加氢反应器低合金钢零件的草状波界定

加氢反应器低合金钢零件的草状波界定

在该装置中，作者开发了一种低合金钢腐蚀器，通常比正火和回波后的超声波激发低。草状波湮没或混淆了缺陷回波,干扰了对最小缺陷的检出和判定。正确界定草状波,能确定工件是否需要进行重新正火热处理,因此对调质后的超声波检测具有实际意义。国内加氢反应器的超声波检测按照JB/T4730—2005《承压设备无损检测》标准,因此对草状波的界定同样应依据此标准进行。该标准规定了碳钢和低合金钢锻件的直波束基准灵敏度为最大声程处的ϕ2mm平底孔,但未规定信噪比。为了合理界定草状波,笔者引用标准JB/T5000.15《重型机械通用技术条件锻钢件无损检测》信噪比≥6dB的规定,以信噪比6dB为草状波界定的分界值。1草氏波定义中检测条件的选择1.1工件晶粒度、超声长、草状波根据相关理论,草状波的产生与被探工件的晶粒度有关,与入射工件的超声波波长有关,与检测灵敏度有关。工件晶粒度级别越低(晶粒平均弦长越大),超声波长越短,检测灵敏度越高,检测时越容易产生草状波。根据JB/T4730—2005的规定,低合金钢锻件选用单晶直探头的公称频率为2～5MHz,考虑到工件的厚度及调质后工件组织、晶粒可能的改善,选择使用2MHz探头。1.2测试设备由于检测时需要较为准确地测定声程及其分层深度,同时需要准确读出显示幅度与基准线或规定曲线之间的幅度差值,故宜选择数字仪器。2草色波定义方法2.1层衰减分析法确定的2mm假设底孔幅度的方案根据JB/T4730—2005的规定,用计算法计算出(适用3倍近场区以外)最大声程处的底部与ϕ2mm平底孔的幅度差值,在工件出现噪声部位进行增益调整,并规定基准波高为满屏高的40%(基准线),对工件进行检测。当显示出现较高噪声后,采取分层衰减比较法确定噪声与ϕ2mm假想平底孔的幅度差值。由图1中ϕ2mm假想平底孔理论曲线可以看出,当最大声程S处的ϕ2mm假想平底孔规定在满屏高度的40%(基准线)时,处的ϕ2mm假想平底孔幅度在满屏高度的71%,与基准线相差5dB。处的ϕ2mm假想平底孔幅度在满屏高度的159%,与基准线相差12dB,已经超出满屏视野。处的ϕ2mm假想平底孔幅度在满屏高度的634%,与基准线相差24dB,也超出满屏视野。确定了ϕ2mm假想平底孔波高在几个不同声程处与基准线的幅度差值后,采取分层比较的办法,用衰减器读出噪声与基准线的幅度差值。当差值<6dB或噪声高于基准线时,工件界定为草状波。具体做法如图2所示,工件的最大声程为S,用计算出的ϕ2mm灵敏度底/孔幅度差值在工件上进行调节,基准线规定为40%满屏高度,步骤如下:(1)用衰减器读取与噪声s最密切相关的s线1，并将噪声丝插入衰减器当δ1<6dB时,界定为草状波。(2)1.6dB时,调节衰减器降低5dB,读出3S/4声程处基准线与噪声的幅度差值δ2。当δ2<6dB时,界定为草状波。(3)草状波的测定dB时,调节衰减器降低(5+7)=12dB,读出S/2声程处基准线与噪声的幅度差值δ3,当δ3<6dB时,界定为草状波。(4)草状波的测定dB时,调节衰减器降低(5+7+12)=24dB,读出S/4声程处基准线与噪声的幅度差值δ4,当δ4<6dB时,界定为草状波。当δ1,δ2,δ3,δ4均≥6dB时,不界定为草状波,工件可以转下道工序。2.2cs-2衰减系数测试方法根据JB/T4730—2005的规定,用曲线灵敏度对工件进行检测:选用数字仪器,选择覆盖工件最大声程的CS-2(JB/T4730—1994规定)试块中一组ϕ2mm平底孔试块绘制DAC曲线,调节仪器,补偿6dB,如图3。屏幕显示曲线为ϕ2mmDAC-6dB曲线。实测得出CS-2试块的衰减系数为零,测试步骤如下:(1)测出工件的衰减系数,计算出相当于底波显示深度衰减的幅值。