慈維霞

(哈爾濱泰斯特檢測有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱150016)

0 引言

目前，600 MW、1 000 MW的超超臨界火力發(fā)電機組已成為中國火力發(fā)電的主力機組。超超臨界鍋爐受熱面管徑一般較小，管徑為32～89 mm，管壁厚度為4～14 mm。小徑管在鍋爐制造安裝中應(yīng)用較廣，能承受較高的壓力，主要采用X、Y射線進(jìn)行檢驗。由于小徑管透照厚度差較大，安裝過程中管子密集排列，X、Y射線檢驗缺陷檢出率較低。為此，用超聲波檢驗鍋爐受熱面小徑管焊口，并對超聲波檢驗和射線檢驗在小徑管焊口檢驗中的缺陷檢出率進(jìn)行比較。

1 射線探傷和超聲波探傷的特點

1．1 射線照相法的特點

a．可以獲得缺陷的直觀圖像，定性準(zhǔn)確，對長度、寬度尺寸的定量也比較準(zhǔn)確。

b．檢測結(jié)果有直接記錄，可以長期保存。

c．對體積型缺陷(氣孔、夾渣類)檢出率很高，對面積型缺陷(如裂紋、未熔合類)，如果照相角度不適當(dāng)，就容易漏檢。

d．適宜檢驗厚度較薄的工件而不適宜較厚的工件，因為檢驗厚工件需要高能量的射線探傷設(shè)備，一般厚度大于100 mm的工件照相是比較困難的。

e．適宜檢驗對接焊縫，不適宜檢驗角焊縫以及板材、棒材、鍛件等。

f．對缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸(高度)的確定比較困難。g．檢測成本高、速度慢。h．射線對人體有傷害。

1．2 超聲波檢測的特點

a．面積型缺陷的檢出率較高，而體積型缺陷的檢出率較低。

b．適宜檢驗厚度較大的工件，但隨著超聲波檢測設(shè)備及技術(shù)的發(fā)展，對于較薄工件的檢測也逐步適宜。

c．適用于各種試件，包括對接焊縫、角焊縫、板材、管材、棒材、鍛件，以及復(fù)合材料等。

d．檢驗成本低、速度快，檢測儀體積小、重量輕，現(xiàn)場使用較方便。

e．得到的缺陷直觀圖像定性困難，定量精度不高，但基于PC的全數(shù)字超聲檢測(如TOFD技術(shù))得到的探傷結(jié)果能以文件形式保存。

f．對缺陷在工件厚度方向上定位較準(zhǔn)確。

g．材質(zhì)、晶粒度對探傷有影響。

射線檢驗與超聲波檢驗作為探傷檢驗的兩種方法，主要針對內(nèi)部缺陷的檢驗，在超超臨界機組焊口檢驗中應(yīng)用廣泛，射線檢驗對體積型缺陷(氣孔、夾渣類)檢出率很高，而超聲波檢測對面積型缺陷的檢出率較高。在探傷檢驗前，只有根據(jù)被檢焊縫的焊接特點及容易出現(xiàn)缺陷的類型選擇合適的檢驗方法，才能保證檢驗結(jié)果的準(zhǔn)確。

2 小徑管的探傷檢驗方法比較

焊接接頭中常見缺陷有氣孔、夾渣、未焊透、未溶合和裂紋等。小徑管對接焊縫一般采用手工電弧焊打底、手工焊填充或等離子焊等方法進(jìn)行焊接。對接接頭焊縫檢驗通常采用射線探傷法和超聲波探傷法。

在某電廠電建施工中，分別對不合格的焊口進(jìn)行了超聲波和射線檢驗，并對不同缺陷檢出率進(jìn)行了比較，檢驗結(jié)果如表1所示。從表1可以看出，小徑管超聲檢驗對缺陷的檢出率明顯高于射線檢驗。

表1 射線檢驗和超聲波檢驗對缺陷檢出率的比較

3 小徑管超聲檢驗執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的選用

在電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 820—2002關(guān)于中小徑薄壁管焊接接頭超聲檢驗中，要求采用DL—1型專用試塊的探頭頻率為5MHz。斜探頭的折射角β應(yīng)依據(jù)管壁厚度來選擇，不同管壁厚度焊接接頭推薦使用的探頭角度如表2所示。在保證晶片面積不大于64 mm2的前提下，推薦探頭晶片尺寸選用6 mm ×6 mm、8 mm ×8 mm、7 mm ×9 mm。管壁厚度≤6 mm時探頭前沿應(yīng)≤5 mm，壁厚度大于＞6 mm時可適當(dāng)增大。

表2 推薦使用的探頭角度β

在電建施工中，小徑厚壁管焊口(φ70×22、φ101．6×18、φ127 ×22、φ114×20等)的焊接接頭在電力行業(yè)超聲波檢驗標(biāo)準(zhǔn)中處于空白，無標(biāo)準(zhǔn)可依。用射線檢驗透照厚度大、管徑較小的焊口，邊蝕效應(yīng)嚴(yán)重，底片靈敏度無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。承壓設(shè)備無損檢測行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中超聲檢驗 JB4730．3—2005中小徑管焊口的超聲檢驗適用于壁厚≥4 mm、外徑為32～159 mm或壁厚為4～6 mm、外徑≥159 mm的鍋爐、壓力容器管和壓力管道環(huán)向焊接接頭。試塊的曲率應(yīng)與被檢驗管徑相同或相近，其曲率半徑之差不應(yīng)大于被檢管徑的10%。采用的試塊型號為 GS－1、GS－2、GS－3、GS－4，如表3所示。斜探頭K值的選取如表4所示。

表3 試塊圓弧曲率半徑 mm

表4 斜探頭K值的選擇

4 小徑管焊接接頭缺陷性質(zhì)分析

超聲檢測除了確定焊接接頭中缺陷的位置和大小外，還應(yīng)判斷缺陷的性質(zhì)。不同性質(zhì)的缺陷危害程度不同，如裂紋比氣孔、夾渣危害大得多。目前，A型超聲檢測儀只能提供缺陷回波的時間和幅度信息，檢測人員實際檢測中常常根據(jù)經(jīng)驗結(jié)合工件的加工工藝、缺陷特征、缺陷波形和底波情況來分析估計缺陷的性質(zhì)。缺陷特征指缺陷的形狀、大小和密集程度。對于平面形缺陷，在不同的方向上檢測其缺陷，回波高度顯著不同。在垂直于缺陷方向檢測，缺陷回波高;在平行于缺陷方向檢測，缺陷回波低，甚至無缺陷回波。一般的裂紋、未熔合等缺陷屬于平面形缺陷，對于點狀缺陷，在不同的方向檢測，缺陷回波無明顯變化，氣孔就屬于點狀缺陷。對于密集形缺陷，缺陷波密集互相彼連，在不同的方向上檢測，缺陷回波情況類似。一般密集渣、密集氣孔等屬于密集形缺陷。

5 結(jié)論

大容量機組小徑管焊接接頭射線檢驗與超聲波檢驗結(jié)果表明，小徑薄壁焊接接頭及小徑厚壁焊接接頭的超聲波檢驗效果優(yōu)于射線檢驗的效果，提高了工作效率，降低了勞動成本，保證了施工的進(jìn)度。