简介：本文焊接钢管超声波自动检测系统缺陷相关判断方法向智能检测仪器方向迈出了重要一步，以相关技术为理论、编制时间、位置、行为、特征、性质五相关判断软件程序，克服了许多人为因素的影响，其检测可靠性、抗干扰能力和判断精度大大提高，它可以满足连续自动探伤的要求。虽然系统探伤检测中的误报不能绝对消除，但系统的漏报已经消除，各项技术指标达到预期设计目标。

1.焊接钢管缺陷的分布机制和危害

焊接钢管的生产过程是通过各种成型方法将钢板和钢带直接卷曲或按螺旋方向弯曲成所需的截面形状，然后通过加热和压力获得钢管。因此，焊接钢管的缺陷分为钢板母材缺陷和焊缝缺陷两部分。

钢板母材缺陷

板材中的缺陷大多是平面的，与表面平行；主要缺陷包括分层、杂物、裂纹、折叠等，其中分层是最常见的内部缺陷。分层会产生各种裂纹。当板垂直于表面的拉应力时，分层会严重影响钢管的强度，这是不允许的。

焊缝缺陷

焊缝缺陷是指焊接过程中或焊接后产生的缺陷，分为裂缝、气孔、夹渣、未焊接、未溶解、咬边等焊缝缺陷。焊缝中的密集气孔和夹渣是密集的立体缺陷，裂纹和不溶性是平面缺陷，危害很大。条状夹渣、未焊透等条状缺陷危害极大。气孔、小夹渣等属点状缺陷。焊缝中的缺陷更容易引起钢管的强度和塑性，严重影响钢管的质量，焊接钢管的质量直接影响油气输送管道的安全运行和使用寿命。因此，焊缝检测主要针对裂缝、气孔、夹渣、未焊接、未溶解等危险缺陷。

2.缺陷相关评价方法

现场超声波自动化检测为单向、单程检测，一般不允许往复检测，因此需要一次性检测的准确性。但在动态生产条件下，在线伤害检查转瞬即逝，一旦错误报告无法恢复和验证，自动检测系统的功能主要由软件实现，以焊接钢管焊缝检测为例介绍缺陷相关评价方法的设计说明，缺陷相关评价方法是利用知识、分析判断和解决缺陷波信号的操作方法程序。如果声波在焊缝中反射的时间均匀分成8份，每份使用δt 缺陷判断报警条件为：

　　|Ftn-Ftn-1|≤δt （1）

　　3.5δt≤（Bt-Ftn）≤7δt （2）

　　连续有效缺陷数n≥4 （3）

条件(1)、(2)确立了实际可能伤害点的允许条件，除满足条件(1)、(2)外，还必须满足条件(3)时，自动报警模块通过比较回波波高的振幅值，当回波波高的振幅值超过设定缺陷检测灵敏度的振幅值高度时，判断为缺陷，自动报警功能自动发送报警信息。

判断缺陷时间的方法

条件(1)表示缺陷回波时间Ft具有连续的相关特征，在连续短时间内，连续相邻的两个缺陷回波时间Ft差小于或等于1δt。作为时间相关鉴别条件，条件(1)进一步提高了抗干扰能力。比如δt如果是伤波闸门宽度的1/8，抗干扰能力可以提高8倍。δt/2，抗干扰能力可提高16倍，即条件(1)所代表的软件程序将系统抗干扰能力提高到数量级。在满足检测系统最大重复频率和检测速度的情况下，用户可以根据缺陷类型或检测灵敏度重新设置δt,这样可以大大提高抗干扰能力。

判断缺陷位置的方法

条件(2)表示缺陷回波的检测范围包围在第一波、底波、前后界面波中，每个伤波时间Ft底波时间的平均值Bt的差值应在3.5δt到7δt间，确保焊管焊缝中心区域反复扫描，防止底波进入闸门造成误报警。其中3.5δt为防止底波误报警，连续进入缺陷伤波闸门的底波不能报警，必须是比底波时间的平均值Bt突发地超前3.5δt只有缺陷伤波才能报警。而7δt根据大多数探伤标准，样管焊缝上样孔距边缘的距离为焊缝宽度的1/4，即2ΔL，因此与另一边缘波（Bt波的边缘)距离为6ΔL。探头一侧焊缝边缘在实际探伤过程中产生的反射波较低，不会发生报警。因此，如果探伤要求较高，可以使用7δt设置为8δt或8.5δt。由于判断条件是通过软件程序实现的，用户可以很容易地实现自己的意图。在探伤过程中，可根据报警情况适当调整公式Bt-Ft在放宽检测范围的同时，取一个合适的值，以最大限度地减少误报。条件(2)作为位置相关鉴定条件，可以大大提高系统的免误报能力。即使底波进入伤波闸门，系统也不会报警。

