海洋石油平台在建造过程中会使用大量杆弦拉筋和隔水套管等杆件，此种结构中所涉及的环焊缝往往要求使用规范API RP 2X进行100%超声检测，以确定焊缝中有无缺陷。拉筋和隔水套管预制焊缝超声检测长度在整个平台结构的占比较大，约占平台超声检测长度的1/5。由于拉筋和隔水套管的管径较小（大部分管径不大于914mm），杆件长度比较长（一般大于10m）。这种类型的环焊缝焊接只能采用单面焊接的形式，先用气体保护焊或手工电弧焊进行根部打底，然后采用埋弧焊接的方法进行填充和盖面。

由于规范API SPEC 2B所允许的径向偏差（最大9.5mm）和不圆度（最大12.7mm）较大的特点，因此由错边引起的根部超声反射回波十分复杂。下面让我们跟随海洋石油工程股份有限公司的检测人员一起来详细了解几种常见的由错边引起的根部超声反射回波类型。

错边引起的根部超声反射回波的几种常见类型

错边主要由管径不圆或焊缝两侧母材壁厚不相等引起，对于厚壁管，规范允许的不圆度的值比较大，进而会影响焊接管道的质量。在这种情况下，管道焊接接头错边的现象就有可能发生。

由于环焊缝错边的严重程度是沿圆周变化的，因此错边引起的根部轮廓也是变化的。当横波声束入射到根部焊缝下表面时，有时会产生变型波，当变型波被仪器接收到时，有可能被误判为缺陷。

图1 正常错边检测方法

如图1所示，在检测过程中，错边内表面低的一侧根部反射波幅比较高，另一侧反射波幅有明显的不同或没有反射波，水平距离x1和x2的定位点相互交叉，反射波在显示屏出现位置偏向焊缝中心线对侧。另外，反射波的波峰上有小峰，探头左右移动时波幅的高度变化不大。包络波形范围较宽，波形比较单一。

图2 变型波的产生原理示意

如图2所示，当横波声束入射到根部焊缝下表面，且根部焊缝下表面的形状使as小于钢的第三临界角33.2°时，焊缝中既会出现反射横波S′，又会出现变型反射纵波L′。

在错边根部余高部位产生变型的纵波，大多数情况下并不能被仪器接收，只有当变型后的纵波能够原路返回根部余高部位，再经过一次波型转换后，变型的横波沿原路径返回，才能被仪器接收。变型纵波显示如图3所示。

图3 变型纵波显示

直角钝边单边未熔合

图4 直角钝边单边未熔合检测方法示意

如图4所示，对于有直角端角的情形，应该避免用60°探头去评判。用45°的探头最好，灵敏度比较高。但有时焊缝盖面比较宽，影响了45°探头的使用，这时可以用70°探头替代。

直角钝边单边未熔合的检测方法为：焊缝一侧的波形单一，反射波幅大，探头平移时，波形较稳定，反射波动态包络面大且比较规范，转动或摆动探头时，波形消失较快，深度定位等于母材厚度，具有端角反射的特征；在焊缝另一侧有反射波显示， 其水平x2定位位置过中心线偏对侧，深度定位略小于母材厚度，在根部一次波出现的位置偏左一些。

非直角钝边单边未熔合

当根部钝边不是按直角加工时，根部钝边未熔合产生的反射面就不会有端角反射，但钝边坡口面不和探头声束垂直，造成定位偏差。

图5 非直角钝边单边未熔合引起的定位误判示意

如图5所示，钝边与母材内表面的夹角θ=77°，用标称角度为70°的探头进行根部扫查，此时既没有端角反射，也没有主声束为70°的反射波，这时70°探头产生的上扩散某角度声束反而与钝边坡口面垂直，显示波幅较高。当此时的缺陷定位仍用70°计算时，就会造成定位偏差，把原本根部的不连续给错误定位在焊缝非根部区域，从而造成不连续的定位误判。

错边焊缝超声检测注意事项

通过上述分析，对于错边焊缝的超声检测应该做好以下几点：

01.在焊接前，应了解焊缝组对情况，在错边严重区域做好相关记录（如错边大小、根部间隙、根部顿边角度等参数），为后续的波形分析提供参考依据。

02.对超声检测过程中的错边轮廓变型波进行分析，可以较好地了解焊缝的根部成型情况（如根部轮廓的走向、根部余高的大小等），有助于根部缺陷的辨别。

03.对于直角钝边坡口焊缝的根部检测，可以用45°或70°角度探头扫查焊缝根部，通过观察有无端角反射波进行缺陷的辨别。

04.对于非直角钝边坡口焊缝的根部检验，可能不会有端角反射现象，但要注意钝边坡口面和探头声束的不垂直造成的定位偏差。

结语

海洋石油平台单面焊卷管焊缝的根部超声波回波类型十分复杂，对错边引起的根部超声反射回波进行分析，有助于根部缺陷的辨别，对于保障海洋石油平台钢结构的焊接质量具有重要意义。

作者：闫留青