管道對接焊縫高溫狀態的超聲波探傷

焊縫室溫超聲波探傷用的橫波斜探頭，其透聲鍥材料為有機玻璃。有機玻璃的聲速隨溫度的升高會急劇減小，使得探頭K值急劇變大；在用常規探頭探傷對接焊縫時，使得缺陷的定位不準，更為嚴重的是隨著溫度的升高作為透聲鍥的有機玻璃會變軟以致脫落失效，壓電晶片性能、有機玻璃與耦合劑之間波的折射都會發生變化。因此，對于高溫下部件焊縫的超聲波探傷必須采用在高溫下聲學特性變化小的材料制作探頭。高溫探頭的壓電晶片應選用居里溫度較高的鈮酸鋰(1200℃)、石英(550℃)、鈦酸鉛(460℃)來制作，探頭選用居里溫度高的鈮酸鋰壓電晶片，外殼與阻尼塊為不銹鋼，透聲鍥采用耐高溫材料制作，殼體與晶片之間采用特殊釬焊，導線選取無機物絕緣體同軸電纜。

焊縫高溫狀態缺陷定位問題

在鋼材中超聲波的聲速隨著溫度的升高而降低，探頭折射角、聲程等均與室溫下不同，因此高溫探傷時必須考慮這些因素的影響。影響聲速的因素有：傳播聲波介質的密度、彈性模量、溫度、應力、均勻性等。

超聲波能量衰減對缺陷定位的影響超聲波在介質中傳播時，隨著距離的增加，超聲波的能量逐漸衰減，產生衰減的原因有波束擴散、晶粒散射、介質吸收、位錯、磁疇壁以及殘余應力。

對于鋼引起超聲波衰減的原因中，沮度變化對于波束擴散、位錯、磁疇壁以及殘余應力造成的影響較小，可忽略不計，主要為散射衰減與吸收衰減。

聲耦合的影響

影響耦合的主要因素有耦合層厚度、耦合劑的聲阻抗、工件表面粗糙度、工件表面形狀等因素。

針對以上因素在檢測工件上采用與試驗室試塊上相同的耦合劑、耦合層厚度，在試驗室采用與工件表面粗糙度、工件表面形狀相近的對比試塊進行試驗，找出聲能損失差，探傷對聲能損失，確定補償量，以便準確地對缺陷進行定量。

試驗條件

(1)低合金鋼試塊(圖1),采用GB11259-89《超聲波檢驗用鋼制對比試塊的制作與校驗方法》]規定制作。

(2)高溫超聲波探頭：2.5MHz、8mm×12mm、K2,K2.52只橫波斜探頭，前沿分別為11mm、10mm,適用溫度范圍≤300℃,即在對0～300℃溫度范圍內的工件探傷時，探頭的性能變化不大。

(3)探傷儀：HS-600型數字化超聲波探傷儀。

(4)自動控溫熱處理爐：可將試塊加熱到不同溫度，每間隔50℃用上述高溫探頭進行試驗。

(5)高溫耦合劑：采用高溫下不會揮發、具有流動性、能起到耦合作用的硅油。

總結

(1)高溫超聲波探頭應選用居里溫度高的鈮酸鋰壓電晶片，外殼與阻尼塊為不銹鋼，透聲鍥采用耐高溫材料制作，殼體與晶片之間采用特殊釬焊，導線選取無機物絕緣體同軸電纜。

(2)溫度對缺陷定位的影響主要是聲速變化。在0~200oC之間聲速的變化對折射角影響較小，可不考慮聲速變化對缺陷定位影響。

(3)在0~300℃范圍，管子壁厚造成沮度梯度的影響：采用的對比試塊在溫度梯度為每100℃／10nlnl減小4dB。

(4)耦合劑對超聲波傳播的影響奠沮度的變化而變化沒有實際的試驗數據，實際探傷過程中探傷面如果打磨得平整光滑，使用的耦合劑很薄，其影響可以不予考慮。

(5)在對其它鋼種的焊縫進行檢測時，有關溫度梯度、衰減、聲藕合、藕合劑等對檢驗的影響還需做進一步的對比試驗。