小口徑管座角焊縫超聲波檢測方法研究_圖文

1、小口徑管座角焊縫超聲波檢測方法研究姜興運(yùn)(東北電力科學(xué)研究院有限公司,遼寧沈陽110006摘要:電廠鍋爐集箱小口徑管座角焊縫大多采用非全焊透形式,而鍋爐在役檢查中需對管座角焊縫內(nèi)部進(jìn)行超聲波檢查,主要針對內(nèi)部裂紋、未熔合等缺陷的檢測。文中提出解決小口徑管座角焊縫超聲波檢測方法,目前沒有小口徑管座角焊縫超聲波檢測標(biāo)準(zhǔn),采用此超聲波檢測方法能達(dá)到檢測目的。關(guān)鍵詞:小口徑管座;角焊縫;超聲檢測中圖分類號TK223.1;TG115.285文獻(xiàn)標(biāo)志碼A文章編號10047913(201111000603Study on Ultrasonic Detection Method for Fillet Weld

2、 of Small Diameter Tube-seatJIANG Xing-yun(Northeast Electric Power Research Institute Co,Ltd,Shenyang,Liaoning110006,ChinaAbstract:Most of small diameter tube-seat on boiler header is connected by non-completely penetrated welds,but in-service boiler detection should include inspection of internal

3、defects of fillet weld with ultrasonic waveThese detections are mainly against internal cracks and nonfusionThis paper solves the problems of fillet weld of small diameter tube-seat with ultrasonic detectionAnd at pres-ent,there is no code for it,so it is believed this kind of method can achieve the

4、 goalKey words:Small diameter tube-seat;Fillet weld;Ultrasonic detection發(fā)電廠的小口徑管座角焊縫大多采用非全焊透形式,現(xiàn)階段的主要檢測手段以磁粉、滲透檢測為主,而這些方法僅能檢測表面和近表面的缺陷。一些存在于焊縫內(nèi)部的缺陷(未熔合、夾渣、裂紋等無法檢出,這些內(nèi)部缺陷在鍋爐長期運(yùn)行過程中會由于復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)而產(chǎn)生裂紋并不斷擴(kuò)展,從而造成爆管和泄漏事故發(fā)生?；鹆Πl(fā)電廠鍋爐在運(yùn)行過程中,由于小口徑管座角焊縫泄漏事故造成的停爐占有很大比例。所以對于經(jīng)歷較長時間運(yùn)行的在役機(jī)組,需要對集箱小口徑管座角焊縫進(jìn)行超聲波檢測,發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部缺陷

5、并及時消除。而非全焊透管座角焊縫超聲波檢測還沒有單獨(dú)可參照的標(biāo)準(zhǔn),只能參照全焊透形式的檢測方法。但這2種焊縫的結(jié)構(gòu)不同,在實(shí)際檢測中用全焊透管座角焊縫的超聲波檢測方法來檢測非全焊透管座角焊縫的效果并不理想,也很難達(dá)到檢測缺陷的目的。通過對發(fā)電廠在役小口徑管座角焊縫超聲波檢測的經(jīng)驗(yàn)積累,并根據(jù)對比試驗(yàn),總結(jié)出一些非全焊透小口徑管座角焊縫超聲波檢測的方法。通過了解管座角焊縫的結(jié)構(gòu)尺寸、選擇合適的探頭,能檢出內(nèi)部缺陷,消除管座角焊縫質(zhì)量隱患,減少爆管等事故的發(fā)生。1探傷條件的選擇1.1探頭的晶片尺寸、頻率為保證探頭與鋼管表面耦合良好,盡量選用晶片尺寸較小的探頭。由于非全焊透管座角焊縫需使用一次反射波

6、法檢測,聲束經(jīng)過小口徑管內(nèi)壁界面反射后會發(fā)散,為了保證聲束有良好的指向性,宜選用較高頻率的探頭。1.2探頭的折射角度現(xiàn)行的小口徑管座角焊縫的標(biāo)準(zhǔn)要求選用折射角度較大的探頭,盡可能用直射波法檢測較大的焊縫截面積,并必須用直射波法檢測到焊縫的根部。而非全焊透管座角焊縫結(jié)構(gòu)和全焊透管座角焊縫完全不同,只需使用一次反射波法檢測,無需用直射波法檢測(見圖1。(a(b圖1全焊透和非全焊透管座角焊縫比較(a全焊透角焊縫;(b非全焊透角焊縫對于非全焊透管座角焊縫,如果按照現(xiàn)行標(biāo)6東北電力技術(shù)2011年第11期準(zhǔn),選用較大折射角度的探頭,則只能檢測到較小的焊縫截面積,且小口徑管插入集箱的管端端角反射信號會掩蓋根

