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薄壁管道焊縫超聲波探傷

來源:常州新區大平超聲波儀器有限公司   2012年06月29日 12:23  

 

 

薄壁管道焊縫超聲波探傷

 

在電站熱力系統中,有著大量的φ159~φ425、壁厚T≤812的中大口徑薄壁管道。由于焊接位置和檢驗效率等問題,應用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,近場區影響嚴重等問題,應用常規的探傷方法,缺陷的檢出率較低,且目前國內的主要探傷標準JB4730—94、GB11345—89、JB1152—81等標準的探傷范圍并不包括此類薄壁焊縫。在實際工作中,我們主要根據DL/T5048—95標準的推薦,應用小徑管探傷的靈敏度及判廢標準,及小徑管探傷的成熟經驗進行此類焊縫的超聲波探傷,簡介如下:

 

一、 探傷儀器

 

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

 

二、超聲波探頭

 

小徑管探傷推薦應用的是小晶片、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,探頭邊緣聲束會產生散射、晶片尺寸愈大,散射愈嚴重,不利于晶片尺寸太大,我們在探傷時,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倍近場長度經計算,列表如下

 

超聲波探頭類型

5MHZ、5×5

5MHZ、8×8

2.5MHZ、8×8

K2.5

K3

K2.5

K3

K2.5

K3

1.64N

5.2

4.1

2.3

1.9

8.2

6.6

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

根據以上選取原則,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

 

試塊的好壞是關鍵探傷的靈敏度的關鍵問題,DL/T5048—95標準推薦應用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,加工邊過于復雜,在對各項要求綜合考慮的基礎上,對試塊進行重新制作。

(1) 標準孔選ф2×15,不與DL/T5048—95相違背,造成標準的不統一。

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

(3) 試塊的寬度滿足b>2λ*(s/De)

 

四.探傷儀器的調節(DAC曲線的制作)

 

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

壁厚為4時,取孔深4、8、6點

壁厚為6時,取孔深4、6、8、12點

壁厚為8時,取孔深4、6、8、12點

做好曲線后存儲于儀器內,再按相應的小徑管測耦合補償的辦法測出補償值Δ,根據DL/T5048—95標準和Δ值重新調整曲線,重新存儲,在探傷時,直接調至面板應用DL/T5048—95 DAC曲線標準。

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,焊縫兩側均可探測到。水平定位于探頭側,靠近焊縫中心線12mm。

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

3.氣孔,根據兩側反射對比鑒別。

 

六.質量評定 

 

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. 單個缺陷指示長度≥10mm,缺陷總長≥12mm。

應用以上的方法,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確。在日照電廠2×350MW機組建設中,共用此方法探傷500余只,其中發現不合格焊口20余只,為以后機組的安全運行奠定了基礎。

 

 

 

 

 

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