射线检测和超声检测对同一缺陷检测的结论差异

胡宪雨

盘锦市特种设备监督检验所 辽宁省盘锦市 124107

摘要：对平板对接焊缝内同一缺陷用射线和超声分别进行检测，并依据其各自的标准JB/T 47013.2－2015和JB/T 47013.3－2015，对检测结果进行了评级。结果表明，两种无损检测方法对焊缝内同一缺陷的检测结论存在较大差异。

关键词：射线检测；超声检测；对比

前言

焊缝射线检测（RT）的成本高于超声波检测（UT），但很多规范规定RT为焊缝的主要检测方法。为了降低消耗、改进质量和提高经济效益，有人提出在焊缝RT前先进行UT可提高RT的检测合格率，此方法受到了重视并在现场采用。但是经过一段时期的试行，发现RT前先进行UT并未明显提高RT的合格率，未达期望值。

经分析认为，有以下两方面原因：① RT和UT对焊缝内同一缺陷检出能力的差异。RT对体积型缺陷检出率高；对面积型缺陷，其扩展方向与射线束一致时检出率高。UT对面积型缺陷，尤其缺陷面较大且较粗糙或缺陷面与超声束垂直时，检出率高。② RT和UT对焊缝缺陷评级规则本身的差异。

笔者采用标准JB/T 47013.2－2015 承压设备无损检测第2部分：射线检测和JB/T 47013.3－2015 承压设备无损检测第3部分：超声检测对检出的缺陷进行评级，以分析两种检测方法对焊缝内同一缺陷检测的结论差异。

1 试验对象、检测仪器和技术等级
1.1试验对象

对母材厚度为10mm的铝对接焊缝进行试验。采用的焊接工艺是：MIG焊接，X型坡口双面焊

1.2 检测仪器和技术等级
RT检测仪器选用XXG－1605射线机。采用Ｂ级检测技术。使用AGFA C3胶片，检测焦距700mm，电压90kv，曝光时间2.5min。UT检测仪器为HS611e型超声仪,采用Ｂ级检测技术。选用5P10×10K2斜探头，采用直射法和一次反射法在焊缝单面双侧检测。

2 检测结果与分析
对同一焊缝缺陷分别采用RT和UT进行检测，并依据其标准进行评级，以探讨检测结论存在的差异。
2.1单个圆形缺陷
焊缝内同一圆形缺陷的RT底片和UT最高波如图1所示。

 

(a) RT底片                                     (b) UT最高波

图1 某圆形缺陷的RT底片和UT最高波

由图1(a)可见，RT底片中显示此圆形缺陷的长径为11mm，大于T/2。根据JB/T47013.2标准评定，此焊缝质量评为Ⅲ级，等级最低。

图1(b)所示此圆形缺陷的UT最高波为二次波，在Ⅱ区，缺陷深度为9mm。用6dB法测长，指示长度为8mm，根据JB/T 47013.3标准评定，此焊缝质量评为Ⅰ级，等级最高。UT检测时，缺陷要评为Ⅲ级，应在以下两种情况下：一是最高波在Ⅱ区，指示长度较长；二是最高波在Ⅲ区。缺陷最高波在哪个区域，与缺陷的大小、表面光滑程度和表面相对于入射波的角度有关。根据标准，最高波在Ⅱ区，缺陷指示长度要超过20mm才评为Ⅲ级。JB/T 47013.3中的DAC曲线是由3mm×20mmm的横通孔制作而成的。假设缺陷是球形，缺陷的直径要达到某一值，其反射波才能与3mm×20mmm的横通孔同高。对图1所示的缺陷，其声程是51mm，经计算，缺陷当量直径要达到17mm，其最高波才能达到Ⅲ区，才评为Ⅲ级。

2.2 未焊透缺陷

焊缝内同一未焊透缺陷的RT底片和UT最高波如图2所示。图2(a)中RT底片显示的缺陷呈现一定宽度的直线带，判定为未焊透，长度65mm。根据JB/T47013.2标准评定，此焊缝质量评为Ⅲ级，等级最低。图2(b)中缺陷的最高波为一次波，在Ⅰ区，缺陷深度为8mm。用绝对灵敏度法测长，指示长度为4mm，根据JB/T 47013.3判定，此焊缝质量评为Ⅰ级，等级最高。

