1、AUT 检测缺陷的评判摘 要 文章从实际应用的角度，介绍了 AUT（全自动超声波检测）扫查图的评判方法。按照焊缝的坡口分区，依次介绍了根部、钝边、热焊及填充层等各个区域缺陷在扫查图中的表现特点及对其定性定量的评判方法。主题词 AUT 缺陷 扫查图 通道 评判 1 概述目前，我国正处于石油天然气管道建设的第四次高潮，管道向大口径、大壁厚趋势发展。在此基础上，管道自动焊越来越得到广泛应用。随着自动焊的发展，全自动超声波检测技术（AUT）也得到了大量的应用。AUT 技术在国内的发展逐渐趋向成熟和完善，其中AUT 扫查图的评判是一项非常重要而且技术含量非常高的工作，不仅需要检测人员接受大量的培训，掌握
2、评判的技巧，而且需要丰富的经验。2 评判的基本原理全自动超声波的扫查图分三部分：带状图、TOFD 和 B 扫描。设备通过在每个通道设置阈门来判断缺陷位置和性质。计算单元通过计算声束延迟时间来达到阈门的设置，将门内的反射信号搜集到采集单元，作为缺陷进行记录，而将门范围以外的信号滤掉。带状图以A 扫的形式显示，纵轴代表探头移动距离，横轴代表回波幅度和回波时间，在带状图上，阈门分为波幅门和时间门，它们的位置和长度基本一致，均以熔合线处为 0 点，熔合线前为负值，以后为正值。每个分区的阈门长度不等，从 6mm 到 18mm 左右，根据熔合线到焊缝中心线的距离而定。波幅门采集回波幅度，阈值一般设置在 2
3、0%和 40%，超过 20%的信号被采集，在带状图上时间门信号显示为绿色，超过 40%的信号显示为红色，70%100%时信号变为黄色。时间门以内的回波被采集，范围以外的回波被滤掉。在实际检测中只有幅度超过 40%的回波信号（红色块）才进行评定。TOFD 和 B 扫描的显示方式有别于带状图。TOFD实际上焊缝的侧视图，纵轴代表探头移动距离，横轴代表缺陷在焊缝中的深度。B 扫是焊缝的俯视图，纵轴代表探头移动距离，横轴代表缺陷在焊缝中的水平分布。图 1 是一个完整的扫描图，从 RUF5U 和 RDF5D 属于 A 扫描，分别代表各个通道的 A 扫描带状图，每个通道都代表焊缝的不同深度，从两侧到中间每
4、层逐渐加深。缺陷深度的评判就依据缺陷所处的通道，RU、RD 是根部通道，深度为整个壁厚。中间的为 TOFD通道，是通过衍射时差法得到的扫描图，它两侧的 2 个通道 MAPD、MAPU 是根部 B 扫描通道，VOL1U、VOL2U、VOL1D、VOL2D 4 个通道是体积通道。最右侧是 3 个耦合监测通道，监测扫查过程中耦合是否良好。3 缺陷评判3.1 根部缺陷对于长输管道的焊接，根部焊接是关键，所以在评定过程中尤其要关注根部缺陷。根焊缺陷的评定比较复杂，在扫描图上看，仅从一个通道我们不能准确的判断缺陷性质和长度，在评定过程中应结合 TOFD 通道、根部 B 扫和 RD、RU 等几个通道综合分析
5、评判。在焊缝的 0 点和 6 点处，由于重力作用根焊容易出现余高过高和余高不足的现象，无论是余高过高还是欠缺都会在 A 扫上有高于的 40%的波出现，当确实存在缺陷的时候也有高于 40%的波出现。这样就需要较高的判断能力来评定。通过根部 B 扫描，体积通道以及 TOFD 通道相互比较，互相验证得出正确结论。图 1 中缺陷在钝边、热焊和根部都有显示。观查 TOFD 通道，在根部反射处有 3 条线，其中 2 条是焊缝内边缘的反射底波，因为焊缝在此处存在错边，所以有 2 条底波线，另外一条则是缺陷波线。在 A 扫的 LD、HD 通道有缺陷显示，表明缺陷在钝边和热焊之间的位置，即图 2 所示的位置。拐
6、角处图 1 扫查图 1在扫查图 3 中，RD、LU、LD、TOFD 和体积通道都有缺陷显示，根部通道 A 扫和根部B 扫描通道相互对应，位置一致，体积通道在相应的位置也有显示。另外在这个部位有错边情况存在，此缺陷应该在钝边和根部的结合点处，是未熔合缺陷，这是一个典型的根部未熔合3.2 钝边区域缺陷对于热焊区域的缺陷主要是由于钝边的厚度和坡口角度原因造成的。分析缺陷产生的原因，我们可以得到在热焊部位的缺陷性质和和深度。如图 2 所示位置？图 4 缺陷显示 1 是 LU 通道显示，缺陷显示 2 是 TOFD 通道显示，缺陷在 LU 通道和TOFD 通道都有显示，在 LD 通道有绿色波幅出现，是缺陷
