姜秀海 朱紅軍

（新疆維吾爾自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院）（新疆天維無損檢測(cè)有限公司)

0 概述

2013年4月至2014年4月,新疆油建委托新疆維吾爾自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院對(duì)哈薩克斯坦讓納若爾油田第三油氣處理廠Ⅱ、Ⅲ期產(chǎn)品儲(chǔ)運(yùn)區(qū)工程現(xiàn)場安裝的15臺(tái)2000 m3液化氣球罐進(jìn)行組焊監(jiān)督檢驗(yàn),新疆天維無損檢測(cè)有限公司對(duì)組焊焊縫進(jìn)行檢測(cè)。

由于項(xiàng)目工期緊張、現(xiàn)場施工隊(duì)伍多、當(dāng)?shù)貦z測(cè)隊(duì)伍技術(shù)水平差等原因，本次技術(shù)服務(wù)采用衍射時(shí)差法 （TOFD）與超聲波探傷 （UT）組合方式，即手動(dòng)可記錄的脈沖反射法100%TOFD與100%UT組合方式，對(duì)現(xiàn)場組焊球罐的對(duì)接焊接接頭進(jìn)行焊縫質(zhì)量檢測(cè)，以取代設(shè)計(jì)圖紙中要求的 （規(guī)定的）100%RT+100%UT檢測(cè)[1]。根據(jù)該球罐的技術(shù)參數(shù)、結(jié)構(gòu)及焊縫坡口[2]，新疆特檢院與天維公司編制了本檢測(cè)技術(shù)方案。

1 球罐技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)

球罐技術(shù)參數(shù)、結(jié)構(gòu)及焊縫坡口尺寸如表1、圖1、圖2所示。

表1 球罐技術(shù)參數(shù)

圖1 焊接坡口

圖2 球罐結(jié)構(gòu)

2 檢測(cè)設(shè)備

超聲波設(shè)備：漢威HS616e；探頭：單晶直探頭、斜探頭； 試塊：CSK-ⅠA、CSK-ⅢA系列試塊。

TOFD檢測(cè)設(shè)備：漢威HS810；掃查裝置：探頭夾持機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶位置傳感器；試塊：TOFD專用對(duì)比試塊；探頭：5M?6探頭；楔塊：55°楔塊、 63°楔塊。

3 檢測(cè)內(nèi)容

3.1 總體原則

本技術(shù)方案采用手動(dòng)UT與TOFD技術(shù)相結(jié)合的方式進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)TOFD技術(shù)所發(fā)現(xiàn)的缺陷，須采用手動(dòng) UT（必要時(shí)輔助采用相控陣技術(shù)）進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，以對(duì)比評(píng)價(jià)結(jié)果。

3.2 資料審查

在進(jìn)行評(píng)價(jià)前一般應(yīng)審查有關(guān)的設(shè)計(jì)圖樣和制造加工記錄等技術(shù)文件，這些文件應(yīng)包括設(shè)計(jì)規(guī)范、主體材料、設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)壁厚、焊縫系數(shù)以及被檢工件的名稱、編號(hào)、規(guī)格、材質(zhì)、坡口型式、焊接方法和熱處理狀況等內(nèi)容，還包括繪制的焊縫排版圖。

3.3 質(zhì)量檢測(cè)前的準(zhǔn)備

3.3.1 確定質(zhì)量檢測(cè)區(qū)域?qū)挾?/p>

對(duì)于TOFD技術(shù)檢測(cè)，其質(zhì)量檢測(cè)區(qū)域?yàn)?（1）檢測(cè)區(qū)域?qū)挾葢?yīng)是焊縫本身，再加上焊縫熔合線兩側(cè)各25 mm的范圍。 （2）若焊縫實(shí)際熱影響區(qū)是經(jīng)過測(cè)量、有記錄的，并且超聲探頭的位置可按預(yù)先標(biāo)記得到控制，則質(zhì)量安全技術(shù)評(píng)價(jià)區(qū)域?qū)挾瓤梢詼p小到包括實(shí)際熱影響區(qū)加上兩側(cè)各6 mm的范圍。

對(duì)于手動(dòng)UT斜探頭檢測(cè)，質(zhì)量安全技術(shù)評(píng)價(jià)區(qū)的寬度應(yīng)是焊縫本身，再加上焊縫兩側(cè)各相當(dāng)于母材厚度 30%的一段區(qū)域，這個(gè)區(qū)域最小為5 mm，最大為 10 mm。若采用直射法，探頭移動(dòng)區(qū)應(yīng)不小于0.75P，P=2KT（P——跨距，mm；T——母材厚度，mm；K——探頭K值）。

