曾延榮

（宜賓市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所 四川宜賓 644000 ）

根據(jù)在用超高壓人造水晶釜的失效形式，大多數(shù)是由于其裂紋的擴(kuò)展導(dǎo)致的。為保證在用超高壓人造水晶釜的安全運(yùn)行，對(duì)在用超高壓人造水晶釜進(jìn)行定期檢驗(yàn)，其中超聲波檢測(cè)是非常重要的一項(xiàng)。因?yàn)楦鶕?jù)失效形式，裂紋一般與表面垂直或形成一定角度，而在用超高壓人造水晶釜經(jīng)過(guò)了一定使用年限，因此對(duì)于超聲檢測(cè)主要采用周向橫波檢測(cè)和軸向橫波檢測(cè)為主，縱波直探頭檢測(cè)為輔的方法。這里不分析縱波直探頭檢測(cè)。檢測(cè)工藝要求如下。

1 儀器選用

儀器采用A型脈沖反射式超聲探傷儀，其工作頻率范圍為0.5～10MHz，儀器至少在熒光屏滿(mǎn)刻度的80%范圍內(nèi)呈線(xiàn)性顯示。探傷儀應(yīng)具有80dB以上的連續(xù)可調(diào)衰減器，步進(jìn)級(jí)每檔不大于2dB，其精度為任意相鄰12dB的誤差在±1dB以?xún)?nèi)，最大累計(jì)誤差不超過(guò)1dB。水平線(xiàn)性誤差不大于1%，垂直線(xiàn)性誤差不大于5%。

圖1 結(jié)構(gòu)圖示

圖2 橫波檢測(cè)專(zhuān)用對(duì)比試塊

2 耦合劑根據(jù)被檢工件的表面狀況，選用0#機(jī)油或超聲檢測(cè)專(zhuān)用耦合劑。

3 試塊選用

3.1 參選JB/T4730.3-2005標(biāo)準(zhǔn)中CSK-ⅠA試塊、CSK-ⅢA。

3.2 橫波斜頭檢測(cè)專(zhuān)用對(duì)比試塊（見(jiàn)圖2），對(duì)比試塊的材質(zhì)、熱處理組織狀態(tài)、尺寸、參數(shù)與被檢筒體相同，表面粗糙度不大于，V型槽為60o，槽深t=2δ%=3.7mm，V型槽長(zhǎng)L=25 mm。

4 探頭選用

圖3 橫波周向檢測(cè)K值計(jì)算

4.1 橫波軸向檢測(cè)采用2.5P13×13K1，橫波周向檢測(cè)K值需經(jīng)計(jì)算，要保證探頭主聲束能掃查到整個(gè)工件截面，橫波周向檢測(cè)K值計(jì)算如下（見(jiàn)圖3）。

考慮到K值隨工件的壁厚增大而減小，同時(shí)考慮橫波檢測(cè)K=0.65時(shí)橫波聲壓往復(fù)透射率較低，容易漏檢，故取中間值K=0.68。因此選擇2.5P13×13K0.68的探頭，并找探頭制造廠(chǎng)家定做。

5 掃描量程

5.1 橫波掃描量程按深度1∶4調(diào)節(jié)。

5.1.1 橫波軸向檢測(cè)時(shí)一次波調(diào)在顯示屏上23mm處,二次波調(diào)在顯示屏上46mm處。

保存試驗(yàn)時(shí)間2014年9月9日至2015年1月14日。保存試驗(yàn)材料，按D配方生產(chǎn)羊全混合顆粒飼料D1～D3，D1、D2在湖北天越牧業(yè)有限公司羊場(chǎng)采用平模制粒，D1直接冷制粒（KL-150型顆粒機(jī)，壓縮比6∶1）；D2冷制粒（KL-150型顆粒機(jī)，壓縮比4.7∶1），適當(dāng)加水調(diào)質(zhì)（由少到多逐漸增加水分）到成型效果良好，眼觀不到明顯粉料。D3委托羊場(chǎng)周邊某規(guī)模飼料廠(chǎng)制粒（年單班產(chǎn)量10萬(wàn)噸以上，420型環(huán)模制粒機(jī)，蒸汽調(diào)質(zhì)）。選擇育肥豬商品料D4(與D3加工方式相同)和某公司送場(chǎng)試用的全混合顆粒飼料D5(加工方式不清楚)作對(duì)照。

5.1.2 橫波周向檢測(cè)時(shí),圓筒體與平板工件不同，不但內(nèi)表面入射角變大，而且聲程和跨距也變大。因此,要計(jì)算聲程修正系數(shù)u和跨距修正系數(shù)m(見(jiàn)圖4)。

根據(jù)探頭K值，計(jì)算出入射角β/的值和ψ角的值。

由 tgβ=K=0.68

根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系:

圖4 橫波周向檢測(cè)時(shí)修正計(jì)算

一次波聲程修正系數(shù)u

全跨距修正系數(shù)m

5.2 對(duì)內(nèi)外表面缺陷進(jìn)行深度定位：

由公式7：

一次波探傷時(shí)深度

二次波探傷時(shí)深度

因此，橫波周向檢測(cè)按深度1∶4調(diào)節(jié)掃描量程時(shí)，對(duì)一次波d1（內(nèi)表面V型槽）調(diào)節(jié)為顯示屏上31mm處, 對(duì)二次波d2（外表面V型槽）調(diào)節(jié)為顯示屏上62mm處。

