彭國(guó)平 李洪剛

（ 廣州特種承壓設(shè)備檢測(cè)研究院 廣州 510663 ）

TOFD技術(shù)在球罐焊縫裂紋檢測(cè)中的應(yīng)用

彭國(guó)平 李洪剛

（ 廣州特種承壓設(shè)備檢測(cè)研究院 廣州 510663 ）

本文簡(jiǎn)單介紹了15MnNbR球罐歷次檢驗(yàn)情況，本次全面檢驗(yàn)中應(yīng)用TOFD檢測(cè)技術(shù)對(duì)環(huán)焊縫進(jìn)行檢測(cè)，從檢測(cè)面的選擇、檢測(cè)工藝參數(shù)的設(shè)置、檢測(cè)發(fā)現(xiàn)缺陷，采用射線方法復(fù)驗(yàn)、缺陷性質(zhì)返修確認(rèn)為裂紋，說明TOFD技術(shù)應(yīng)用于球罐焊縫裂紋缺陷的檢測(cè)是一種行之有效的方法，不僅能檢測(cè)內(nèi)部裂紋，而且能發(fā)現(xiàn)掃描面盲區(qū)內(nèi)的近表面裂紋。

TOFD檢測(cè) 裂紋 球罐

廣州某公司3000m3丙烷球罐于2003年制造安裝，2004年投入使用，設(shè)計(jì)壓力1.77MPa，設(shè)計(jì)溫度50℃，規(guī)格φ1800mm×50mm，介質(zhì)丙烷，材質(zhì)15MnNbR，球罐采用混合結(jié)構(gòu)形式（如圖1所示）。2008年首次進(jìn)行全面檢驗(yàn)，球罐內(nèi)表面21處裂紋，外表面28處裂紋，長(zhǎng)度10~200mm，打磨最深9.2mm去除，射線和超聲檢測(cè)發(fā)現(xiàn)14處超標(biāo)缺陷；缺陷均分布在FA、GE方環(huán)、BC、CD大環(huán)縫上。硬度測(cè)定，球殼板母材硬度值140~160HB、焊縫部位140~155HB、熔合區(qū)195~215HB。鑒于首檢情況，2014年全面檢驗(yàn)采用TOFD方法對(duì)球罐FA、GE方環(huán)、BC、CD大環(huán)縫進(jìn)行100%檢測(cè)，經(jīng)射線檢測(cè)復(fù)驗(yàn)存在2處裂紋（見圖1所示①、②位置）。

圖1 球罐結(jié)構(gòu)形式

1 TOFD檢測(cè)程序

1.1 檢測(cè)面的選擇

對(duì)于球罐對(duì)接焊縫的TOFD檢測(cè)，掃查面通常選擇從球罐內(nèi)表面進(jìn)行掃查，其一，若從外表面進(jìn)行掃查，球罐外表面防腐油漆必須清除干凈，否則耦合效果比較差，難以保證TOFD檢測(cè)結(jié)果的可靠性；其二，根據(jù)直通波傳播的原理可知從球罐內(nèi)表面（凹面）掃查可以減少直通波盲區(qū)的影響[1]。因該球罐公稱厚度為50mm，根據(jù)檢驗(yàn)方案要求進(jìn)行100%常規(guī)超聲波檢測(cè)，而《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行常規(guī)超聲波檢測(cè)時(shí)，應(yīng)采用單探頭雙面雙側(cè)進(jìn)行掃查，因而球罐外表面檢測(cè)前應(yīng)進(jìn)行油漆層的去除；另外3000m3球罐直徑很大，從內(nèi)表面（凹面）或外表面（凸面）掃查時(shí)直通波盲區(qū)的影響很?。桓鶕?jù)球罐X型坡口結(jié)構(gòu)形式，外表面是大坡口，內(nèi)表面是小坡口，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)外表面焊縫寬度為30~40mm，內(nèi)表面焊縫寬度為20~25mm，若從內(nèi)表面進(jìn)行掃查，一次掃查難以覆蓋整個(gè)底面焊縫。因而本次TOFD檢測(cè)時(shí)選擇從外表面進(jìn)行掃查，覆蓋整個(gè)檢測(cè)區(qū)域（如圖2所示）。

