復(fù)合焊縫超聲檢測

1、 最新資料推薦復(fù)合焊縫超聲檢測8 2 20 4 08-01- ID-04復(fù)合焊縫超聲檢測 Examination ofComposite Welding Line by Ultrasonic Technology 婁瑞龍 水電四局 By Lou ruilongThe 4th Bureau of WaterElectricity Department of China 摘要在實際中選用低頻率大 晶片,聲阻抗較大的耦合劑,經(jīng)分析缺陷產(chǎn)生情況及影響檢測的聲壓差,衰減,外表及近外表影響,采取舉措,檢測三峽排砂管復(fù)合焊縫,保證缺陷檢出.abstract: In practical use, choosi

2、ng big wafer with lowfrequency and coupling with greater sound impedance to analyze the crevice produced after considering the factors such as the sound pressure difference, the attenuation, the surface and close surface effects. Take measures to examine the composite welding lines of the sand eject

3、ion pipe in Three Gorge.主題詞焊接 焊縫 超聲波 檢測復(fù)合鋼板keyWords: weld; welding line; ultrasonic; examine; composite armor plate.我廠承建的三峽二期工程,大型復(fù)合鋼板排砂管,直徑5米,材質(zhì)選用4毫米的00Cr18Ni5Mo3Si2鐵素體奧氏體雙 相不銹鋼與20毫米厚的16MnR或Q345C的復(fù)合鋼板.焊接縱縫采用100%超聲波檢測,15%寸線復(fù)檢,環(huán)縫采用50%超聲波,5%寸線復(fù)檢.目前,該種焊縫還沒有詳細的驗收標準.三峽選用JB4730-94焊縫驗收標準.文章講述復(fù)合鋼板焊縫的超聲波檢測方法

4、,是本人在長期實踐中的經(jīng)驗總結(jié).1 、焊接 三峽排砂管復(fù)合鋼板由太原鋼廠生產(chǎn),通過爆炸焊復(fù)合而成,對焊接質(zhì)量要求很高,采用非對稱X型坡口.如圖一600600圖一焊接工藝先采用507焊不繡鋼側(cè)16MnR 焊至離復(fù)合 層2毫米時停焊,用角磨機修磨焊道深約1毫米左右,其后用碳 弧氣刨清根并焊背縫, 然后用312焊條焊過渡層,最后用042焊 條焊不銹鋼.2 、缺陷分析 三峽氣候較濕, 濕度最高時到達85%90% 相 對濕度,由于工期較緊, 濕度較高時在車間中焊接, 空氣中的水 被電解成氫氣或氧氣溶解在熔池中, 形成氣孔和氫裂微裂,為 以后延遲裂紋創(chuàng)造裂紋源.A312 , A042焊條的流動性, 脫渣性

5、較差, 加以線能量、 電 流限制嚴格,焊接時外觀成形較差,夾渣性層間未熔合和邊緣未 熔合較多.這種影響在平焊時不大,全位置焊接時影響特別明顯.16MnR與過渡層的材質(zhì)相差較大, 基材含Cr量幾乎為零,復(fù) 材高含Cr量,在過渡層與基材的熔合線上 Cr與16MnR形式極為 復(fù)雜的復(fù)合層組織, 舍勒組織圖可能看出, 隨著Cr的增加,材料最新資料推薦的淬硬性增加, 此時過渡層中肯定存在貝氏體和馬氏體組織,在外力和焊接應(yīng)力的作用下,形成過渡層裂紋,特別經(jīng)屢次返修的焊縫.由于兩種材質(zhì)不同,在焊接過程中,會產(chǎn)生焊接偏析,其對超聲檢測有一定影響.3 、檢測時機：過渡層Cr熔于16MnR低合金鋼中,形成淬硬組織

6、,按裂紋分類有延遲裂紋和冷裂紋,檢測時機應(yīng)在焊后受外力24小時后.4 、檢測分析：1 )界面衰減 復(fù)合鋼板焊縫由16MnR 過渡層,復(fù)合層三 種介質(zhì)組成, 超聲波進入異質(zhì)界面時, 由于聲阻抗不同, 界面上 反射聲壓也不同.(如圖二)z1z2z3 圖二r1=1coscos1coscos1212zazzaz+r2=1cos2cos1cos2cos)cos1cos(cos1cos4232322121+zzzzazzazz+ r3=22121)cos1cos(cos1cos4azzazz+22323)1cos2cos(1cos2cos4+zzzz 聲 壓 往 復(fù) 透 過 率 T=)cos2cos)(2

7、cos1cos)(cos1cos(2cos1coscos8133221321azzzzazz aZZZ+ r1-介質(zhì)16Mn聲壓反射率 r2-過渡層介質(zhì)聲壓反射率 r3-不銹鋼介質(zhì)聲壓反射率 a-入射角1 2 3分別為16M* 過渡 層、不銹鋼中的折射角T-聲壓往復(fù)透射率 當Z1 >Z2> Z3時,會產(chǎn)生極高的界面反射 當Z1Z2Z3時,會產(chǎn)生極高的界面反射或不 產(chǎn)生反射.界面的dB差值為：(下面值通過實測得)Z 鋼=32307.8=25.2106g/cm S Z 過渡層=32037.7=24.7106g/cmS Z 不繡專岡=27277. 75=21. 1106g/cmS cos

