厚壁小径管超声工艺方法的改进

厚壁小径管超声工艺方法的改进

在电压炉中，热量管道从外直径d开始。按照TSGG0001-2012锅炉安全技术监察规程要求,对工作压力大于或等于9.8MPa的外径小于或等于159mm的管子对接接头,制造厂内要100%超声或射线检验,在锅炉检修过程中,受热面管的更换焊缝也需要进行检测,对于厚壁小径管,射线透照效果不佳,主要有以下几方面:(1)透照厚度差大,底片影像黑度差较大,而底片黑度过低或过高都会影响射线照相灵敏度对于小径管透照(R为管外径,r为管内径):假定穿过管中心的射线与管外壁的射线平行,则最大透照厚度与最小透照厚度(2)厚度变化大导致散射比增大,产生边蚀效应;(3)对于受热面管排,由于间距较小,不能实现多次透照,大多数时候只能透照一次,有效检测范围小;且散射线杂乱,影响底片成像质量。其中(1)和(2)直接导致有效检出范围明显降低,尤其对于危害性较大的面积性缺陷更是如此,给锅炉运行埋下隐患。多篇文献随着超声波检测技术水平、缺陷检出率大幅提高,且有着对人体无伤害、操作简便、效率高等先天优势,更多人开始注重超声波检测技术在厚壁小径管检测上的应用。对于普通规格的受热面小径管,超声波检测技术已经非常成熟,有相应的检测工艺规程。但对于厚壁小径管的超声波检测,仍处于摸索研究阶段。高杰宗和魏剑平相控阵超声检测技术是近十来年发展起来的超声无损检测领域新技术,相控阵超声的基本概念来源于相控阵雷达技术。20世纪60年代BrandField最早提出将相控阵概念引入无损检测领域。小径管相控阵超声检测工艺也被广泛的研究,但在相控阵检测小径管中,必须用探头架将相控阵超声探头箍在管壁上,如图1,导致检测效率低下。针对这两种情况,分别提出不同的解决方法。1表面缺陷检测横波探头一次波扫查时,在焊缝上部总会有一个区域为盲区,如图2阴影区域。为了检测该盲区内的缺陷,采用了对表面缺陷敏感的爬波进行检测。爬波的有效检测深度约为0mm~9mm当斜探头以第一临界角(在有机玻璃-钢界面,约为27°)入射时,纵波以平行于界面沿表面下传播,为了与纵波和横波区别,把横波和纵波叠加后能量最集中的前沿称为纵爬波,简称爬波1.1确定埋条的确定爬波探头按结构形式分为单晶片爬波探头、双晶片并列式爬波探头、双晶片串列式爬波探头三种。小径管探伤中,为避免阻塞效应产生的盲区,选用微型双晶片并联式爬波探头,晶片规格为5mm×8mm。和管子接触的有机玻璃楔块加工成圆弧形,以便和管子耦合更好。通常不同圆弧直径的探头为一个系列,选用系列中楔块圆弧面直径比管子直径大一级的楔块。双晶片并联式爬波探头的发射晶片和接收晶片有区别,发射晶片用发射灵敏度高的压电材料如锆钛酸铅制成;接收晶片由接收灵敏度高的压电材料如硫酸锂制成,这样探头发射和接收灵敏度都高,因此发射晶片应接探伤仪的发射端,接收晶片应接探伤仪的接收端,否则检测效果差。爬波探头只是针对某种声速的工件而言。对某个确定的爬波探头,工件中传播的爬波声速越大,爬波的最大能量方向越贴近工件表面式中α—压电晶片与探头检测面夹角;CC爬波探头相关参数包括前沿、焦点水平距离、声束角度等,樊利国等详细介绍了爬波探头的相关参数测定1.2测定最大的土体质量电站机组小径管超声波检验常按照DL/T820-2002进行。爬波检测时参照该标准以DL-1试块校准灵敏度。用5mm深及8mm深的φ1×15通孔做DAC曲线。将探头放在试块测试面上,先找到5mm深ue7881×15通孔反射回波,前后平行移动探头找到最高波,确定第一点。同理找8mm深φ1×15通孔反射回波,找到最高波,确定第二点,大部分数字机可以根据确定的2点绘制DAC曲线。根据实际现场经验,扫查灵敏度在DAC曲线基础上增益6dB即可。1.3接头延迟的测定数字机的流行使得扫描比例的调整已不是很重要。要对缺陷进行定位,需要将声速、探头延时、声束角度输入到仪器中。探头延时需要在DL-1试块上实测,对于铁素体钢,声速可设为5900m/s;声束角度通过下述方法测定:将爬波探头发射探头接在超声波发射端,探头放在DL-1试块圆心处,声束指向圆弧,在圆弧面上用小晶片纵波探头接收爬波,找到最强爬波,根据几何关系可计算声束角度。1.4缺陷波的判定对于厚壁小径管,爬波通常扫不到焊缝根部。对于焊缝层间,若产生反射回波且能排除焊缝表面结构的原因,则可判定为缺陷波,不允许存在以下缺陷:(1)单个缺陷回波幅值超过DAC-6dB;(2)指示长度大于5mm的缺陷回波幅值超过DAC-10dB;(3)裂纹、坡口未熔合、密集性缺陷。2钢管顶部未焊透缺陷的判定焊缝根部缺陷主要是未焊透。工艺规程6.4.4.1.a条明确指出,不允许存在未焊透缺陷。因此检测中只要能判定根部未焊透,就需要返修。按DL/T820-2002管道焊接接头超声波检验工艺规程,小径管检测的要求对厚壁小径管进行检测,由于内弧面致使声束发散,致使钢管根部未焊透反射回波较同厚度平板上同样尺寸的未焊透产生的反射回波低很多。很容易遗漏根部未焊透缺陷。因此不能单纯靠幅值来判断该反射回波是否为缺陷,是否需要处理。必须结合波型确定该缺陷是否为未焊透。对于小径管而言,根部未焊透通过定位、定量两个步骤就可以判定,首先调整超声波探伤仪上横向刻度为深度显示,将一倍壁厚调整至满刻度20%处,根部未焊透一次反射波最高波会在满刻度20%以前出现,向后移动探头,由于出现波形转换,会在满刻度约50%处出现根部未焊透三次波。不管是一次波还是三次波,进行缺陷信号定位时,水平测量位置都应该在焊缝中心线偏探头侧。其次将根部未焊透一次波调整波高至满屏高度80%时,三次波高幅值约满屏20%左右,而内凹等很难出现三次波。3缺陷分析及发现对某电厂材质为SA213-T92、规格为ue78845×13mm的高温过热器出口管进行检验。采用同材质的编号为3的DL-1试块调整仪器,共检验197道焊缝。发现12道焊缝内有超标缺陷,缺陷汇总如表1所示。其中爬波发现的超标缺陷,由于深度较浅,横波一次波基本上不能发现,部分缺陷二次波能检测到,但波幅很低,不易发现,根据规程也难以判为超标缺陷。对上述发现的缺陷进行了打磨消除,夹渣及气孔在消除过程中可以看到,未熔合缺陷在消除过程中肉眼未见。4厚壁病料扫查小