呂 濤劉獻(xiàn)游付相輝段小偉(.四川省特種設(shè)備安全管理協(xié)會(huì) 成都 60000)(.四川省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院 成都 60000)(.四川川潤(rùn)動(dòng)力設(shè)備有限公司 自貢 64000)

管板堆焊層母材側(cè)超聲波檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)研究

呂 濤1劉獻(xiàn)游2付相輝3段小偉3
(1.四川省特種設(shè)備安全管理協(xié)會(huì) 成都 610000)
(2.四川省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院 成都 610000)
(3.四川川潤(rùn)動(dòng)力設(shè)備有限公司 自貢 643000)

加熱器管板堆焊層超聲波檢測(cè)，傳統(tǒng)檢測(cè)方法是從堆焊層進(jìn)行檢測(cè)，此種方法檢測(cè)時(shí)只能將堆焊面粗車后才能進(jìn)行檢測(cè)，這樣造成大量人力物力浪費(fèi)。從管板堆焊層母材側(cè)進(jìn)行檢測(cè)由于管板母材已金加工不需再加工就可進(jìn)行檢測(cè)，從管板堆焊層母材側(cè)進(jìn)行檢測(cè)就沒(méi)有從堆焊層進(jìn)行檢測(cè)而造成浪費(fèi)極大的問(wèn)題。通過(guò)試驗(yàn)提出了管板堆焊層母材側(cè)檢測(cè)的檢測(cè)工藝，得出管板堆焊層母材側(cè)檢測(cè)對(duì)于使用碳素鋼絲極堆焊的高壓加熱器是可行的且能極大的減少浪費(fèi)，降低生產(chǎn)成本。

管板 堆焊層 超聲波檢測(cè)

對(duì)于壓力容器加熱器管板堆焊層的超聲波檢測(cè)，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法是從堆焊層進(jìn)行檢測(cè)，此種檢測(cè)方法存在著很大的缺點(diǎn)：由于超聲波檢測(cè)對(duì)表面粗糙度要求較高，堆焊完成后，只能將堆焊面粗車后才能進(jìn)行超聲波檢測(cè)。而大部分缺陷為母材和過(guò)渡層的未結(jié)合(見(jiàn)圖1)，在對(duì)缺陷進(jìn)行返修時(shí)，就只能將沒(méi)有缺陷的堆焊層面及過(guò)渡層一起氣刨掉，然后重新補(bǔ)焊，這樣既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，而且造成大量人力物力浪費(fèi)。從管板堆焊層母材側(cè)進(jìn)行檢測(cè)由于管板母材已金加工不需再加工就可進(jìn)行超聲波檢測(cè)，另外如果提前從母材側(cè)檢測(cè)出過(guò)渡層的界面缺陷，就能避免其他幾層堆焊完成后又對(duì)完好部位返修。顯然從管板堆焊層母材側(cè)進(jìn)行檢測(cè)就沒(méi)有從堆焊層進(jìn)行檢測(cè)造成的效率低下浪費(fèi)極大的問(wèn)題，然而從管板堆焊層母材側(cè)進(jìn)行檢測(cè)是否可行，檢測(cè)效果能否滿足質(zhì)量要求，對(duì)此筆者進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。

圖1　母材和過(guò)渡層的未結(jié)合缺陷

1　實(shí)驗(yàn)方案

根據(jù)統(tǒng)計(jì)調(diào)查：高壓加熱器管板絲極堆焊合格率較高，主要缺陷是夾渣。低壓加熱器和換熱器管板帶極堆焊焊接質(zhì)量較差，主要缺陷是母材與堆焊層界面的未結(jié)合，以及過(guò)渡層和面層中的夾渣和未融合。