判断缺陷行为的方法

条件（3）表示非缺陷回波连续出现次数少或不连续，缺陷回波连续出现，即连续缺陷点数超过4个时确认为缺陷回波，条件（3）作为提高系统抗干扰能力的行为相关识别条件。根据实际检测情况的需要，根据缺陷类型、检测灵敏度和不同的检测标准，改变判断条件。例如，当小缺陷也被确认为缺陷时，可以减少连续有效缺陷的数量。相反，当不判断小缺陷时，可以增加值。

缺陷特征评价方法

缺陷的位置、连续性、时间范围和方向多种多样，超声波反射波的高度不同，与生产工艺和检测设备有关。A型脉冲反射超声波检测只能提供缺陷回波的时间和范围。根据缺陷回波的形状、大小、密度等缺陷特征和底波，可以评估和判断缺陷特征的平面缺陷、点缺陷、密度缺陷和条缺陷。

(1)平面缺陷

检测焊缝两侧纵横两个不同方向，缺陷回波高度明显不同，变化不规则，底波高度无明显变化。当缺陷回波强烈，底波消失时，可面积缺陷。垂直于缺陷方向的检测显示单锯齿形回波，缺陷回波高，波形明显尖锐陡峭，探头移动时回波幅度随机波动较大(波幅差>±6dB）；在平行于缺陷方向的检测中，缺陷回波较低，甚至没有缺陷回波；钟形脉冲包络在倾斜于缺陷方向的检测中显示，通常表现为位置多变(但变化不大)的强烈多峰，有很多小峰。探头移动时，每个小峰在脉冲包络中移动，波幅由零逐渐升至最大值，然后降至零，信号幅度随机波动（>±6dB）。根据纵向和横向缺陷回波的高度，可以评估为平面缺陷，具有不规则的变化特征。

　　常见的平面缺陷包括裂纹、表面不溶解、表面不焊接等缺陷，具有长度和明显的自身高度，表面光滑粗糙。

(2)点状缺陷

检测焊缝两侧纵横两个不同方向，缺陷回波当量小，不一定很高ΔL≤t（t为壁厚)，高度无明显变化，底波高度无明显变化。当缺陷波与底波共存时，可视为点状缺陷或其他面积较小的缺陷。缺陷回波显示光圆波(尖锐回波)，小于声场直径的点状缺陷。而且随着管体的移动，缺陷回波的起伏变化很大很快。保持声程距离不变，根据垂直和水平方向的缺陷回波高度没有明显变化，显示光圆波的特以评估为点状缺陷。

常见的点状缺陷包括气孔、小夹渣等小缺陷。这些缺陷多为球形体积缺陷和不规则形状。它们属于小体积缺陷，可出现在焊缝的不同位置。

（3） 密集状缺陷

在焊缝两侧的纵向和横向检测中，不同位置出现缺陷回波，显示顺序不规则，每个单独的回波信号显示单个尖锐回波，底波消失或高度降低。探头移动在不同位置检测时，回波信号显示一组密集缺陷回波，缺陷波密集相互连接，高度不同，反射信号一个接一个，高低，如果可以区分，每个单独的回波信号显示点缺陷的特征。根据纵向和横向缺陷，回波的位置和显示顺序不规则，底波连续消失或底波幅度降低50% 特征可以评估为密集缺陷。

　　常见的密集缺陷包括气孔密集、再热裂纹等缺陷，这是一组缺陷 ** ，每个小缺陷之间的距离都很近，不能单独定位和定量每个小缺陷。

(4)条状缺陷

检测焊缝两侧纵横两个不同方向，其缺陷回波幅度通常很高，形状规则单一，高度大致相同，无明显变化在同一位置，底波高度没有明显变化变化，只要信号不明显断开，缺陷基本连续，可测缺陷指示长度ΔL。缺陷回波峰值从零平稳上升到峰值，并保持一平坦部分，然后从峰值平稳降至零，从焊缝两侧均可检测到。根据纵直和水平方向的缺陷，回波的高度大致相同，没有明显的变化，回波峰值上升和下降的特征可以判断为条状缺陷。

常见的条状缺陷包括条状夹渣、未焊接、未溶解等缺陷。该缺陷可以测量指示长度，但不易测量其截面尺寸（高度和宽度）；然而，长度方向也可能是间歇性的，如链状夹渣、间歇性未焊接、间歇性未溶解等