  

(a)RT底片                                (b) UT最高波

图2 某未焊透缺陷的RT底片和UT最高波

对长达65mm 的未焊透用 UT进行检测，只有一小段区域的反射波高于评定线，探伤人员很容易将它评为Ⅰ级，非危害性缺陷。

常规超声检测对缺陷定性是比较困难的，但经验丰富的探伤人员可以找到未焊透反射波的一些规律。用绝对灵敏度法测长时，测到的缺陷长度只有4mm，但继续左右移动探头，在同一深度处仍然存在反射回波，只是反射回波低于评定线，见图3(a)。当反射回波低到如图3(b)所示时结束测长，可得到同RT底片观察到的未焊透长度。

对X型坡口双面焊，在焊缝中部同一深度出现有一定延伸长度的较低反射波，是未焊透的反射波。声波在未焊透的表面类似镜面反射，采用单斜探头进行检测时很容易漏检。

(a)未焊透的波形一                     (b) 未焊透的波形二

图3　绝对灵敏度法测长时测得的未焊透的波形示例在焊缝内。

2.3 纵向裂纹1

裂纹在试板上做出：在X型坡口的试板中心制作两处长20mm 的定位焊，用液压机对定位焊施压，使之出现纵向裂纹。采用适当的焊接线能量对试板进行焊接，使预制的两处纵向裂纹保留在焊缝内。

焊缝内纵向裂纹1的RT底片和UT最高波见图4。

 

(a) RT底片                                (b)  UT最高波

图4　纵向裂纹1的RT底片和UT最高波

如图4(a)所示，RT底片中显示的缺陷细长，有尖端，判定为裂纹，长度10mm。根据JB/T 47013.2-2015进行评定，此焊缝质量评为Ⅲ级，等级最低。

如图4(b)所示，此缺陷最高波为二次波，出现在Ⅲ 区，缺陷深度为 ８ mm。根 据 JB/T 47013.3-2015进行评定，此焊缝质量评为Ⅲ级，等级最低。

对于纵向裂纹，其扩展方向与射线束一致，RT对其应有较高的检出率。横向裂纹检出率与检测角有关，此处不作讨论。采用单斜探头检测焊缝纵向裂纹，声束并不与反射面垂直从而得到了较高反射波，说明裂纹的反射面不光滑。如果很光滑，单斜探头可能接收不到回波。

2.4 纵向裂纹2

焊缝内纵向裂纹2的 RT底片和UT最高波见图5。

如图5(a)所示，RT底片中没有任何缺陷显示。根据JB/T 47013.2-2015进行评定，此焊缝质量评为Ⅰ级，等级最高。

如图 5(b)所示，此缺陷最高波为一次波且在Ⅲ区，深度为12mm。根据JB/T 47013.3-2015进行评定，此焊缝质量评为Ⅲ级，等级最低。

 

(a)RT底片                                (b) UT最高波

图5　纵向裂纹2的RT底片和UT最高波

对于纵向裂纹2，RT采用没有检测出来，分析认为该裂纹的开口度或高度非常小，B级检测技术无法检出，但采用更高级别的检测技术是可以检出的。

3 结论

(1)对单个圆形缺陷，RT对检测结果的评定比UT严。在进行UT时，示波屏上出现的回波即使较低，比如低于评定线，检测人员也应该小心，如果放过的话，在随后的RT中也可能被判定为超标缺陷。

(2)对于未焊透，RT对检测结果的评定比UT严。对 X型坡口双面焊，在焊缝中部同一深度出现有一定延伸长度的较低反射波，是未焊透的反射波，UT容易出现漏检。

(3)对于纵向裂纹，RT应有较高的检出率，但受B级检测技术的限制，对于开口度和高度小到一定程度的纵向裂纹，RT检测不出来。但同样采用B级检测技术，UT可以得到较高的反射波。