針對(duì)管板堆焊質(zhì)量情況和超聲波探傷現(xiàn)狀分析，母材側(cè)表面粗糙度滿足檢測(cè)要求，制定的實(shí)驗(yàn)方案是：

1）絲極堆焊，在堆焊完第一層后，帶極堆焊在過(guò)渡層堆焊完成后，直接從母材側(cè)進(jìn)行超聲波檢測(cè)；

2）把堆焊層和母材的界面缺陷檢測(cè)出來(lái)并進(jìn)行返修，然后堆焊后面幾層，當(dāng)面層堆焊完成后，從母材側(cè)再進(jìn)行超聲波檢測(cè)；

3）將堆焊面粗車，從堆焊?jìng)?cè)進(jìn)行超聲波檢測(cè)；

4）將母材側(cè)檢測(cè)數(shù)據(jù)與堆焊?jìng)?cè)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

2　實(shí)驗(yàn)步驟

2.1制作對(duì)比試塊。

筆者參照國(guó)內(nèi)探傷標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)文獻(xiàn)資料，結(jié)合實(shí)際情況，制作了T1、T2，T3型對(duì)比試塊（如圖2、圖3、圖4所示）。試塊的材料20MnMoⅣ，堆焊方法與管板實(shí)際堆焊工藝一致，母材厚度T，堆焊層厚度δ均與實(shí)際管板相同。

圖2　T1試塊

圖3　T2試塊

圖4　T3試塊

2.2制定堆焊層母材側(cè)超聲波探傷工藝

參照相關(guān)文獻(xiàn)資料及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合實(shí)際情況，制定出堆焊層母材側(cè)超聲波檢測(cè)工藝：

管板堆焊超聲波檢測(cè)掃查方法位置如圖5，圖6所示：

圖5　堆焊層側(cè)探頭布置

圖6　母材側(cè)探頭布置

檢測(cè)條件見(jiàn)表1。

表1　檢測(cè)條件

檢測(cè)工藝參數(shù)見(jiàn)表2。

表2　檢測(cè)工藝參數(shù)

2.3實(shí)際進(jìn)行母材側(cè)探傷檢測(cè)并將檢測(cè)結(jié)果與堆焊層側(cè)檢測(cè)結(jié)果對(duì)比

●2.3.1檢測(cè)情況（見(jiàn)表3）

表3　檢測(cè)情況

●2.3.2檢測(cè)結(jié)果分析

1）高壓加熱器的管板堆焊從母材側(cè)檢測(cè)和從堆焊層側(cè)檢測(cè)，其檢測(cè)結(jié)果均相同，而且堆焊缺陷數(shù)量明顯低于低壓加熱器。

高壓加熱器一般使用H08A碳素鋼絲極堆焊，作用是便于封口焊焊接，碳鋼焊接性能好，焊接技術(shù)要求不高，所以焊接缺陷少，且缺陷性質(zhì)單一基本均為夾渣。

2）低壓加熱器的管板堆焊從母材側(cè)檢測(cè)和從堆焊層側(cè)檢測(cè)，其檢測(cè)結(jié)果從堆焊層側(cè)檢測(cè)優(yōu)于從母材側(cè)檢測(cè)，且焊接缺陷數(shù)量較多。

這是因?yàn)閺亩押笇觽?cè)檢測(cè)使用雙晶片探頭雙晶探頭一發(fā)一收，檢測(cè)靈敏度高。由于堆焊層各向異性，從母材側(cè)檢測(cè)，散射衰減嚴(yán)重，檢測(cè)信噪比低，所以從堆焊層側(cè)檢測(cè)效果優(yōu)于母材側(cè)檢測(cè)。

低壓加熱器過(guò)渡層使用ER309L≥3mm，面層ER308L≥5mm，帶極堆焊不銹鋼，過(guò)渡層作用是在過(guò)渡層與堆焊層之間獲得具有較高韌性的過(guò)渡層，阻止表面裂紋向母材擴(kuò)展；面層作用是防腐，帶極堆焊溫度不均，焊接規(guī)范要求嚴(yán)格，對(duì)操作人員技能要求高，容易產(chǎn)生缺陷。