7、部反射信號或缺陷反射信號,無法達(dá)到檢測管座角焊縫質(zhì)量的目的(見圖2。如果選用較小折射角度的探頭,則小口徑管插入集箱的管端端角反射信號不會掩蓋根部反射信號或缺陷反射信號,且根部反射信號和缺陷反射信號清晰可見(見圖3,同時還可以檢測到較大焊縫截面積(見圖4。因此,對于非全焊透形式的管座角焊縫超聲波檢測應(yīng)選用較小折射角度的探頭。非全焊透小口徑管座角焊縫探頭折射角度應(yīng)根據(jù)探頭前沿長度、小口徑管的壁厚、集箱本體坡口深度、焊縫的高度等尺寸來選擇。探頭的主聲束必須在滿足能夠掃查到焊縫根部的前提下,盡量選用較小折射角度的探頭。探頭最小折射角度min的選擇方法為min=arctan(a+b+l2/T(1式中:l

8、為探頭前沿長度;a為集箱本體坡口深度;b為焊縫高度;T為小口徑管厚度。 所選擇探圖5探頭最小折射角度的選擇頭折射角度必須大于計算出的最小折射角度,以保證主聲束能掃查到焊縫根部。尺寸位置如圖5所示。1.3探頭的前沿長度探頭前沿長度決定了探頭的折射角度,前沿長度越短,探頭折射角度的范圍就能選擇越大。反之,前沿長度越長,為保證主聲速能掃查到焊縫根部,就只能選擇較大折射角度的探頭,但大角度對檢測不利,應(yīng)盡量選用前沿長度較短的探頭。1.4試塊選用中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的小口徑管超聲檢測專用DL1試塊。對比試塊采用與實(shí)際探傷工件同材質(zhì)和規(guī)格的管座角焊縫,在管座角焊縫部位加工寬度為1mm的線切割槽,

9、對比試塊如圖6所示 。圖6對比試塊2檢測驗(yàn)證對電廠燃煤鍋爐,機(jī)組累計運(yùn)行時間10萬h 以上。對鍋爐集箱管座角焊縫(如水冷壁、低溫再熱器、省煤器、末級再熱器的集箱管座進(jìn)行超聲波檢測,均可得到良好效果。以517mm 的小口徑管座角焊縫為例進(jìn)行檢測驗(yàn)證,其規(guī)格為:管座角焊縫寬度11mm,焊縫高度8mm,集箱坡口深度7mm(見圖7。2.1儀器、探頭選用數(shù)字式A型脈沖反射式超聲探傷儀,探頭頻率為5MHz,探頭前沿長度為5mm,晶片尺72011年第11期 東北電力技術(shù) 圖7管座角焊縫結(jié)構(gòu)2.2DAC曲線的制作利用DL1小口徑管專用超聲波檢測試塊上深度為8mm、15mm、20mm、25mm的1mm 的長橫孔

10、來制作DAC曲線。由于非全焊透小口徑管座角焊縫的結(jié)構(gòu)特殊,小口徑管有一部分插入集箱本體,定量和判廢靈敏度的要求可適當(dāng)降低。2.3反射信號的分析檢測工作中,必須區(qū)分出焊縫的根部反射信號和缺陷反射信號。根據(jù)焊縫的結(jié)構(gòu)尺寸、探頭的位置、示波屏上探頭入射點(diǎn)到反射信號的水平距離、反射信號的深度,綜合判定該信號是否為焊縫根部反射信號或缺陷反射信號。根部反射信號的判定:先使探頭靠近焊縫,再向后拖動探頭,示波屏上如果顯示反射信號,先根據(jù)反射信號的水平距離顯示,依據(jù)焊縫的尺寸,在工件上通過實(shí)際測量,判斷是否在根部位置;然后根據(jù)反射信號的深度,依據(jù)工件的厚度,判斷是否在根部位置(見圖8,如果反射信號的水平距離、深

11、度顯示都在焊縫根部位置,則可判定該信號為根部反射信號顯示 。圖8根部反射信號缺陷反射信號的判定:繼續(xù)向后拖動探頭,示波屏上根部反射信號的幅值降低(見圖9,在根部反射信號以外如果出現(xiàn)反射信號顯示,則可初步判定為缺陷信號顯示;如果該反射信號的深度顯示大于或等于2倍工件壁厚,且在焊縫范圍內(nèi),經(jīng)實(shí)際測量水平距離顯示也在焊縫范圍內(nèi),則可判定該反射信號為缺陷信號顯示(見圖10。2.4檢測結(jié)果經(jīng)過解剖檢查缺陷管座內(nèi)部均發(fā)現(xiàn)未熔合、夾渣、裂紋等缺陷,解剖結(jié)果與超聲檢驗(yàn)結(jié)果完全符合。3結(jié)束語對非全焊透小口徑管座角焊縫的超聲波檢測可采用小晶片、短前沿、小折射角度的超聲波橫波斜探頭進(jìn)行檢測,可以有效檢測出管座角焊縫內(nèi)部缺陷,達(dá)到檢測的目的,此方法為目前非全焊透小口徑管座角焊縫內(nèi)部缺陷檢測的有效方法。參考文獻(xiàn):1李克名,劉德榮超聲波探傷M北京:電力工業(yè)出版社,19802秦長榮,胡先龍管道焊接接頭超聲波檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)程DL/T8202002S北京:中國電力出版社,200