7、波的显示，体积 1 通道中也有缺陷显示，综合评判此缺陷是在钝边坡口上的缺陷，并且缺陷内有渣存在。显示 2显示 1图 2 焊缝接头形式图 3 根部未熔合扫查图图 4 夹渣扫查图图 5 钝边未熔合图 5 缺陷显示 2 在 LU 通道和 VOL1U 通道有显示，且有一定长度。而 TOFD 通道没有缺陷显示，体积通道中缺陷显示非常明显，是钝边的未熔合。显示 1 为几何反射，因为其A 扫波幅，波形都显示其不是缺陷。对于这一部位缺陷的判断很容易被干扰。因为发生在这个部位的缺陷从射线底片上难以看到，难做对比，所以对此位置的缺陷评判后经常不被人接受。另外，有些根部的几何反射在扫描图的钝边和热焊通道都能出现，要
8、想清楚判断其性质，需要知识和经验，要综合考虑才能完成评判，门位和体积通道以及 TOFD 的显示都是评判的重要依据。3.3 填充层缺陷热焊层和填充层等部位的几何反射少，杂波少，干扰评判的因素就少一些，所以评判缺陷相对来讲也比较容易一些，缺陷位置一般也出现在坡口和层间，根据门位判断多个通道显示的缺陷是否是同一个缺陷，根据缺陷占有通道的数量可以粗判缺陷的自身高度，如需精确测量缺陷高度，可以通过扫描图的 TOFD 通道测量缺陷自身高度。如图 6图 6 有 3 处缺陷，显示 4 跨三个通道，分别在 HD，F1D、F2D；是填充层出现在的，根据图形显示此缺陷是在热焊和 F1D 夹角处的缺陷，并且缺陷延伸到
9、 F2D，属于未熔合缺陷，缺陷自身高度较高，此缺陷在两个体积通道中都有明显显示，说明缺陷有一定的宽度和高度，属于有一定体积的缺陷。而显示 3 和 5，A 扫描中只在一个通道显示，但 B 扫描和体积通道和 TOFD 通道中还有显示，所以判定为缺陷。根据缺陷显示的门位情况分析，缺陷所处深度和大概位置应该在层间，结合体积通道显示可知，缺陷有一定形状，是层间未熔合中掺杂着渣。对于显示 5 只在 A 扫 F3D 通道和 TOFD 通道中有显示，两个体积通道都没有缺陷显示，综合考虑应是未熔合。在返修过程中，我们密切关注返修情况，通过缺陷打磨出后观察，缺陷情况和我们的分析判断一致。3.4 体积型缺陷体积型缺
10、陷可能发生在根部，也可能发生在填充层。图 7 是发生在填充层和热焊之显示 3显示 4显示 5图 6 钝边未熔合间的缺陷。且缺陷里含有渣，在体积通道中都有块状图形显示，这类缺陷比较典型，并且出现较多。而对于图 8 来说，缺陷显示不明显，只有 TOFD 通道有显示，其它通道都没有明显显示，这种缺陷是在射线底片中的链状气孔。通过射线底片验证，并经缺陷打磨后进行观察和分析，证实是在填充 2 的链状气孔。图 9 缺陷显示也是典型的缺陷显示，在 A 扫带状图上可以清晰的看到超过 40%的信号波显示，在体积通道中有群状图形显示，如显示 8。在 TOFD 通道中也有群状图形显示，如显示 6，因此我们分析此缺陷
11、是密集气孔。射线拍片后验证是正确的。4 结论全自动超声波现场检测时情况复杂，尤其是轨道位置安放的精确度，试块的校准效果、现场扫查温度等几个系列因素会对检测结果产生强烈的影响，因此对检测结果的评判需要对多方面情况进行综合考虑，收集各种信息，才能减少失误。本文只是介绍了基本的评判方法，在实际检测时，还要对具体问题具体分析，综合各种可能的影响因素判断显示的性显示 6显示 7 显示 8图 7 钝边未熔合图 8 钝边未熔合图 9 钝边未熔合质。 参考文献：西气东输二线标准AUT 检测方面的培训教材现场射线和 AUT 检测对比试验以及缺陷打磨时的现场验证记录作者简介：李海涛，男，1980 年 9 月 1 日出生，2003 年 7 月毕业于西安石油大学材料与工程学院机械设计制造及其自动化专业；工程师；新疆鄯善县火车站镇吐哈石油技术监测中心（838202） ；;8372650.
