簡介：本文焊接鋼管超聲波自動檢測系統缺陷相關判斷方法向智能檢測儀器方向邁出了重要一步，以相關技術為理論、編制時間、位置、行為、特征、性質五相關判斷軟件程序，克服了許多人為因素的影響，其檢測可靠性、抗干擾能力和判斷精度大大提高，它可以滿足連續自動探傷的要求。雖然系統探傷檢測中的誤報不能絕對消除，但系統的漏報已經消除，各項技術指標達到預期設計目標。

1.焊接鋼管缺陷的分布機制和危害

焊接鋼管的生產過程是通過各種成型方法將鋼板和鋼帶直接卷曲或按螺旋方向彎曲成所需的截面形狀，然后通過加熱和壓力獲得鋼管。因此，焊接鋼管的缺陷分為鋼板母材缺陷和焊縫缺陷兩部分。

鋼板母材缺陷

板材中的缺陷大多是平面的，與表面平行；主要缺陷包括分層、雜物、裂紋、折疊等，其中分層是最常見的內部缺陷。分層會產生各種裂紋。當板垂直于表面的拉應力時，分層會嚴重影響鋼管的強度，這是不允許的。

焊縫缺陷

焊縫缺陷是指焊接過程中或焊接后產生的缺陷，分為裂縫、氣孔、夾渣、未焊接、未溶解、咬邊等焊縫缺陷。焊縫中的密集氣孔和夾渣是密集的立體缺陷，裂紋和不溶性是平面缺陷，危害很大。條狀夾渣、未焊透等條狀缺陷危害極大。氣孔、小夾渣等屬點狀缺陷。焊縫中的缺陷更容易引起鋼管的強度和塑性，嚴重影響鋼管的質量，焊接鋼管的質量直接影響油氣輸送管道的安全運行和使用壽命。因此，焊縫檢測主要針對裂縫、氣孔、夾渣、未焊接、未溶解等危險缺陷。

2.缺陷相關評價方法

現場超聲波自動化檢測為單向、單程檢測，一般不允許往復檢測，因此需要一次性檢測的準確性。但在動態生產條件下，在線傷害檢查轉瞬即逝，一旦錯誤報告無法恢復和驗證，自動檢測系統的功能主要由軟件實現，以焊接鋼管焊縫檢測為例介紹缺陷相關評價方法的設計說明，缺陷相關評價方法是利用知識、分析判斷和解決缺陷波信號的操作方法程序。如果聲波在焊縫中反射的時間均勻分成8份，每份使用δt 缺陷判斷報警條件為：

　　|Ftn-Ftn-1|≤δt （1）

　　3.5δt≤（Bt-Ftn）≤7δt （2）

　　連續有效缺陷數n≥4 （3）

條件(1)、(2)確立了實際可能傷害點的允許條件，除滿足條件(1)、(2)外，還必須滿足條件(3)時，自動報警模塊通過比較回波波高的振幅值，當回波波高的振幅值超過設定缺陷檢測靈敏度的振幅值高度時，判斷為缺陷，自動報警功能自動發送報警信息。

判斷缺陷時間的方法

條件(1)表示缺陷回波時間Ft具有連續的相關特征，在連續短時間內，連續相鄰的兩個缺陷回波時間Ft差小于或等于1δt。作為時間相關鑒別條件，條件(1)進一步提高了抗干擾能力。比如δt如果是傷波閘門寬度的1/8，抗干擾能力可以提高8倍。δt/2，抗干擾能力可提高16倍，即條件(1)所代表的軟件程序將系統抗干擾能力提高到數量級。在滿足檢測系統最大重復頻率和檢測速度的情況下，用戶可以根據缺陷類型或檢測靈敏度重新設置δt,這樣可以大大提高抗干擾能力。

判斷缺陷位置的方法

條件(2)表示缺陷回波的檢測范圍包圍在第一波、底波、前后界面波中，每個傷波時間Ft底波時間的平均值Bt的差值應在3.5δt到7δt間，確保焊管焊縫中心區域反復掃描，防止底波進入閘門造成誤報警。其中3.5δt為防止底波誤報警，連續進入缺陷傷波閘門的底波不能報警，必須是比底波時間的平均值Bt突發地超前3.5δt只有缺陷傷波才能報警。而7δt根據大多數探傷標準，樣管焊縫上樣孔距邊緣的距離為焊縫寬度的1/4，即2ΔL，因此與另一邊緣波（Bt波的邊緣)距離為6ΔL。探頭一側焊縫邊緣在實際探傷過程中產生的反射波較低，不會發生報警。因此，如果探傷要求較高，可以使用7δt設置為8δt或8.5δt。由于判斷條件是通過軟件程序實現的，用戶可以很容易地實現自己的意圖。在探傷過程中，可根據報警情況適當調整公式Bt-Ft在放寬檢測范圍的同時，取一個合適的值，以最大限度地減少誤報。條件(2)作為位置相關鑒定條件，可以大大提高系統的免誤報能力。即使底波進入傷波閘門，系統也不會報警。

