Page 107 - 无损检测2024年第七期

李 涛，等：

长输管道自动焊对接环焊缝熔铜裂纹的检测与判定

坡口焊缝中，缺陷沿坡口分布，坡口角度小，射线检 有效地检出和准确判定熔铜裂纹具有重要意义。
测一般可以发现相关显示，但是相关显示的特征不
一定具有典型的裂纹特征（如端部发尖、分叉等特 1 焊接方法及坡口形式
征），缺陷的准确定性有困难 [1-2] 。MT（磁粉检测）是 长输管道的焊接方法主要有GMAW（熔化极气
判定熔铜裂纹的有效方法，但其只能检测表面或近 体保护电弧焊）、GTAW+FCAW-G（钨极氩弧焊+
表面的缺陷，所以必须将焊缝打磨至缺陷位置或接 药芯焊丝气体保护电弧焊）、SMAW（焊条电弧焊）
近缺陷位置时，MT才能检出缺陷， 属于破坏性检测。 等。常见坡口形式有复合型坡口和V形坡口， 如图1，
熔铜裂纹是危害性缺陷，在保持焊缝完整的前提下， 2所示。

图 1 复合型坡口形式
脉冲反射法）和TOFD的综合检测方法，其能够发
现熔铜裂纹是基于Cu和Fe的声阻抗不同的原理，
某熔铜裂纹的AUT检测图谱如图3所示。AUT检
测的A扫描通道、体积通道、TOFD检测通道（当缺
陷位于TOFD检测盲区外时）一般均可有效发现缺
陷。在复合型坡口焊缝中，熔铜裂纹有一定的自身
高度，且铜的熔点低于钢的，当焊缝填充金属已经凝
图 2 V 形坡口形式
固成固态时，铜仍是液态，因此铜元素会沿着焊缝晶
2 缺陷检测 界流动，熔铜裂纹呈现为沿晶开裂，同时液态的铜
元素在焊缝填充金属凝固过程中也会沿着坡口向上
长输管道对接环焊缝熔铜裂纹缺陷的检测方法
浮，所以熔铜裂纹在高度方向一般会超过一层焊道
有AUT检测、PAUT+TOFD检测、射线检测（RT、
的高度。AUT检测时，由于A扫描的检测原理是脉
DR）、MT检测等。
冲反射法，缺陷自身的尺寸、方向对检测结果影响
2.1 复合型坡口检测
较大，缺陷的有效反射面是影响缺陷发现和评判的
复合型坡口焊接方式为GMAW（熔化极气体保
主要依据，而熔铜裂纹渗入焊缝中的铜总含量较少，
护电弧焊），坡口角度小，所以焊缝宽度较窄（全自动
沿焊缝金属晶界发散分布（非常细微），缺陷有效反
焊接的焊缝宽度约10~16 mm），当发生熔铜时，焊 射面小，所以A扫描中表现为可在连续多个通道中
接过程中焊枪的摆幅较小，铜元素一般沿坡口堆积， 发现缺陷显示，但是波幅较低。在B扫描体积通道

有较大的自身高度，检测方法一般采用AUT检测和 中，由于B扫描通道的灵敏度是在基准灵敏度基础
射线检测。以下为某管道工程对接环焊缝熔铜裂纹 上提高8~14 dB（A扫描通道反射体一般是φ2 mm
的AUT、RT检测示例。 平底孔，B扫描通道反射体是φ1.5 mm平底孔），故
2.1.1 AUT检测 B扫描体积通道具有更高的灵敏度，对熔铜裂纹发
AUT检测是结合了相控阵分层聚焦 （原理来自 现能力更强，且B扫描相邻通道的覆盖范围更大，
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2024 年 第 46 卷 第 7 期
无损检测