张山卫 吴昊 岳雷 郑春
青岛维康中油检测有限公司 山东省青岛市 266300
摘 要：由于A扫描超声检测技术有操作时间短、检测结果反馈快、对环境无污染等特点，在石油炼化装置安装和检修中发挥着重要作用，尤其是在射线检测难以实施的部位（例如锅炉中的炉管），对于容易产生的未熔合面积型缺陷，仍然是A扫描超声检测技术的优势所在。以下浅谈我们在现场检测炉管时，对未熔合缺陷的超声波识别方法。
关键词：炉管；未熔合；超声检测；识别；结论
1 炉管结构
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图1 炉管结构图
我们在实际现场检测时，如图1所示由于现场工期紧张和作业的局限性不允许采用γ射线检测等多种因素，因此在如何使用超声波检测发现炉管（规格∮159×8 mm）未熔合缺陷，对其产生的原因及危害、如何在满足标准的前提下选择最优化的探头、从波幅高度与信噪比等方面进行了对比，有助于提高针对这类缺陷的定性和识别。
2 未熔合的分类及产生的原因和危害性
2.1分类：焊缝未熔合可分为坡口未熔合（侧壁未熔合）、层间未熔合、根部未熔合，如下图所示为三类焊缝未熔合的示意图。
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2.2产生的原因：焊接参数方面有焊接线能量过小、电弧偏吹和焊条药皮偏心等；操作方面有电弧离坡口过远、运条不当、摆动时在两端停留时间过短以及焊条或焊丝倾角不合适等。上述原因使母材或前一层焊缝金属未得到充分熔化就被填充金属覆盖而造成未熔合。
2.3危害性：由于未熔合缺陷本身就是一种虚焊,减少了焊缝内的受力面积，在交变载荷的作用下, 应力将高度集中，极易开裂，是焊接接头中最危险的缺陷之一。
3 未熔合超声波检测难点分析
3.1 探头角度的影响
按照NB/T47013.3-2015《承压设备无损检测》标准要求，应选择的K值范围为2.5～3，确因条件限制只能从焊接接头一侧检测时，应采用两种或两种以上的不同K值探头进行检测，K2.5和K3两种角度探头的检测灵敏度需经试验验证哪种K值探头检测灵敏度更好。
3.2 探头前沿的影响
探头晶片是否与管子接触良好，探头前沿是否满足NB/T47013.3-2015《承压设备无损检测》标准要求。
3.3 未熔合缺陷的位置的影响
未熔合缺陷产生的位置多变，如坡口未熔合只在坡口位置有回波，根部未熔合在接头根部位置产生回波，层间未熔合在接头内不同深度都有可能出现。
3.4 波形特征的影响
未熔合缺陷回波高度较高，与未焊透、裂纹等缺陷的回波不易区分。
3.5 根部伪缺陷与根部未熔合缺陷回波混淆的影响
由于此类对接接头对口难度较大，容易产生错边等与根部未熔合难以区分的显示。
4 超声波检测试验验证
4.1探头前沿选择
①5MHZ6×6K2.5,②5MHZ6×6K3,③5MHZ8×8K2.5,④5MHZ8×8K3,⑤5MHZ12×6K2.5FG6探头各一个，在CSK-IA试块进行前沿跟K值的校准，①②探头前沿为6mm，③④探头前沿为9mm，⑤探头前沿为12mm满足NB/T47013.3-2015《承压设备无损检测》标准管壁厚度≧4-8mm，探头前沿≦6mm的探头只能选择①,②号探头。
4.2探头角度
针对这类∮159×8 mm的未熔合缺陷，我们先从K2.5和K3两种探头对同一位置的信噪比和波幅进行对比，如图2、图3。
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通过表1以上两种同频率同尺寸不同K值的探头对比，对∮159×8 mm炉管的未熔合缺陷进行超声波检测时，在同时满足NB/T47013-2015的前提下，K2.5探头比K3探头合适。
4.3未熔合出现位置
（1）根部未熔合的位置深度显示一般在焊缝根部厚度的前面与母材厚度相邻，水平位置一般在焊缝的中心处；
（2）坡口未熔合的位置深度显示一般在母材厚度的深度范围内，各层深度都有可能，同一缺陷水平位置一二次波相同；
（3）层间未熔合一般出现在中厚板焊缝中，单发单收的超声检测很难发现此类缺陷，在此不再详述。
4.4 检测波形特征
（1）缺陷形状判断：当使用K2.5与K3探头分别对同一位置的缺欠进行对比，最小反射波幅和最大反射波幅的差值大于9dB，判断为面状缺陷。
（2）波幅和位置综合判断：首先未熔合波形特征为单一尖锐回波，探头前后和左右移动时一开始波幅平滑的上升到最大波幅，探头继续移动波幅变化不大，随着探头离开反射体波幅又平滑下降；其次结合此位置判别，进行单面双侧时焊道一侧为一次波发现缺陷，焊道另外一侧为二次反射波发现缺陷，且波幅很高，但水平位置与一次缺陷波位置重合。
（3）与未焊透对比分析：未熔合缺陷与未焊透缺陷的区别，坡口未熔合和与未焊透因深度显示的原因比较容易区别，而宽大根部未熔合与根部未焊透比较难以区分，窄细的根部未熔合一边有融合不好现象，一边是融合完好。因此A超深度显示未焊透反射波在板厚（T）之前出现，没有底波出现，而窄细的根部未熔合A超的深度显示在探头前后移动时可以显示出缺陷波深度和板厚（T）深度反射波。而现在的管道焊接一般为氩弧焊打底焊接，根部未熔合与根部未焊透的现象很少发生。
（4）与裂纹对比分析：未熔合缺陷与裂纹缺陷的区别，裂纹缺陷的反射特征为平行移动探头时，反射波起伏较大，并且晶片与管壁接触良好，轻微移动探头仔细观察会有多峰现象发生。
4.5 伪缺陷与未熔合缺陷回波易混淆
伪缺陷的情况错综复杂，例如“山”字回波、根部错口，山字回波的形成原因为横波进入焊缝根部形成①显示厚度为一次底波反射波T,②根部变形纵波L,③根部反射横波S,当L入射到焊缝的上表面被反射回来，回波会被探头接受，当S入射到焊缝的上表面被反射回来，回波也会被探头接受。因纵波速度比横波速度快，所以根部变形纵波L在根部反射横波S之前。再加上之前的显示厚度为一次底波反射波T，在A超显示屏幕上会形成“山”字回波，如图4。
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根部错口的形成原因为是炉管尺寸椭圆或弯管与直管段不等厚造成的，此类伪显示注意与根部未熔合及根部未焊透区分开来，此类伪显示A超检测缺陷波出现在板厚（T）之前跟板厚（T）之后都有可能。
要点如下：
（1）区别“山”字回波与未熔合缺陷波的要点，看见“山”字回波首先考虑不是缺陷显示，其次找到“山”字回波的最高回波，测量水平位置不在焊道内。
（2）区别根部错口与未熔合缺陷波的要点，根部错口显示波幅较高，并且整道环焊口都有波幅显示，测量水平位置不在焊道的同一位置，并且肉眼会观察到此类管口存在错口现象。
5 结论
总结以上分析，我们通过静态波形与动态波形的观察判断、结合焊接方法和坡口形式的观察判断、检测人员的责任心和丰富的实操经验，定性未熔合缺陷还是完全可行的，但缺陷的形式千奇百怪，不能一概而论，以上浅谈我们在实际工作中遇到的真实问题，从实际出发并解决问题，不足之处请多指正。
参考文献
[1] 承压设备无损检测NB/T47013-2015；