3.3.2 質(zhì)量檢測(cè)區(qū)域的表面處理

由于TOFD技術(shù)的特殊性，需對(duì)焊縫兩側(cè)表面進(jìn)行打磨處理，要求檢測(cè)面的表面平整度盡量好，確保TOFD探頭表面與工件耦合良好，采集到準(zhǔn)確有效數(shù)據(jù)。

（1）一般情況下焊縫余高不需磨平，但對(duì)于T字形焊縫應(yīng)將其中的縱焊縫200 mm長范圍內(nèi)磨平。 設(shè)計(jì)上要求去除余高的焊縫，應(yīng)將余高打磨到與鄰近母材平齊。對(duì)于需要保留余高的焊縫，如果焊縫表面有咬邊、較大的隆起和凹陷等缺陷，也應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男弈ゲ⒆鲌A滑過渡，以免影響檢測(cè)結(jié)果的評(píng)定。

（2） 要求焊縫熔合線兩側(cè)表面平整，無飛濺、 凹坑等缺陷， 一般粗糙度 Ra≤6.3 μm （與JB/T 4730.3中的規(guī)定一致）。

（3）打磨寬度與工件厚度有關(guān) （與 JB/T 4730.3中規(guī)定的手動(dòng)超聲探頭移動(dòng)區(qū)寬度一致）：工件厚度T≤46 mm時(shí)，每側(cè)打磨寬度為150 mm；工件厚度46 mm＜T≤120 mm時(shí)，每側(cè)打磨寬度為200 mm。

（4）表面處理的一般做法是先使用砂輪片進(jìn)行打磨，再使用鋼絲刷進(jìn)行去毛刺處理，或者直接用拋光片打磨。

3.3.3 其它要求

在探頭移動(dòng)區(qū)周圍空間沒有阻擋探頭移動(dòng)的障礙物，離掃查面應(yīng)保證有300 mm的空間以便實(shí)施質(zhì)量安全技術(shù)評(píng)價(jià)操作。 評(píng)價(jià)現(xiàn)場需要一定量的自來水 （每檢測(cè) 1 m約需水 3 L），同時(shí)需要 220 V電源。 評(píng)價(jià)實(shí)施時(shí)，附近不應(yīng)有電、磁、聲等強(qiáng)干擾信號(hào)源。

3.4 工況條件確認(rèn)

現(xiàn)場確認(rèn)工件評(píng)價(jià)部位的壁厚、形態(tài)、位置和質(zhì)量安全技術(shù)評(píng)價(jià)區(qū)域的狀況。

3.5 TOFD檢測(cè)

依據(jù)新疆天維無損檢測(cè)有限公司的程序文件《承壓設(shè)備衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)》進(jìn)行TOFD技術(shù)評(píng)價(jià)[3]，必要時(shí)還可采用相控陣超聲成像技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。

由于評(píng)價(jià)件厚度T=46 mm，故采用非平行掃查方式進(jìn)行初始掃查，探頭對(duì)稱布置于焊縫中心線兩側(cè)并沿焊縫長度方向運(yùn)動(dòng)。根據(jù)程序文件 《承壓設(shè)備衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)》分別進(jìn)行以下幾種檢測(cè)：

（1）對(duì)于評(píng)價(jià)件厚度T=46 mm，采用 5M?6探頭、63°楔塊進(jìn)行單通道掃查。

（2）對(duì)于非平行掃查發(fā)現(xiàn)的接近最大允許尺寸的缺陷或需要了解缺陷更多信息時(shí)，對(duì)缺陷部位改變探頭設(shè)置進(jìn)行非平行掃查、偏置非平行掃查、平行掃查或進(jìn)行脈沖反射法超聲質(zhì)量安全技術(shù)評(píng)價(jià)。

（3）若焊縫較寬，應(yīng)在焊縫兩側(cè)各增加一次偏置非平行掃查。

（4）若焊縫中可能存在橫向缺陷， 應(yīng)采取措施使超聲波聲束與焊縫橫截面形成一定的傾角進(jìn)行檢測(cè) （或在手工 UT中增加平行或斜平行方式掃查）。

（5）掃查時(shí)應(yīng)確保探頭的運(yùn)動(dòng)軌跡與擬掃查路徑間的誤差不超過探頭中心間距的10%。

（6）若需對(duì)焊縫在長度方向進(jìn)行分段掃查，則各段掃查區(qū)的重疊范圍至少為 20 mm。對(duì)于環(huán)焊縫，掃查停止位置應(yīng)越過起始位置至少 20 mm。掃查過程中應(yīng)密切注意波幅狀況。