6 靈敏度調(diào)節(jié)

6.1 橫波軸向檢測(cè)靈敏度調(diào)節(jié)

將2.5P13×13K1探頭位于對(duì)比試塊外圓表面位置1（見(jiàn)圖5）使探頭主聲束對(duì)準(zhǔn)內(nèi)表面V形槽找到最高反射回波，調(diào)節(jié)掃描量程（顯示屏上23mm處）和調(diào)節(jié)增益，使最大反射波達(dá)滿(mǎn)刻度的80%，并在反射波峰值處做好記號(hào)，再將2.5P13×13K1探頭位于對(duì)比試塊外圓表面位置2（見(jiàn)圖5），使探頭主聲束對(duì)準(zhǔn)外表面V形槽找到最高反射回波，調(diào)節(jié)掃描程（顯示屏上46mm處），不改變儀器其他旋鈕，并在反射波峰值處做好記號(hào)，將兩點(diǎn)用直線(xiàn)連接并延長(zhǎng)，并使之包括全部檢測(cè)范圍，作為橫波軸向檢測(cè)的DAC線(xiàn)。

圖5 橫波軸向檢測(cè)靈敏度調(diào)節(jié)

6.2 橫波周向檢測(cè)靈敏度調(diào)節(jié)

將2.5P13×13K0.68探頭位于對(duì)比試塊外圓表面位置1（見(jiàn)圖6），使探頭主聲束對(duì)準(zhǔn)內(nèi)表面V形槽找到最高反射回波，調(diào)節(jié)掃描程（顯示屏上31mm處）和調(diào)節(jié)增益，使最大反射波達(dá)滿(mǎn)刻度的80%，并在反射波峰值處做好記號(hào)，再將2.5P13×13K0.68探頭位于對(duì)比試塊外圓表面位置，使探頭主聲束對(duì)準(zhǔn)外表面V形槽找到最高反射回波，調(diào)節(jié)掃描量程（顯示屏上62mm處），不改變儀器其他旋鈕，并在反射波峰值處做好記號(hào)，將兩點(diǎn)用直線(xiàn)連接并延長(zhǎng)，并使之包括全部檢測(cè)范圍，作為橫波周向檢測(cè)的DAC線(xiàn)。

圖6 橫波周向檢測(cè)靈敏度調(diào)節(jié)

圖7 橫波軸向掃查

7 掃查方式及描查靈敏度(見(jiàn)圖7)

7.1 橫波軸向掃查采用2.5P13×13K1從先后從正反兩個(gè)方向進(jìn)行掃查，探頭位置1掃查靈敏度調(diào)為DAC+6dB，并確定出底部臺(tái)階的位置，并在工件上做好記號(hào)；探頭位置2掃查底部臺(tái)階處部位時(shí)，掃查靈敏度應(yīng)比探頭位置1提高10～12 dB，其余部位掃查靈敏度同探頭位置1。

7.2 橫波周向掃查采用2.5P13×13K0.68分別沿順時(shí)針和逆時(shí)針?lè)较驋卟?見(jiàn)圖8), 掃查靈敏度調(diào)為DAC+6dB。

圖8 橫波周向掃查

掃查過(guò)程中，如果缺陷波對(duì)應(yīng)深度df=d1時(shí)，該缺陷位于筒體內(nèi)壁。如果缺陷波對(duì)應(yīng)深度df=d2時(shí)，該缺陷位于筒體外壁。如果缺陷波df對(duì)應(yīng)深度在d1≤df≤d2時(shí)，該缺陷在二次波范圍內(nèi)，這時(shí)前移探頭，使用缺陷波df≤d1，然后按下式計(jì)算（見(jiàn)圖9）

圖9

8 缺陷記錄與評(píng)定

對(duì)缺陷回波高度≥1/2 DAC線(xiàn)的應(yīng)以記錄和評(píng)定，對(duì)于外表面能打磨掉的應(yīng)砂磨掉。對(duì)缺陷回波高度≥1/2 DAC線(xiàn)，且無(wú)法消除的缺陷，作判廢處理。

9 檢測(cè)工藝可靠性和可行性結(jié)論

通過(guò)實(shí)際檢測(cè)證明，按照以上的檢測(cè)工藝，像對(duì)于外表面深＞0.5mm的開(kāi)口劃痕，開(kāi)口的鋼印、表面焊疤裂紋，測(cè)溫孔底部裂紋，缺陷回波高度均會(huì)≥ 1/2DAC線(xiàn)。因此，按照以上的檢測(cè)工藝對(duì)在用超高壓人造水晶釜進(jìn)行超聲檢測(cè)，對(duì)裂紋類(lèi)面積型缺陷的確有很高的靈敏度。該檢測(cè)工藝滿(mǎn)足在用超高壓人造水晶釜在定期檢驗(yàn)中進(jìn)行超聲檢測(cè)的可靠性和可行性，確保在用超高壓人造水晶釜的安全運(yùn)行。

［1］TSG R0002－2005超高壓容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程（簡(jiǎn)稱(chēng)《超規(guī)》）.

［2］CGJB404－2006在用高壓水晶釜超聲波檢測(cè)規(guī)程

［3］JB/T4730-2005 承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè).

［4］全國(guó)鍋爐壓力容器無(wú)損檢資格考核委員會(huì).超聲波探傷［Z］.中國(guó)鍋爐壓力容器安全 ，1997.