薄壁管道焊縫超聲波探傷

薄壁管道焊縫超聲波探傷

在電站熱力系統(tǒng)中，有著大量的φ159～φ425、壁厚T≤8～12的中大口徑薄壁管道。由于焊接位置和檢驗(yàn)效率等問題，應(yīng)用χ射線探傷總有許多不利。但用超聲波探傷，也由于管壁薄，雜波多，近場區(qū)影響嚴(yán)重等問題，應(yīng)用常規(guī)的探傷方法，缺陷的檢出率較低，且目前國內(nèi)的主要探傷標(biāo)準(zhǔn)JB4730—94、GB11345—89、JB1152—81等標(biāo)準(zhǔn)的探傷范圍并不包括此類薄壁焊縫。在實(shí)際工作中，我們主要根據(jù)DL/T5048—95標(biāo)準(zhǔn)的推薦，應(yīng)用小徑管探傷的靈敏度及判廢標(biāo)準(zhǔn)，及小徑管探傷的成熟經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行此類焊縫的超聲波探傷，簡介如下：

一、 探傷儀器

根據(jù)薄壁管的特點(diǎn)，選擇分辨力較高和較窄始脈沖寬度，且定量、定位準(zhǔn)確的儀器，為此選用數(shù)字式超聲波探傷儀。

二、超聲波探頭

小徑管探傷推薦應(yīng)用的是小晶片、短前沿、高頻率、大K值的探頭，是由于小徑管探頭楔塊加工成曲面后，探頭邊緣聲束會(huì)產(chǎn)生散射、晶片尺寸愈大，散射愈嚴(yán)重，不利于晶片尺寸太大，我們在探傷時(shí)，探頭的選擇主要從以下幾方面考慮。

（1） 用大K值，短前沿探頭，增大一次波的檢測范圍，克服二次波探傷靈敏度較低的問題，使一次波的掃描范圍在焊縫中心線深度1/4以上。

（2） 盡量選取近場長度小的探頭，以克服近場的影響，盡量使一次波的掃描范圍在1.64N至3N

（3） 高頻率探頭，指向性好，分辨力較高，但也存在著近場區(qū)大，衰減大等影響，在保證近場長度和靈敏度等前提下，取低頻率。

（4） 在各項(xiàng)性能均滿足的條件下，選較大晶片尺寸的探頭，提高檢測效率。

目前，國內(nèi)出售的探頭，適合上類要求的主要有5MHZ、5×5、K2.5、K3；5MHZ、8×8、 K2.5、K3；2.5MHZ、8×8、 K2.5、K3。

以上探頭在鋼中的1.64倍近場長度經(jīng)計(jì)算，列表如下

注：上表是以公式N=FS /πλs （cosβ/cosα）—L*（tgα/tgβ）計(jì)算得出

根據(jù)以上選取原則，視探頭前沿長度和焊縫寬度選取合適的探頭類型。

三.試塊的制作

試塊的好壞是關(guān)鍵探傷的靈敏度的關(guān)鍵問題，DL/T5048—95標(biāo)準(zhǔn)推薦應(yīng)用ф2×15橫通孔試塊，但其試塊的尺寸并不符合薄壁管探傷的要求，加工邊過于復(fù)雜，在對各項(xiàng)要求綜合考慮的基礎(chǔ)上，對試塊進(jìn)行重新制作。

（1） 標(biāo)準(zhǔn)孔選ф2×15，不與DL/T5048—95相違背，造成標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一。

（2） 試塊孔深，應(yīng)滿足T=4~8mm內(nèi)的所有壁厚，均在一、二次波掃描范圍內(nèi)，取得三點(diǎn)，以利于數(shù)字式儀器的DAC曲線制作。

（3） 試塊的寬度滿足b>2λ*（s/De）。

四.探傷儀器的調(diào)節(jié)（DAC曲線的制作）

利用CSK—IA試塊測好K值，入射點(diǎn)，調(diào)好掃描比例后，用該對比試塊制作DAC曲線。

壁厚為4時(shí)，取孔深4、8、6點(diǎn)

壁厚為6時(shí)，取孔深4、6、8、12點(diǎn)

壁厚為8時(shí)，取孔深4、6、8、12點(diǎn)

做好曲線后存儲(chǔ)于儀器內(nèi)，再按相應(yīng)的小徑管測耦合補(bǔ)償?shù)霓k法測出補(bǔ)償值Δ，根據(jù)DL/T5048—95標(biāo)準(zhǔn)和Δ值重新調(diào)整曲線，重新存儲(chǔ)，在探傷時(shí)，直接調(diào)至面板應(yīng)用DL/T5048—95 DAC曲線標(biāo)準(zhǔn)。

判廢線                     定量線                    測長線

ф2×15—4—Δ           ф2×15—12—Δ           ф2×15—18—Δ

五．超聲波探傷

1.掃描探測，用一次波探測焊縫下部，二次部探測焊縫中上部，探頭在焊縫兩側(cè)正對焊縫做鋸齒掃描，相鄰兩次掃描至少有10%重疊，掃描速度≤150mm/s。

2.利用反射波的水平位置判別缺陷。

（1） 根部未焊透，回波較強(qiáng)，焊縫兩側(cè)均可探測到。水平定位于探頭側(cè)，靠近焊縫中心線1～2mm。

（2） 未熔合，位于探頭側(cè)，二次反射較強(qiáng)，定位于坡口處，另側(cè)較難探測（主要受掃描范圍影響，若可掃描到另側(cè)，一次波較強(qiáng)）。

3.氣孔，根據(jù)兩側(cè)反射對比鑒別。

六.質(zhì)量評定 

與DL/T5048—95相同，下列缺陷不允許存在

1. 任何裂紋或未熔合、未焊透。

2. 密集氣孔。

3. 反射波高超過或等于ф2×15—4dB者。

4. 單個(gè)缺陷指示長度≥10mm，缺陷總長≥12mm。

應(yīng)用以上的方法，我們在對中大口徑薄壁管道探傷中，取得了一定的效果，特別是對根部未焊透的探測較為準(zhǔn)確。在日照電廠2×350MW機(jī)組建設(shè)中，共用此方法探傷500余只，其中發(fā)現(xiàn)不合格焊口20余只，為以后機(jī)組的安全運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。