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)驗進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,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,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(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,在對各項要求綜合考慮的基礎(chǔ)上,對試塊進行重新制作。
(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,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,調(diào)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(nèi),再按相應(yīng)的小徑管測耦合補償?shù)霓k法測出補償值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,在探傷時,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,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,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)。
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,為以后機組的安全運行奠定了基礎(chǔ)。