厚壁小徑管超聲工藝方法的改進(jìn)

厚壁小徑管超聲工藝方法的改進(jìn)

在電壓爐中，熱量管道從外直徑d開始。按照TSGG0001-2012鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程要求,對工作壓力大于或等于9.8MPa的外徑小于或等于159mm的管子對接接頭,制造廠內(nèi)要100%超聲或射線檢驗(yàn),在鍋爐檢修過程中,受熱面管的更換焊縫也需要進(jìn)行檢測,對于厚壁小徑管,射線透照效果不佳,主要有以下幾方面:(1)透照厚度差大,底片影像黑度差較大,而底片黑度過低或過高都會影響射線照相靈敏度對于小徑管透照(R為管外徑,r為管內(nèi)徑):假定穿過管中心的射線與管外壁的射線平行,則最大透照厚度與最小透照厚度(2)厚度變化大導(dǎo)致散射比增大,產(chǎn)生邊蝕效應(yīng);(3)對于受熱面管排,由于間距較小,不能實(shí)現(xiàn)多次透照,大多數(shù)時(shí)候只能透照一次,有效檢測范圍小;且散射線雜亂,影響底片成像質(zhì)量。其中(1)和(2)直接導(dǎo)致有效檢出范圍明顯降低,尤其對于危害性較大的面積性缺陷更是如此,給鍋爐運(yùn)行埋下隱患。多篇文獻(xiàn)隨著超聲波檢測技術(shù)水平、缺陷檢出率大幅提高,且有著對人體無傷害、操作簡便、效率高等先天優(yōu)勢,更多人開始注重超聲波檢測技術(shù)在厚壁小徑管檢測上的應(yīng)用。對于普通規(guī)格的受熱面小徑管,超聲波檢測技術(shù)已經(jīng)非常成熟,有相應(yīng)的檢測工藝規(guī)程。但對于厚壁小徑管的超聲波檢測,仍處于摸索研究階段。高杰宗和魏劍平相控陣超聲檢測技術(shù)是近十來年發(fā)展起來的超聲無損檢測領(lǐng)域新技術(shù),相控陣超聲的基本概念來源于相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)。20世紀(jì)60年代BrandField最早提出將相控陣概念引入無損檢測領(lǐng)域。小徑管相控陣超聲檢測工藝也被廣泛的研究,但在相控陣檢測小徑管中,必須用探頭架將相控陣超聲探頭箍在管壁上,如圖1,導(dǎo)致檢測效率低下。針對這兩種情況,分別提出不同的解決方法。1表面缺陷檢測橫波探頭一次波掃查時(shí),在焊縫上部總會有一個(gè)區(qū)域?yàn)槊^(qū),如圖2陰影區(qū)域。為了檢測該盲區(qū)內(nèi)的缺陷,采用了對表面缺陷敏感的爬波進(jìn)行檢測。爬波的有效檢測深度約為0mm~9mm當(dāng)斜探頭以第一臨界角(在有機(jī)玻璃-鋼界面,約為27°)入射時(shí),縱波以平行于界面沿表面下傳播,為了與縱波和橫波區(qū)別,把橫波和縱波疊加后能量最集中的前沿稱為縱爬波,簡稱爬波1.1確定埋條的確定爬波探頭按結(jié)構(gòu)形式分為單晶片爬波探頭、雙晶片并列式爬波探頭、雙晶片串列式爬波探頭三種。小徑管探傷中,為避免阻塞效應(yīng)產(chǎn)生的盲區(qū),選用微型雙晶片并聯(lián)式爬波探頭,晶片規(guī)格為5mm×8mm。和管子接觸的有機(jī)玻璃楔塊加工成圓弧形,以便和管子耦合更好。通常不同圓弧直徑的探頭為一個(gè)系列,選用系列中楔塊圓弧面直徑比管子直徑大一級的楔塊。雙晶片并聯(lián)式爬波探頭的發(fā)射晶片和接收晶片有區(qū)別,發(fā)射晶片用發(fā)射靈敏度高的壓電材料如鋯鈦酸鉛制成;接收晶片由接收靈敏度高的壓電材料如硫酸鋰制成,這樣探頭發(fā)射和接收靈敏度都高,因此發(fā)射晶片應(yīng)接探傷儀的發(fā)射端,接收晶片應(yīng)接探傷儀的接收端,否則檢測效果差。爬波探頭只是針對某種聲速的工件而言。對某個(gè)確定的爬波探頭,工件中傳播的爬波聲速越大,爬波的最大能量方向越貼近工件表面式中α—壓電晶片與探頭檢測面夾角;CC爬波探頭相關(guān)參數(shù)包括前沿、焦點(diǎn)水平距離、聲束角度等,樊利國等詳細(xì)介紹了爬波探頭的相關(guān)參數(shù)測定1.2測定最大的土體質(zhì)量電站機(jī)組小徑管超聲波檢驗(yàn)常按照DL/T820-2002進(jìn)行。