1 前言
目前对压力管道对接焊缝内部缺陷的检测，主要采用射线检测和超声波检测。射线检测由于方法本身特点的局限性，即：（1）管壁太厚，双壁单影法透照时，穿透力不够；（2）射线探伤工序复杂，检验周期长，劳动量大；3）射线探伤对人体有害，与其他工种不能交叉作业，难以保证工作进度；（4）由于位置的限制，射线探伤存在盲区；（5）只能提供缺陷的分布情况，而不能给出缺陷的深度。而超声波探伤则可以突破上述的限制，常应用于压力管道的检测，尤其对于大口径厚壁管的对接焊缝。在超声波探伤过程中，正确识别焊缝根部缺陷反射波和非缺陷反射波，有利于提高工作效率，不漏检，不误判，提高超声波探伤的可靠性，保证压力管道安全运行。
2、管道焊缝的结构形式和根部的反射特点
压力管道对接焊缝一般都是单面焊双面成形，焊缝坡口形式长采用V型。管道焊接时，大多采用手工氩弧焊打底，要做到根部非常平整是比较困难的。对水平固定的全位置焊接的焊缝而言，在填充时因打底的金属层较薄，受电弧加热后，部分呈融化状态，上半圈焊缝金属在重力的作用下形成焊瘤，下半圈焊缝会形成内凹；焊接工艺不当也会在根部产生裂纹，未焊透和未熔合等缺陷。由于上述原因，在超探时焊缝根部会产生焊瘤反射波、内凹反射波、裂纹反射波、未熔合反射波、未焊透反射波，内坡口也会产生反射波，还有气孔、夹渣、烧穿等缺陷的反射波。实际工作中，如何区分这些反射波，就显得非常重要。
3、探头的选则
探头K值的选择从三个方面考虑：a、能使声束扫查到整个焊缝截面；b、能使声束中心线尽量与主要危险性垂直；c、保证有足够的灵敏度。基于这个原则，又考虑到单面焊根部会遇到未焊透、裂纹等危害性较大的缺陷，其反射特点与端角反射相似，为提高对危险性缺陷的检测能力，探头的K值宜选择1.0~2.5之间，必要时选几种不同K值的探头；为避开近场区探伤和工件表面为曲面，考虑耦合的影响，晶片的尺寸不宜选用较大；由于曲面界面影响声波在管内的传播，使波束的指向性变差，宜选用较高的频率。
4、根部反射波的识别
4.1 焊瘤反射波
波形尖锐、陡峭、清晰，波幅较高，因焊瘤弧面对于超声波而言为一个凹面，对反射波有着聚焦的作用，所以，探头垂直于焊缝移动时，在较大范围内，均有反射，波形态包络线较宽，波形平稳；焊瘤的反射声程略大于0.5倍跨距，从两侧探伤时，声程的着落点相互交叉；焊瘤反射的绝大部分出现在平焊和平焊爬坡部位，仰焊、横焊部位较少。
4.2内凹反射波
内凹主要出现在仰焊或仰焊爬破部位，主要是因为焊接时，电流偏大或焊接时运条速度太慢，熔化的金属在自重力的作用下形成的。内凹也是一个圆弧形的曲面，对于超声波来说，相当于一个凸面，反射波是发散的，反射波不是很高。探头垂直于焊缝移动时，其水平距离约为3~4mm，其声程一般接近或小于0.5倍跨距。
4.3 未焊透反射波
当采用氩弧焊打底时，焊缝根部未焊透缺陷是不多见的，但有时因坡口加工不良或钝边太厚，焊缝两边厚度不等，加上焊接电流太小，操作方法不当，可能会产生未焊透缺陷。由于未焊透有较规则的钝边，探测时有很强的端角反射，探头平移时，波形较稳定，转动或摆动时，波形消失较快，两侧探测时，声程的着落点相距一定的距离，约等于对口间隙，水平距离不会超过焊缝的中心。
4.4 裂纹反射波
裂纹在焊缝中虽不多见，但它是一种最危险的缺陷，在材料的可焊性太差，焊接工艺不当或外界约束应力太大时，也会产生裂纹。多产生于根部某侧熔合线处，探测时，反射强烈，因裂纹表面曲折，不光滑，反射波波脚较宽，且波峰长出现多峰现象，探头平移时，波峰此起彼伏，摆动或转动时，波峰下降很快，从焊口两侧探伤有较好的对称性。
4.5 内坡口台阶反射
由于弯头和直管厚度差，或管材因轧制原因存在内径不等和椭圆度偏差，在对口时长加工内坡口，声波扫到内坡口时，会产生强烈的台阶反射，同时值得注意的是它还会产生变形波。由于不同的反射条件，有时显示两个波，有时三个波，测量反射位置时，一般不在焊缝中心，有时沿焊缝整圈都有，反射波幅稳定。对于这种反射，一般可通过精确测厚分析和仔细观察管子对接的外错口情况，可以进行评判。
5、结束语
压力管道对接焊缝根部可能出现的反射波很多，单凭反射波的某些特征来判断其性质是困难的，还必须在探伤前了解坡口的形式，焊接工艺，热处理状态等情况，加以综合考虑，必要时辅以其他检测手段进行综合评判。
合肥通用机械研究院压力容器检验站
齐杰