(2)测试工件(注意工件的表面粗糙度与试块表面粗糙度的差异,确定是否需要灵敏度补偿),在曲线灵敏度的基础上,再增益步骤(1)测得的幅值,进行衰减补偿。(3)将一次底波前的噪声与ϕ2mmDAC-6dB曲线进行比较。当噪声超过该曲线时,界定工件为草状波,如图4(a)和(b)所示。2.3调整dgs曲线(1)用铁素体钢锻件平底孔试块校准仪器的DGS曲线。(2)在工件出现较高噪声部位,用大平底法调出ϕ2mm平底孔的DGS曲线。(3)测出噪声与ϕ2mm平底孔的DGS曲线最接近部位的幅度差值δ,如图5。当δ<6dB或噪声高于ϕ2mm平底孔的曲线时,界定工件为草状波。3草状波和密集缺陷波的识别3.1工件内部组织分析(1)遍及整个声程的草状波,如图4(b)表明其工件组织不均,晶粒粗大。(2)工件中心部位出现草状波,边缘不出现,如图4(a)。表明其中心组织不均匀,晶粒粗大。(3)工件的部分区域出现草状波,如边缘区域或边缘区域局部组织不均,晶粒粗大。造成晶粒粗大的原因是工件在热处理过程中产生的欠热、过热等加热缺陷,可能是热处理工艺不合理,工件在加热炉内摆放位置不当,操作不当,或由于测温、控温仪表失灵等造成的。3.2草状波与密集缺陷波识别的一般原则(1)反射波和草状波的掌握对于钢锻件,通常密集性缺陷波反射幅度比草状波反射幅度高。如果简单地把钢锻件晶粒作为反射体,从表1可以粗略地看出,晶粒的平均弦长都未达到毫米数量级,其反射当量自然不会太大。而标准规定的缺陷记录线在ϕ2mm当量以上,足见应记录的缺陷尺度远比晶粒尺度大得多,所以缺陷的反射波幅度自然比草状波反射幅度大。加氢锻件的晶粒度一般要求为5级,其晶粒平均弦长远小于应记录的缺陷尺度。实践证明,即使加氢锻件锻造或热处理没有达到规范要求,其产生的草状波的幅度也远小于密集缺陷的反射幅度。因此,可用标准规定的记录线当量尺寸鉴别。当反射幅度接近ϕ3mm或≥ϕ3mm当量时,即按缺陷记录处理。确定当量时必须正确调整检测灵敏度。对于局部草状波的工件,宜选择工件完好部位调整检测灵敏度,确定反射波的当量。对于整个工件均出现草状波的情况,建议使用试块DAC方法比较确定反射波当量。(2)底波的下降通常,从屏幕波形上看,草状波的特征表现为波幅前高后低,随声程的增加波幅有规律地降低,如图4和5,偶尔也有底波减小或消失的情况;密集缺陷(包括白点)波则通常表现为,在一簇波中,反射波的高点可以出现在任意声程部位,没有规律,伴随有底波的减小或消失,如图6(衰减20dB后仪器屏幕显示,最高幅度接近ϕ3mm)。(3)波的顶部去波由于草状波为晶粒反射,屏幕波形表现为极度密集,波峰清晰,波的根部紧密相连,无法区分,如图4和5。密集缺陷(包括白点)反射波相对独立、清晰可辨,伴随底波的降低或消失,如图6,且波峰随探头移动而跳跃。4让用回收器测试实例4.1孔口灵敏度检测被检加氢反应器材质为15CrMo,使用USN60数字探伤仪、B2SE探头,用上述ϕ2mm平底孔DAC曲线灵敏度的方法检测,补偿3dB(实测值),检测结果如图4(a)所示,噪声超过ϕ2mm平底孔DAC-6dB曲线,工件界定为草状波。后经重新正火后处理,重新检测时噪声降低到ϕ2mm平底孔DAC-6dB曲线以下的正常水平。4.2草状波的测定材质、检测条件及方法同上,检测结果如图4(b)所示,噪声超过ϕ2mm平底孔DAC-6dB曲线,工件界定为草状波。后经重新正火后处理后,噪声降低到ϕ2mm平底孔DAC-6dB曲线以下的正常水平。4.3火后检测条件材质为21/4Cr-1Mo-1/4VⅢ,正、回火后检测,检测条件同上,用上述方法界定为草状波,其当量接近ϕ3mm,如图6所示。重新正火处理后检测,情况仍无改观,证明其为密集缺陷。5为新型材料的加工介绍了应用JB/T4730—2005标准检测加氢反应器低合金钢锻件,对草状波界定的量化方法及草状波与密集缺陷波的鉴别原则。当工件界定为草状波时,建议重新正火。当工件确定为密