（7）若發(fā)現(xiàn)直通波、底面反射波、材料晶粒噪聲，或波型轉(zhuǎn)換波的波幅降低 12 dB以上，或懷疑耦合不好，應(yīng)重新掃查該段區(qū)域。

（8）若發(fā)現(xiàn)直通波滿屏或晶粒噪聲波幅超過滿屏高20%，則應(yīng)降低增益并重新掃查。 對(duì)于底面發(fā)現(xiàn)的表面可疑部位及其掃查面應(yīng)按照 JB/T 4730.4～4730.6標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行磁粉、 滲透技術(shù)評(píng)價(jià)。

（9）若發(fā)現(xiàn)焊縫底面形狀不規(guī)則或成形不好等情況，建議對(duì)底面按 JB/T 4730.4～4730.6標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行磁粉、滲透檢測(cè)。

3.6 手動(dòng)UT技術(shù)

3.6.1 檢測(cè)依據(jù)

依據(jù)新疆天維無損檢測(cè)有限公司的程序文件《對(duì)接焊縫UT指導(dǎo)書》進(jìn)行手動(dòng)斜探頭 UT技術(shù)評(píng)價(jià)，應(yīng)注意高強(qiáng)鋼橫向裂紋的質(zhì)量安全技術(shù)評(píng)價(jià)，并記錄下可疑缺陷部位。

3.6.2 檢測(cè)實(shí)施

依據(jù)新疆天維無損檢測(cè)有限公司程序文件 《對(duì)接焊縫UT指導(dǎo)書》和JB/T 4730.3—2005《承壓設(shè)備無損檢測(cè) （第3部分：超聲波檢測(cè)）》[4]，采用直接接觸法進(jìn)行檢測(cè)。由于工件的厚度T=46 mm，因此采用K=2的斜探頭進(jìn)行單面雙側(cè)檢測(cè)。

3.7 可疑缺陷部位、再次檢測(cè)和返修后復(fù)查

對(duì)于可疑缺陷部位、再次檢測(cè)和返修后復(fù)查，可根據(jù)本文第3.5、3.6節(jié)的質(zhì)量安全技術(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行綜合分析，先確定可疑部位，然后按下述方法進(jìn)行再次質(zhì)量安全技術(shù)評(píng)價(jià)[5]：

（1）采用手動(dòng) UT進(jìn)行再次質(zhì)量安全技術(shù)評(píng)價(jià)，必要時(shí)輔助采用相控陣超聲成像方式，以判斷其形態(tài)、位置和尺寸。依據(jù)程序文件 《承壓設(shè)備衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)》進(jìn)行缺陷評(píng)定和驗(yàn)收。

（2）采用 RT質(zhì)量安全技術(shù)評(píng)價(jià)進(jìn)行再次評(píng)價(jià)。 若發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷，由施工單位進(jìn)行缺陷處理（返修），在施工單位自檢合格的基礎(chǔ)上采用與初查一致的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行復(fù)查。

3.8 檢測(cè)程序

檢測(cè)程序如下：

TOFD質(zhì)量安全技術(shù)評(píng)價(jià)工作委托→施工方提供焊接工藝、設(shè)備基本信息、施工單位自檢情況→準(zhǔn)備條件具備→現(xiàn)場實(shí)施 TOFD質(zhì)量安全技術(shù)評(píng)價(jià)→數(shù)據(jù)分析， 確定可疑部位→可疑部位再次質(zhì)量安全技術(shù)評(píng)價(jià)→出具缺陷處理通知單→返修后（施工單位自檢合格后）復(fù)查→出具初步結(jié)論通知單→出具質(zhì)量安全技術(shù)評(píng)價(jià)報(bào)告。

4 結(jié)論

按以上檢驗(yàn)方案對(duì)其中一臺(tái)球罐完成TOFD檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)較多圓形、條形缺陷，經(jīng)手工超聲驗(yàn)證，其結(jié)果與TOFD檢測(cè)出的缺陷位置基本吻合。對(duì)發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行返修及檢測(cè)，結(jié)果缺陷完全消除。由此確定100%TOFD+100%UT組合方式可替代100%射線檢測(cè)。

[1]TSG R0004-2009.固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程[S].

[2]GB 12337-2010.鋼制球形儲(chǔ)罐 [S].

[3]衍射時(shí)差法 （TOFD）超聲檢測(cè)技術(shù) [S].

[4]JB/T 4730.3-2005.承壓設(shè)備無損檢測(cè) （第3部分：超聲波檢測(cè)） [S].

[5]NB/T 47013.10—2010.承壓設(shè)備無損檢測(cè)（第10部分：衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)） [S].