判斷缺陷行為的方法

條件（3）表示非缺陷回波連續出現次數少或不連續，缺陷回波連續出現，即連續缺陷點數超過4個時確認為缺陷回波，條件（3）作為提高系統抗干擾能力的行為相關識別條件。根據實際檢測情況的需要，根據缺陷類型、檢測靈敏度和不同的檢測標準，改變判斷條件。例如，當小缺陷也被確認為缺陷時，可以減少連續有效缺陷的數量。相反，當不判斷小缺陷時，可以增加值。

缺陷特征評價方法

缺陷的位置、連續性、時間范圍和方向多種多樣，超聲波反射波的高度不同，與生產工藝和檢測設備有關。A型脈沖反射超聲波檢測只能提供缺陷回波的時間和范圍。根據缺陷回波的形狀、大小、密度等缺陷特征和底波，可以評估和判斷缺陷特征的平面缺陷、點缺陷、密度缺陷和條缺陷。

(1)平面缺陷

檢測焊縫兩側縱橫兩個不同方向，缺陷回波高度明顯不同，變化不規則，底波高度無明顯變化。當缺陷回波強烈，底波消失時，可面積缺陷。垂直于缺陷方向的檢測顯示單鋸齒形回波，缺陷回波高，波形明顯尖銳陡峭，探頭移動時回波幅度隨機波動較大(波幅差>±6dB）；在平行于缺陷方向的檢測中，缺陷回波較低，甚至沒有缺陷回波；鐘形脈沖包絡在傾斜于缺陷方向的檢測中顯示，通常表現為位置多變(但變化不大)的強烈多峰，有很多小峰。探頭移動時，每個小峰在脈沖包絡中移動，波幅由零逐漸升至最大值，然后降至零，信號幅度隨機波動（>±6dB）。根據縱向和橫向缺陷回波的高度，可以評估為平面缺陷，具有不規則的變化特征。

　　常見的平面缺陷包括裂紋、表面不溶解、表面不焊接等缺陷，具有長度和明顯的自身高度，表面光滑粗糙。

(2)點狀缺陷

檢測焊縫兩側縱橫兩個不同方向，缺陷回波當量小，不一定很高ΔL≤t（t為壁厚)，高度無明顯變化，底波高度無明顯變化。當缺陷波與底波共存時，可視為點狀缺陷或其他面積較小的缺陷。缺陷回波顯示光圓波(尖銳回波)，小于聲場直徑的點狀缺陷。而且隨著管體的移動，缺陷回波的起伏變化很大很快。保持聲程距離不變，根據垂直和水平方向的缺陷回波高度沒有明顯變化，顯示光圓波的特以評估為點狀缺陷。

常見的點狀缺陷包括氣孔、小夾渣等小缺陷。這些缺陷多為球形體積缺陷和不規則形狀。它們屬于小體積缺陷，可出現在焊縫的不同位置。

（3） 密集狀缺陷

在焊縫兩側的縱向和橫向檢測中，不同位置出現缺陷回波，顯示順序不規則，每個單獨的回波信號顯示單個尖銳回波，底波消失或高度降低。探頭移動在不同位置檢測時，回波信號顯示一組密集缺陷回波，缺陷波密集相互連接，高度不同，反射信號一個接一個，高低，如果可以區分，每個單獨的回波信號顯示點缺陷的特征。根據縱向和橫向缺陷，回波的位置和顯示順序不規則，底波連續消失或底波幅度降低50% 特征可以評估為密集缺陷。

　　常見的密集缺陷包括氣孔密集、再熱裂紋等缺陷，這是一組缺陷 ** ，每個小缺陷之間的距離都很近，不能單獨定位和定量每個小缺陷。

(4)條狀缺陷

檢測焊縫兩側縱橫兩個不同方向，其缺陷回波幅度通常很高，形狀規則單一，高度大致相同，無明顯變化在同一位置，底波高度沒有明顯變化變化，只要信號不明顯斷開，缺陷基本連續，可測缺陷指示長度ΔL。缺陷回波峰值從零平穩上升到峰值，并保持一平坦部分，然后從峰值平穩降至零，從焊縫兩側均可檢測到。根據縱直和水平方向的缺陷，回波的高度大致相同，沒有明顯的變化，回波峰值上升和下降的特征可以判斷為條狀缺陷。

常見的條狀缺陷包括條狀夾渣、未焊接、未溶解等缺陷。該缺陷可以測量指示長度，但不易測量其截面尺寸（高度和寬度）；然而，長度方向也可能是間歇性的，如鏈狀夾渣、間歇性未焊接、間歇性未溶解等