爬波檢測時(shí)參照該標(biāo)準(zhǔn)以DL-1試塊校準(zhǔn)靈敏度。用5mm深及8mm深的φ1×15通孔做DAC曲線。將探頭放在試塊測試面上,先找到5mm深ue7881×15通孔反射回波,前后平行移動(dòng)探頭找到最高波,確定第一點(diǎn)。同理找8mm深φ1×15通孔反射回波,找到最高波,確定第二點(diǎn),大部分?jǐn)?shù)字機(jī)可以根據(jù)確定的2點(diǎn)繪制DAC曲線。根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn),掃查靈敏度在DAC曲線基礎(chǔ)上增益6dB即可。1.3接頭延遲的測定數(shù)字機(jī)的流行使得掃描比例的調(diào)整已不是很重要。要對缺陷進(jìn)行定位,需要將聲速、探頭延時(shí)、聲束角度輸入到儀器中。探頭延時(shí)需要在DL-1試塊上實(shí)測,對于鐵素體鋼,聲速可設(shè)為5900m/s;聲束角度通過下述方法測定:將爬波探頭發(fā)射探頭接在超聲波發(fā)射端,探頭放在DL-1試塊圓心處,聲束指向圓弧,在圓弧面上用小晶片縱波探頭接收爬波,找到最強(qiáng)爬波,根據(jù)幾何關(guān)系可計(jì)算聲束角度。1.4缺陷波的判定對于厚壁小徑管,爬波通常掃不到焊縫根部。對于焊縫層間,若產(chǎn)生反射回波且能排除焊縫表面結(jié)構(gòu)的原因,則可判定為缺陷波,不允許存在以下缺陷:(1)單個(gè)缺陷回波幅值超過DAC-6dB;(2)指示長度大于5mm的缺陷回波幅值超過DAC-10dB;(3)裂紋、坡口未熔合、密集性缺陷。2鋼管頂部未焊透缺陷的判定焊縫根部缺陷主要是未焊透。工藝規(guī)程6.4.4.1.a條明確指出,不允許存在未焊透缺陷。因此檢測中只要能判定根部未焊透,就需要返修。按DL/T820-2002管道焊接接頭超聲波檢驗(yàn)工藝規(guī)程,小徑管檢測的要求對厚壁小徑管進(jìn)行檢測,由于內(nèi)弧面致使聲束發(fā)散,致使鋼管根部未焊透反射回波較同厚度平板上同樣尺寸的未焊透產(chǎn)生的反射回波低很多。很容易遺漏根部未焊透缺陷。因此不能單純靠幅值來判斷該反射回波是否為缺陷,是否需要處理。必須結(jié)合波型確定該缺陷是否為未焊透。對于小徑管而言,根部未焊透通過定位、定量兩個(gè)步驟就可以判定,首先調(diào)整超聲波探傷儀上橫向刻度為深度顯示,將一倍壁厚調(diào)整至滿刻度20%處,根部未焊透一次反射波最高波會在滿刻度20%以前出現(xiàn),向后移動(dòng)探頭,由于出現(xiàn)波形轉(zhuǎn)換,會在滿刻度約50%處出現(xiàn)根部未焊透三次波。不管是一次波還是三次波,進(jìn)行缺陷信號定位時(shí),水平測量位置都應(yīng)該在焊縫中心線偏探頭側(cè)。其次將根部未焊透一次波調(diào)整波高至滿屏高度80%時(shí),三次波高幅值約滿屏20%左右,而內(nèi)凹等很難出現(xiàn)三次波。3缺陷分析及發(fā)現(xiàn)對某電廠材質(zhì)為SA213-T92、規(guī)格為ue78845×13mm的高溫過熱器出口管進(jìn)行檢驗(yàn)。采用同材質(zhì)的編號為3的DL-1試塊調(diào)整儀器,共檢驗(yàn)197道焊縫。發(fā)現(xiàn)12道焊縫內(nèi)有超標(biāo)缺陷,缺陷匯總?cè)绫?所示。其中爬波發(fā)現(xiàn)的超標(biāo)缺陷,由于深度較淺,橫波一次波基本上不能發(fā)現(xiàn),部分缺陷二次波能檢測到,但波幅很低,不易發(fā)現(xiàn),根據(jù)規(guī)程也難以判為超標(biāo)缺陷。對上述發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行了打磨消除,夾渣及氣孔在消除過程中可以看到,未熔合缺陷在消除過程中肉眼未見。4厚壁病料掃查小