宋 波

(山海關(guān)造船重工有限責任公司，河北 秦皇島066206)

超聲波無損檢測檢查法在TMCP板中的實際應(yīng)用

宋 波

(山海關(guān)造船重工有限責任公司，河北 秦皇島066206)

針對海工平臺中熱機械控制工藝(Thermo Mechanical Control Process, TMCP)板材鋼熔透焊焊接接頭超聲波檢測實際中的應(yīng)用方法做出講解,通過現(xiàn)場直接對比法執(zhí)行TMCP材料的相關(guān)超聲波檢驗來代替?zhèn)鹘y(tǒng)檢測方法,其檢測方法的使用使缺陷位置的判定更準確，同時節(jié)約成本、提高效率，值得推廣。

TMCP(Thermo Mechanical Control Process)鋼；超聲波檢測；焊縫；折射角

0 引 言

熱機械控制工藝(Thermo Mechanical Control Process， TMCP)通過對鋼坯加熱溫度、軋制溫度、變形量、變形速率、終軋溫度和軋后冷卻工藝等諸多參數(shù)的合理控制，以獲得良好的組織從而明顯提高材料強韌性的技術(shù)。通過該工藝的處理而獲得的貝氏體強度高、韌性好,具有較高的綜合機械性能。目前，TMCP鋼板在造船和海工建造等領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。

無損檢測(Non-destructive Testing)是指在不損壞試件的前提下，以物理或化學(xué)為手段，借助先進的技術(shù)和設(shè)備器材，對試件內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài)進行檢查和測試的方法。超聲波檢測作為無損檢測方法中的一種，其主要采用A型脈沖反射式超聲探傷儀對工件及焊縫進行檢測。

TMCP鋼由于其特殊工藝使其具有各向異性的特點，而正是該特點嚴重影響超聲波檢測時對缺陷判斷的準確性。

1 超聲波在TMCP鋼中的特征及傳播

在TMCP鋼中，超聲波的特征和傳播方向存在差異。在超聲波傾斜入射法檢測中，同向異性鋼中沒有折射角度的變化或回波幅度隨傳播方向(相對于軋制方向縱向或橫向)的變化，但各向異性鋼(諸如TM/TMCP材料)超聲波傳播方向的變化較為顯著。如：折射角度會隨傳播方向而變化;在軋制方向(L向)上折射角度相對于公稱角度會較大，而垂直于軋制方向(T向)時則會較?。挥霉Q角度為60°的探頭在L向和T向測量得到的回波高度近乎相等；用公稱角度為70°的探頭在L向上測量得到的回波高度會較低，并且最大波幅位置不很清晰。

2 折射角度與回波波幅差異的測量

折射角度的測量方法如下。用與缺陷檢驗相同類型的探頭(60°和70°)且如圖1所示在L向和T向?qū)⑻筋^相對放置。調(diào)整探頭位置以獲得最大回波高度。通過對所得最大回波高度處兩探頭入射點間跨距s的計算公式可以計算出探頭角度αL和αT。

圖1 折射角測定

式中：α為折射角；t為材質(zhì)板厚。

測量計算出的αL和αT數(shù)值差異應(yīng)予以考慮并與公稱角度進行比較。

若承認破產(chǎn)解除權(quán)的追溯力，側(cè)重于非破產(chǎn)方利益保護，則與破產(chǎn)企業(yè)財產(chǎn)保值增值這一破產(chǎn)基本原則相違背。即使從合同法的可預(yù)見原則考慮，合同解除后存在無法恢復(fù)原狀、其物權(quán)請求權(quán)變?yōu)閭鶛?quán)請求權(quán)的風險，這點守約方在訂立合同時是可以預(yù)見的，故否定破產(chǎn)解除權(quán)的溯及力并非將利益保護的天平過度向破產(chǎn)方傾斜，而是更有利于達到破產(chǎn)重整中各方利益的平衡。所以，破產(chǎn)解除權(quán)不應(yīng)具有溯及力，待履行合同自管理人行使解除權(quán)之通知到達相對方時終止。但是，若破產(chǎn)解除權(quán)的行使致使合同相對人的權(quán)益甚至是基本生存權(quán)受到極大的損害，應(yīng)當基于公平原則和比例原則予以突破，如消費型購房合同的相對人，該問題將在下文購房相對人權(quán)益救濟部分詳細討論。

當探頭分別放置在軋制方向和垂直于軋制方向上時，回波高度必須予以考慮。

如果測量結(jié)果證實材料是各向異性的，應(yīng)執(zhí)行以下規(guī)定：與公稱角度相比，當測量的折射角度偏差超過±2°或回波高度變化超過±2 dB時，檢驗前應(yīng)該對角度偏差和儀器回波高度衰減結(jié)果進行調(diào)整和記錄。

3 聲速、折射角度與靈敏度在TMCP鋼實際檢測中的確定

方法1：制作用于TMCP鋼超聲波校驗的參考試塊。參考試塊應(yīng)該與被檢產(chǎn)品具有相同的材料級別(可以追溯到爐號)，且試塊上的軋制方向應(yīng)標明清楚，試塊樣式如圖2所示。試塊要求：在L向和T向參考試塊應(yīng)具有最小2倍全跨距(70°)的尺寸。在試塊兩個方向，厚度的1/2和3/4處做直徑為3 mm的側(cè)橫孔(或根據(jù)所用標準要求而定)。

圖2 試塊樣式

試塊完成后，基于材料的衰減偏差和折射角度偏差的原因，檢驗前必須在試塊上測量衰減偏差和折射角度，再根據(jù)檢測厚度范圍對距離波幅校正曲線(Distance Amplitude Correction, DAC)進行檢測。