3　實(shí)驗(yàn)結(jié)論

通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果分析得出以下結(jié)論：

1）使用碳素鋼絲極堆焊的高壓加熱器 管板堆焊層母材側(cè)檢測(cè)缺陷檢出的效果與堆焊層側(cè)檢測(cè)缺陷檢出的效果相同，能滿足缺陷檢出要求。

2）帶極堆焊不銹鋼的低壓加熱器管板從堆焊層側(cè)檢測(cè)效果優(yōu)于母材側(cè)檢測(cè)，應(yīng)從堆焊層側(cè)進(jìn)行檢測(cè)。

3）帶極堆焊不銹鋼的低壓加熱器堆焊層焊接質(zhì)量較低時(shí)，可考慮增加堆焊過(guò)渡層后從母材側(cè)進(jìn)行檢測(cè)，因大部分缺陷在結(jié)合層，利于及時(shí)對(duì)缺陷進(jìn)行。這樣就能防止因?yàn)槿毕莘敌薅坏貌话褯](méi)有缺陷的過(guò)渡層和面層一起氣刨掉而造成極大浪費(fèi)的情況。從而減少產(chǎn)品完好部位的返修，縮短生產(chǎn)時(shí)間，減少材料浪費(fèi)，提高產(chǎn)品一次合格率，極大的降低生產(chǎn)成本。當(dāng)堆焊層全部完工后再?gòu)亩押笇舆M(jìn)行檢測(cè)。

4）母材側(cè)檢測(cè)優(yōu)點(diǎn)：母材側(cè)表面光滑，耦合效果好，無(wú)需機(jī)加工就能直接檢測(cè)。成本低，效率高。

5）母材側(cè)檢測(cè)有如下兩個(gè)缺點(diǎn)：

（1）檢測(cè)精度略低于堆焊層側(cè)檢測(cè)，不適用于帶極堆焊不銹鋼的低壓加熱器管板堆焊層檢測(cè)。

（2）從母材側(cè)檢出缺陷，最終返修還是從堆焊層側(cè)，這樣加大了檢測(cè)人員做缺陷位置標(biāo)記的難度，會(huì)產(chǎn)生一些誤差。

[1] 許遵言. 不銹鋼堆焊層母材側(cè)超聲波探傷的一些體會(huì)[J]. 無(wú)損檢測(cè)，1999，21(6)：270-273.

[2] JB/T 8931—1999 堆焊層超聲波探傷方法[S].

[3] 于大偉，張忠海. 堆焊層復(fù)合層側(cè)超聲波探傷[J].一重技術(shù)，2008，06：69-71.

Experimental Research about the Ultrasonic Test on Base Metal Side of Tube Sheet Surfacing Layers

Lv Tao1Liu Xianyou2Fu Xianghui3Duan Xiaowei3
（1. Sichuan Special Equipment Safety Management Association Chengdu 610000）
（2. Sichuan Special Equipment Inspection Institute Chengdu 610000）
（3. Sichuan Chuanrun Power Equipment Co Ltd Zigong 643000）

The traditional ultrasonic detection of the heater tube sheet weld overlay is from surfacing layers side. Such tests may only be allowed after surfacing for rough turning, which caused massive human and material waste. Comparing with testing of the surfacing layer, there is no great waste due to the tube sheet material has no need for further processing. Testing process of tubes welded from base metal side is presented by experiment, it is suggested that tube sheet weld overlay material testing is feasible and can dramatically reduce waste, lower production costs for the high pressure heater of carbon steel wire welding.

Tube sheet Surfacing layers Test of ultrasonic

X924．2

B

1673-257X(2016)01-0019-03

10．3969/j．issn．1673-257X．2016．01．004

呂濤(1962～)，男，本科，高級(jí)工程師，總工程師，從事特種設(shè)備安全管理工作。

（2015-05-28）