圖2 TOFD檢測(cè)焊縫覆蓋示意圖

1.2 檢測(cè)工藝參數(shù)的設(shè)置

根據(jù)球罐及儀器設(shè)備特征參數(shù)，選擇檢測(cè)工藝參數(shù)見表1。

表1 TOFD檢測(cè)工藝參數(shù)設(shè)置

2 檢測(cè)結(jié)果

TOFD檢測(cè)球罐FA、GE方環(huán)、BC、CD大環(huán)縫，發(fā)現(xiàn)BC1+450mm、CD12+30mm位置存在2處裂紋缺陷，如圖3~圖5所示（注：橫坐標(biāo)為距離，單位mm；縱坐標(biāo)為傳播時(shí)間，單位μs），裂紋缺陷參數(shù)見表2，采用射線檢測(cè)復(fù)驗(yàn)，底片圖像如圖6~圖7所示，返修后裂紋示意圖如圖8~9所示。

表2 缺陷參數(shù)一覽表

圖3 BC1+450位置裂紋TOFD圖譜

圖4 CD12+30位置外表面掃查裂紋TOFD圖譜

圖5 CD12+30位置內(nèi)表面掃查裂紋TOFD圖譜

圖6 BC1+450位置裂紋底片示意圖

圖7 CD12+30位置裂紋底片示意圖

圖8 BC1+450位置返修后裂紋示意圖

圖9 CD12+30位置返修后裂紋示意圖

3 結(jié)論

1）TOFD技術(shù)檢測(cè)內(nèi)部缺陷率很高，受直通波的限制，檢測(cè)面盲區(qū)較大，當(dāng)選擇合適的檢測(cè)參數(shù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)近表面缺陷還是可行的[2]。

2）對(duì)中厚板對(duì)接焊縫的檢測(cè)，TOFD技術(shù)檢出缺陷率比射線檢測(cè)方法要高，同時(shí)對(duì)缺陷具有放大功能，因而合理的測(cè)定缺陷長(zhǎng)度對(duì)缺陷數(shù)據(jù)分析顯得尤為重要。

3）從缺陷定性方面來說，TOFD圖譜沒有射線底片圖像直觀，但是根據(jù)TOFD圖譜特征，裂紋缺陷清晰，深度隨長(zhǎng)度發(fā)生變化，兩端信號(hào)較弱，中部信號(hào)較強(qiáng)，上下端點(diǎn)脈沖尖窄，分辨明顯[3-4]。

因而，TOFD技術(shù)在球罐對(duì)接焊縫檢測(cè)中的應(yīng)用越來越廣泛，大量檢測(cè)數(shù)據(jù)表明TOFD檢測(cè)技術(shù)是一項(xiàng)行之有效的檢測(cè)方法。

[1] 強(qiáng)天鵬.衍射時(shí)差法（TOFD）超聲檢測(cè)技術(shù)[M]. 2011，93-97.

[2] 張?jiān)跂|，彭國(guó)平，李洪剛，等．TOFD技術(shù)對(duì)球罐近表面裂紋的檢測(cè)[J]．中國(guó)特種設(shè)備安全，2013, 29（09）：50-52.

[3]粱宏林，滕永平，呂香慧．用超聲衍射時(shí)差法對(duì)焊縫缺陷定性表征[J]．無損檢測(cè)，2006，28(1)：14-16．

[4] ENV 583-6(1997)，Non destructive Testing-Ultrasonic Examination- Part 6：Time of Flight Diffraction Technique as a Method for Defect Detection and Sizing[S]．

Application of TOFD Technology in Weld Crack Detection of the Sphere

Peng Guoping Li Honggang
(Guangzhou Special Pressure Equipment Inspection and Research Institute Guangzhou 510663)

This article introduces the 15MnNbR spherical tank all previous inspection. TOFD technology is used in the test of circular welding seam. From the choosing of inspection surface, the setting of technological parameter, the defects founded, by using X-ray method for reinspection and repair of defects, crack defects are identified. The result shows that TOFD technique application in spherical tank for welding crack defect detection is a kind of effective method, not only can detect internal cracks, but also can find the near surface cracks within scanning blind area.

TOFD detection Crack Spherical tank

X924

B

1673-257X(2016)11-0045-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2016.11.011

彭國(guó)平(1977～ )，男，本科，主任，副高，從事鍋爐、壓力容器、壓力管道的檢驗(yàn)檢測(cè)工作及無損檢測(cè)報(bào)告的審核工作。

2016-06-14）