种扫查方式（shì）称为交叉（chā）扫查，当示（shì）波屏上出（chū）现次反射波后即认（rèn）为是缺陷波（bō），然后沿着焊缝缓慢前后移动一个探头（发射探头或接收探头），并适（shì）当环绕或旋转探（tàn）头，使缺（quē）陷波幅（fú）为大。采用双探头交叉法是检测焊缝内横向裂纹（wén）的（de）方法，但是这种扫查方法靠手工操作，因此效率低，且不易掌（zhǎng）握。

2.4带余高焊（hàn）缝的平行扫查（chá）

采用射线检测时，有的横向裂纹很难发（fā）现，这是由于焊缝余高的存在及横向裂纹的位置，当采用斜平行扫查时，波幅不高而容易漏检。日常检测（cè）中，为了重要焊缝横向（xiàng）裂纹的检出，一（yī）般将所（suǒ）有焊缝余高全部打磨平整，探头可在（zài）焊（hàn）缝上做平行扫（sǎo）查（chá），进而提高横向缺陷的检出率。如JB/T4730.3—2005标准对（duì）焊接接头采（cǎi）用C级检测技术等级（jí）时，应将焊接接头的余高磨平，检（jiǎn）测横向缺陷时将探头放（fàng）在焊缝及热影响区上做两个方向（xiàng）的平行扫查。去除余高在焊缝上做平行扫查是检（jiǎn）测横向缺陷的较好（hǎo）办法。

厚壁钢管一般采用多层（céng）多（duō）道焊，焊缝余高3～4mm，焊缝宽度40～70mm，如果（guǒ）手工用角（jiǎo）向（xiàng）磨光机修磨焊（hàn）缝（féng），工作量会特别大。这类钢管的（de）生产标准及补充技术（shù）规（guī）范并没（méi）有（yǒu）要求检（jiǎn）测横（héng）向缺陷时去除焊缝余高，而且厚壁钢管（guǎn）外焊缝的焊接为多层多道埋弧焊，表面光滑，当使用2.5MHz9×9K1（45°）探头骑在焊缝余高表面进行扫查时，发现回波幅值很高，缺陷波形明显，较易分辨（biàn）。可见，采（cǎi）用平行扫查方式也能检测（cè）出厚壁（bì）钢管带余高（gāo）焊缝中的横向裂纹类缺陷。

厚壁钢管通常的检测方法是使（shǐ）用9×9K1（45°）小晶片的横波斜探头（13×13以上的大晶片探（tàn）头（tóu）检测效果不（bú）好），将斜楔在焊缝余高上的探头底部用（yòng）砂纸修磨成弧形（有利于（yú）与焊（hàn）缝好的吻合），并在焊缝上（shàng）做双向扫查，这时的扫（sǎo）查增益一般比基准6~12dB，同时使用比（bǐ）较粘稠的耦合（hé）剂，就能地检出焊缝的横向裂（liè）纹。采用这种方（fāng）法检测焊缝（féng）的横向裂纹时，大部分回波较（jiào）高，只有少量的波幅在50%DAC（距离波（bō）幅校正），但仍然（rán）可以看到交替出现的（de）典型的横（héng）向（xiàng）裂（liè）纹的回波特征。

检测时还需注意横向裂纹在焊缝中的形态，此类裂纹在x轴方向，即焊缝长度方向上端点和下端点坐标是不同的，即裂纹是倾斜（xié）的，所以检测时，在焊缝上的扫（sǎo）查（chá）从向前和向后两个相对方向进行扫（sǎo）查。常规波手工扫查对焊缝缺陷反射波信号的显（xiǎn）示率可能为DAC曲（qǔ）线（xiàn），但是由于（yú）扫查波方向与（yǔ）缺陷（xiàn）平面走向等原因，使（shǐ）反射（shè）波信号未达到DAC曲线或50%DAC曲线，从而会使危害性平面状缺陷漏检。

如果采用70°斜探头（tóu）在母材上做（zuò）双向（xiàng）小角度斜平行扫查来检测横向（xiàng）缺陷，漏检（jiǎn）率（lǜ）就很高。实际工作中（zhōng），焊缝的横向裂纹都（dōu）是用K1（45°）探头在（zài）焊缝（焊（hàn）缝有余高或者磨（mó）平）上扫查而检测出来的。