方法2：由于現(xiàn)場TMCP鋼板的爐批號、厚度以及其超聲性能等方面有所不同，僅1塊試塊往往難以滿足所有TMCP材料的檢測需求，檢測結(jié)果的準確度有待提高。在通常情況下，為滿足上述所有方面的要求需加工很多類似試塊，易造成檢測前的準備工作較為繁瑣。

在實際操作過程中，不做TMCP參考試塊也是可行的。可以利用工件本體在進行檢測前依照實測數(shù)據(jù)對超聲設(shè)備進行校正，這樣既可以滿足檢測時探頭角度、聲速等數(shù)據(jù)與實際工件相同，增加檢測結(jié)果的準確度，也可有效避免做很多的參考試塊。

具體操作過程如下：

(1) 在CSK-I試塊上調(diào)試，測量入射點、折射角度。

(2) 根據(jù)所用標準規(guī)定的對比試塊調(diào)試靈敏度，并制作DAC曲線。

(3) 制作補償基準曲線(若以DAC曲線作參考，此步驟亦可省略)。

(4) 現(xiàn)場檢測 。

現(xiàn)場檢測可分為4個步驟：

(1) 確定軋制方向。測定所檢測焊縫方向的探頭折射角度αL，αT以及衰減補償。

(2) 測定聲速。TMCP鋼中的橫波聲速可根據(jù)折射定律按如下公式進行計算：

式中：βL為晶片在有機玻璃中發(fā)射的縱波入射角，可通過用公式(1)測得的TMCP鋼中探頭折射角根據(jù)折射定律求得；βTMCP為TMCP鋼中橫波折射角；CL有機玻璃為有機玻璃的縱波聲速2 730 mm/s；CSTMCP為TMCP鋼中的橫波聲速。

(3) 將設(shè)備上的探頭角度調(diào)節(jié)為現(xiàn)場實測的角度，再根據(jù)實測的衰減補償對靈敏度做出調(diào)節(jié)。

(4) 對焊縫進行掃查檢驗。

4 現(xiàn)場檢驗實例

項目名稱為某型自升式鉆井平臺。

檢驗部位為懸臂梁V型板角焊縫 (T=30 mm)。

檢驗方法為A型脈沖反射式超聲波檢測。

儀器：USM 35 X；探頭：SIUI 10 mm×10 mm 70°/60°/45°(70.1°/61°/45°)。

該次檢驗是在未知板材是TMCP板的情況下進行的。首先進行的是45°探頭鋸齒掃查，掃查結(jié)果未發(fā)現(xiàn)缺陷；然后在60°探頭掃查時發(fā)現(xiàn)整段焊縫于深度26.7 mm處存在疑似缺陷的反射波，用70°探頭進行檢驗時于25 mm處出現(xiàn)同樣的反射波。由于板材是高強鋼，無故返修會對材質(zhì)本身造成較大的損害，因此對是否為TMCP鋼的可能性進行排查。45°探頭檢測時沒明顯變化；60°和70°探頭在檢驗方向折射角度時變化均較大，分別為65.5°和56.9°。當設(shè)備上的探頭角度改為當時實測角度時，反射的顯示深度為30 mm,究其原因是受底面反射波的影響。最終使用實測的角度進行并且完成檢驗。

確認TMCP板材料后，對該分段的其他一些部位板材對應(yīng)檢測方向(每組兩處檢測部位方向相差90°)也做了測量，結(jié)果如表1所示。

5 結(jié) 語

綜上所述，不難發(fā)現(xiàn)方法2較方法1所具備的優(yōu)勢，簡單歸納后總結(jié)如下：

表1 試驗實測數(shù)據(jù)表

(1) 有效避免因TMCP鋼板爐批號、不同厚度以及鋼板的各向異性而加工大量試塊增加工作量，同時減少成本。

(2) 方法2更適用于所有TMCP材料的檢驗并滿足其需求，彌補做單一試塊不具代表性的不足。

(3) 檢測數(shù)據(jù)現(xiàn)場實測，無論TMCP板檢測方向上的角度變化還是聲速變化都更貼近實際，對缺陷存在的定位判定更加準確，檢測結(jié)果更加可靠。

(4) 方法2于現(xiàn)場工作而言更加簡單易行，避免攜帶大量試塊，提高工作效率。

因使用TMCP鋼建造，其力學(xué)性能等各項指標要求均非常高，這就要求在檢測前做好充分的準備工作：負責申請單的填寫人員需在檢驗申請單上對TMCP板做出標注(包括其爐批號)；檢測人員需認真掌握好上述TMCP鋼超聲檢驗的具體操作方法及要領(lǐng)，在現(xiàn)場工作中嚴謹踏實，認真地對待每次檢驗。

[1] 崔忠圻.金屬學(xué)與熱處理[M].北京：機械工藝出版社，2007.

[2] 尹潤朋，王賀.TMCP鋼中聲速與折射角的修正[J].無損檢測，2012，34(8)：44-46.

PracticalApplicationofUltrasonicNon-DestructiveTestingMethodforTMPCPlate

SONG Bo

(Shanhaiguan Shipbuilding Industry Co., Ltd., Qinhuangdao 066206, Hebei, China)

The practical application method of direct comparision on ultrasonic testing for TMCP(Thermo Mechanical Control Process) steel weld joints in the offshore platform is explained, which is primarily intended for convenient operation instead of normal methods. The discontinuity position is evaluated more accurately with this method. At the same time, the method can save cost and improve the efficiency, which is worth widely using in future.

TMCP(Thermo Mechanical Control Process) steel; ultrasonic testing; weld joint; refraction angle

宋 波(1977-)，男，工程師，從事質(zhì)量管理工作，主管造船NDT管理工作并擁有相關(guān)無損檢測的II級資質(zhì)

1000-3878(2017)05-0090-03

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