8、3zr2=1cos2cos1cos2)cos1cos(cos1cos423222121+zzzazzazz+ r3=22121)cos1cos(cos1cos4azzazz+22323) 1cos2cos(1cos2cos4+zzzzdB=20Lg32rr=20Lg1cos2cos1cos2cos)cos1cos(cos1cos4232322121+zzzzazzazz+ /22121)cos1cos(cos1cos4azzazz+22323) 1cos2cos(1cos2cos4+zzzz =20Lg65. 07 .2445. 01 .2165. 07 .2445. 01 .21+/2)65

9、. 07 .2445. 01 .21(65. 045. 07 .241 .214+ =11.3dB 2)散射衰減00Cr18Ni5Mo3Si2是由奧氏體鐵素體雙相不銹鋼,而奧氏體組織的晶粒較粗,超聲波在晶粒之間有漫反射,產(chǎn)生林狀回波,應(yīng)選用較低頻率的探頭,以減少草狀回波對超聲波檢測的影響. 粗晶公 式可知 a=as+aaaa=cfas二ddFcdFdfcdf2Fdcl 43432 as -散射衰減系數(shù)aa-吸收散射系數(shù)a-介質(zhì)衰減系數(shù)f- 聲波頻率d-介質(zhì)的晶粒直徑-波長 F-各向異性系數(shù)c1 c2 c3 c4- 常數(shù) 當吸收衰減與頻率f ,晶粒直徑d各向異性系數(shù)有關(guān),當d時,散射 衰減與頻率

10、散減f4d3成正比.實際測得衰減系數(shù)為：最新資料推薦直探頭2.5P20DB1=78dBB2=56dBAdB=78-56=22dB 一二次波的dB差為6dB, 橫波K2 在過渡層 與復(fù)合層的路程為7.1毫米.=22-6-6-2/2X=8/26=0,67 在 實際中 為 =0.677.1=4.7dB3檢測基準面選擇檢測時,由于過渡層和不銹鋼只有 6mm左右,而危險性缺陷都出在這個部位區(qū)域.為了防止始脈沖和近場區(qū)的影響.選擇16MnR為檢測基準面.如 圖 三YOAB圖三4 K值選擇選16MnR為檢測基準面時.由于超聲波檢測的是近外表缺陷,擴散角和底面焊縫外表的影響,使缺陷波有三角反射 OBA由橫野泰

11、和,南康雄,迎靜雄 等 在?關(guān)于外表和底面附近缺陷與評價的根底研究?中結(jié)論說明在600左右時, 這種影響不大.本來示波屏上顯示有雜亂回波,如不考慮,對檢測難度加大,會產(chǎn)生誤判.所以選用 在600左右的探頭.遲到波如圖四 圖 四5晶片選擇 由0=sin1.22 /D 可知,晶片尺寸增加,半擴散角減少,波束指向性變好, 超聲波能量集中,探頭未擴散區(qū)掃查范圍大, 遠距離掃查范圍相對變小, 發(fā)現(xiàn)遠距離缺陷水平增強,對超聲波檢測有利.所以選用1313晶片.6定位誤差 超聲波在定位時由于 00Cr18NiMo3Si2的橫波聲速為2727m/s,而基材橫波聲速為3230m/s ,因聲速不同, 所以 折射角也

12、相應(yīng)變化.LL1AL63.40490圖 五如圖五所示,定位時尺寸稍有偏差,經(jīng)返修過的焊縫偏差較大.如表1 :表 一探頭2.5P1313K2工件編號 深度 缺陷長度L L2 L Am 40 18 1600 36 34 2 A m 63/64 17 2200 34 34 0 1841 19 680 38 35 3 1875/76 21 920 42 38 4 5、調(diào)節(jié)儀器：采用武漢漢威HS400型,探頭1.25P1313K2采用深度1 :1 調(diào)節(jié),一、二次波檢測.靈敏度在CSKtt A試塊調(diào)節(jié),用兩次板厚的長橫孔做面板曲線,然后外表補償2dB, A1dB=11.3A2dB=4.7dB, 此時靈敏度

13、調(diào) 節(jié)好.不補償和補償后比照方表二：表 二2.5P13K2 補償18dB工件編號H缺陷長度 未 補償補 償DB區(qū)域評定DB區(qū)域評定 AHI -1 21 20 16-7最新資料推薦I I 16+4 m IV 1847/48 1921 35 16 -2 II m 16+9 m IV AHI右 55/56 1721 20 16- 14 / I 16 -3 II m AHI40/41 1820 45 16-4 H IV 16+6 m IV由表二可以看出沒有考慮補償,焊縫的級別相差很大,因前期未考慮,焊縫缺陷嚴重漏檢,在實際必須考慮00Cr18Ni5Mo3Si2不銹鋼層引起的各項 dB差并修正距離- 波

14、幅曲線.6 、定量定位 測長通常用6dB法和端點6dB法或絕對12dB 法測長,在實踐中測長用絕對12dB法較理想,定位時在量L值時 盡量考慮偏差,特別注意焊縫邊緣缺陷定位偏差.7 、 實例分析 表 三2.5P1313K2 補償18dB 曲線已修正 工件編號H L缺陷長度DB定性 評定AHI40 18 34 1600 16+11 裂紋 IV 1875/76 21 38 920 16+14 裂紋 IV A m 62/63 1721 3438 1760 16+13 裂紋 IV A m 63/64 17 34 2200 16+11 裂紋 IV AHI 39/40 19 35 70 1610 裂紋 IV 1841 19 35 680 16-1 夾渣性未熔 IV Am 右 8 1821 3438 50 16+2 夾渣性未熔 IV A m40、1841、 AHI右8經(jīng)拍片復(fù)驗根本相符,1875/76、 Am 62/63、Am 63/64、 Am 39/40 ,用角磨機磨