董明強(qiáng)

摘 要：對(duì)于火電機(jī)組高壓配管的安裝，其卡塊承受荷載極大而且焊接時(shí)P91、P92等高合金T型角焊縫極易產(chǎn)生裂紋等危害性缺陷。本文針對(duì)管道角焊縫的超聲波檢測(cè)提出了合適的方法。利用斜探頭及直探頭相結(jié)合，在不同位置進(jìn)行檢測(cè)，提高缺陷的檢出率。

關(guān)鍵詞：角焊縫；超聲波檢測(cè)；卡塊

目前P91、P92的材料主要用于主蒸汽管道及再熱熱段管道上，這些部件的安全性要求極高。但這種材料的性能還不能完全肯定，對(duì)于這兩種材料的焊接也難以控制。對(duì)角焊縫的焊接要時(shí)刻注意。

1 缺陷類型

P91、P92材料的卡塊角焊縫較其他材料易產(chǎn)生裂紋、層狀撕裂及夾渣等缺陷。并且由于坡口形式及尺寸的影響，焊條難以完全放到卡塊與母材的接觸面，經(jīng)常出現(xiàn)接觸面的材料沒有融化融合，雙面成型后在中間形成一條未融合線，即卡塊坡口鈍邊未焊透；P91、P92材料的管座易產(chǎn)生氣孔、夾渣、焊口裂紋及邊緣未融合等。

2 檢測(cè)方法

2.1 對(duì)于卡塊的檢測(cè)

可歸納為三結(jié)合法：即使用橫波檢測(cè)與縱波檢測(cè)相結(jié)合，使用直探頭在卡塊上表面與母管下表面相結(jié)合進(jìn)行掃查，使用斜探頭在卡塊兩側(cè)及母管上下表面相結(jié)合進(jìn)行掃查。

2.2 當(dāng)能進(jìn)入管內(nèi)檢測(cè)時(shí)，就直接用直探頭從內(nèi)壁進(jìn)行檢測(cè)，如不可行，可在管外其他位置檢測(cè)。而熱段與主蒸汽管道的卡塊的厚度大多大于20mm高度大多小于150mm，因此可以利用頻率5MHZ直徑14mm的直探頭在卡塊上表面進(jìn)行鈍邊未焊透的檢測(cè)。例如：已知P92中縱波聲速約為6010m/s，可得

半擴(kuò)散角θ0=70入/Ds=70×6010×103/（5×106×14）=6.01，

近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度N= Ds2f/4CL=14×14×5×106/4×6010×103=40.77；

未擴(kuò)散區(qū)長(zhǎng)度b=1.64N = 1.64×40.77=66.86mm。

主聲束擴(kuò)散至側(cè)壁時(shí)聲束達(dá)到的掃描深度計(jì)算公式如下： h=b+0.5t/tanθ0=66.86+94.98=161.84mm>150mm（卡塊高度）。

卡塊的高度小于此深度，而且在聲波主聲束到達(dá)根部未焊透區(qū)域時(shí)未擴(kuò)散至側(cè)壁，避免了側(cè)壁反射的干擾，同時(shí)根據(jù)儀器的回波距離顯示可以排除根部端角反射的影響。

2.3 另外利用2.5P13×13K2.5單晶斜探頭在卡塊兩側(cè)及母管上表面進(jìn)行掃查，在卡塊兩側(cè)的掃查可以用于檢測(cè)焊縫內(nèi)部夾渣裂紋等缺陷，在卡塊兩側(cè)的檢測(cè)主要是探測(cè)是否存在角焊縫熱影響區(qū)邊緣產(chǎn)生的層間撕裂。

當(dāng)k=2.5，卡塊厚度t=20mm，探頭前沿L=10mm時(shí)，要使探頭主聲束掃查到鈍邊未融處焊縫上下寬度應(yīng)小于L1=0.5kt-L=0.5×2.5×20-10=15mm.而焊縫上下寬度一般情況不會(huì)小于15mm，所以斜探頭檢測(cè)時(shí)一般使用二次波，以保證各種缺陷的檢出率。

角焊縫檢測(cè)時(shí)，外表面的打磨平整度比較高，因此打磨時(shí)應(yīng)考慮不同位置所需的檢測(cè)面寬度。

3 缺陷判定

P91、P92材料中各種缺陷的顯示特點(diǎn)不一，每一個(gè)缺陷的回波都各具特點(diǎn)，但根據(jù)其動(dòng)態(tài)回波的特點(diǎn)可以大致總結(jié)如下。

3.1 裂紋

用超聲波進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，裂紋的回波高度是最高的，其波形高而且較窄根部較干凈。

3.2 夾渣

點(diǎn)狀?yuàn)A渣多出現(xiàn)在長(zhǎng)度方向的焊跟兩側(cè)有很多存在于焊縫近表面，波束無法達(dá)到。在內(nèi)表面的夾渣波形較雜亂，多存在兩個(gè)峰頂或更多，波寬較寬。

3.3 氣孔

氣孔的靜態(tài)回波是單個(gè)尖銳并且相對(duì)較平滑的回波。轉(zhuǎn)動(dòng)探頭時(shí)會(huì)忽隱忽現(xiàn)，根部較干凈。角焊縫中很容易形成群狀氣孔，由于聲束被分散至不同角度，缺陷波回波高度一般較低且有很多波峰。

3.4 鈍邊未焊透

由于鈍邊未焊透位于橫截面中心線上，在上表面橫波檢測(cè)時(shí)，探頭位于中心線部位時(shí)母管內(nèi)表面的底波高度與未焊透的回波高度高低相差無幾，大部分情況下底波高于缺陷波。當(dāng)探頭在卡塊寬度方向上進(jìn)行左右移動(dòng)時(shí)，缺陷波逐漸消失，底波逐漸升高。

4 檢測(cè)參數(shù)的確定

在CSK-IA或其它標(biāo)準(zhǔn)試塊上校驗(yàn)儀器組合性能。距離—波幅曲線在對(duì)比試塊上做。先用探頭掃查試塊另一面的槽，用一次波找到該槽的最大反射波幅，并增益到80%記錄下來。再用探頭掃查試塊上探頭所在面的槽，用二次波找到該槽的最大反射波幅并記錄下來。將這兩點(diǎn)連接起來，此線為距離—波幅曲線，即基準(zhǔn)靈敏度。

實(shí)際探傷時(shí)，探傷靈敏度為距離-波幅曲線提高6dB。

5 結(jié)語

利用直探頭在卡塊的上表面進(jìn)行角焊縫的檢測(cè)，有效的彌補(bǔ)了由于結(jié)構(gòu)和尺寸原因而不能在母管下表面用直探頭進(jìn)行掃查的不足，同時(shí)也是對(duì)斜探頭進(jìn)行鈍邊未焊透及焊縫中心處其它缺陷掃查的補(bǔ)充。

直探頭掃查的同時(shí)，斜探頭也是必不可少的，這兩種探頭的掃查結(jié)合能有效的避免缺陷的漏檢。提高探傷的效率與質(zhì)量。

對(duì)P91、P92材料而言，其角焊縫的結(jié)構(gòu)千差萬別，缺陷種類與出現(xiàn)頻率也較高，檢測(cè)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況找出合理有效的檢測(cè)方法與檢測(cè)位置。這樣才能起到事半功倍的效果。

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