張振超

【摘 ?要】抗甩擊鋼結(jié)構(gòu)為蒸汽管道的穩(wěn)固保護(hù)裝置，其焊接量大，焊材重量占構(gòu)件自重的近4%。單個(gè)構(gòu)件焊縫共計(jì)277.86m，主要為全熔透角焊縫，板厚較大，焊接時(shí)具有一定的技術(shù)難度。

【關(guān)鍵詞】抗甩擊鋼結(jié)構(gòu);帶墊板焊縫;超聲波檢驗(yàn)

引言

核電站抗甩擊鋼結(jié)構(gòu)裝置是核島與常規(guī)島廠房之間蒸汽管道的穩(wěn)固保護(hù)裝置，該裝置用來防止管道受到內(nèi)部流體沖擊時(shí)產(chǎn)生甩擊?？顾翡摻Y(jié)構(gòu)重量約190噸，材質(zhì)為Q345C，厚度為40mm、60mm的鋼板焊接而成的箱體結(jié)構(gòu)。主要由兩個(gè)相同的結(jié)構(gòu)組成，每個(gè)結(jié)構(gòu)又分為兩部分，即C3和C4以及C5和C6。C3與C4、C5與C6均采用高強(qiáng)螺栓連接成一個(gè)整體。

1 缺陷的信號(hào)特征

發(fā)現(xiàn)缺陷后，采用前后、左右、轉(zhuǎn)角和環(huán)繞等4種掃查方式來優(yōu)化缺陷信號(hào)的波幅，以準(zhǔn)確測(cè)量其大小、形狀和分布。

1.1 影響缺陷信號(hào)的參數(shù)

檢測(cè)過程中，缺陷信號(hào)幅度會(huì)受耦合劑類型、工件表面粗糙度與平整程度、聲學(xué)性質(zhì)與缺陷自身特征等參數(shù)的影響。例如，耦合條件與工件表面狀態(tài)的變化也會(huì)引起6～20dB波幅的變化。因此，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在檢測(cè)前、檢測(cè)過程中與結(jié)束后都要進(jìn)行參數(shù)校準(zhǔn)，以保證檢測(cè)結(jié)果的有效性及準(zhǔn)確性。其影響缺陷信號(hào)的主要參數(shù)見表1。

表1 ?影響缺陷信號(hào)的主要參數(shù)

探頭參數(shù) 缺陷參數(shù) 工件焊縫參數(shù)

工作頻率 ?0.5～15MHz 位置：深度與寬度方向 聲學(xué)性能：聲速與衰減

波束折射角：0°、45°、60°、70° 傾斜：垂直深度方向水平軸線方向 組織：奧氏體或鐵素體晶粒度與結(jié)晶方向

耦合介質(zhì)：水、甘油與機(jī)油 形狀：缺陷形狀及性質(zhì)

表面：光滑與粗糙 幾何形狀：縱縫或環(huán)縫，接管焊縫，T、K、Y節(jié)點(diǎn)，母材厚度等

1.2 典型缺陷信號(hào)的特征

在焊縫超聲檢測(cè)過程中，評(píng)定缺陷信號(hào)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

●應(yīng)使波束方向與缺陷表面接近垂直，使缺陷波幅最大。粗糙的缺陷表面會(huì)引起聲波漫反射現(xiàn)象，導(dǎo)致缺陷信號(hào)加寬。

●精確地測(cè)定缺陷在焊縫中的位置，有益于確定缺陷的性質(zhì)及區(qū)分幾何邊界反射或偽缺陷。了解焊接方法與焊接過程的穩(wěn)定性有利于判定缺陷性質(zhì)。

●在掃查過程和探頭轉(zhuǎn)動(dòng)角度與環(huán)繞缺陷掃查時(shí)，觀察缺陷波的靜態(tài)波形（如波幅、波的形態(tài)與波的寬度等）、動(dòng)態(tài)波形（如波的縱向與橫向包絡(luò)線形狀等）的變化特征，可作為判定缺陷性質(zhì)的參考。

●焊接時(shí)焊量大，工件易產(chǎn)生變形，焊接應(yīng)力增大，質(zhì)量不穩(wěn)定，易產(chǎn)生不同類型的缺陷。

●焊縫中存在不易檢出的光滑面缺陷，如邊界未熔合等。這類缺陷在深度方向上傾斜7°～15°時(shí)會(huì)使波幅下降6～20dB，如果再有0°～15°的軸向傾斜，波幅將降低6～50dB。45°折角的橫波來尋找缺陷上下端點(diǎn)的反射信號(hào)，才能發(fā)現(xiàn)該缺陷。平面形缺陷在水平與垂直方向傾斜時(shí)對(duì)波幅下降的影響見表2。

2.3、缺陷尺寸的測(cè)量

缺陷尺寸的精確度與其類型和形狀有很大關(guān)系，例如氣孔、夾渣、未熔合、未焊透與裂紋等缺陷的取向、表面狀態(tài)、端點(diǎn)形狀、分布范圍等參數(shù)都會(huì)影響測(cè)量精度。由于影響缺陷尺寸測(cè)量的因素較多，脈沖反射式測(cè)量誤差最多可達(dá)十幾毫米。

3 工程實(shí)體缺陷檢驗(yàn)分析

在對(duì)抗甩擊帶墊板焊縫的超聲波檢驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)多處位置位于根部未熔合、未焊透。

3.1、缺陷產(chǎn)生原因分析

在墊板組對(duì)、點(diǎn)焊過程中會(huì)產(chǎn)生焊點(diǎn)有缺陷、虛焊、墊板與母材未緊密接觸等現(xiàn)象，且在后續(xù)焊接中未對(duì)其進(jìn)行處理，多數(shù)情況下形成未焊透、未熔合或者裂紋。

3.2、預(yù)防措施

●組對(duì)時(shí)將墊板與焊接板緊密貼合，避免間隙過大造成根部未熔或未焊透。

●在焊接之前，將坡口打磨，清除掉坡口上的洞口油污等雜物，防止形成未熔合。

●焊接時(shí)，應(yīng)將之前點(diǎn)焊的焊點(diǎn)清除干凈。

3.3、檢測(cè)工藝過程分析

1.準(zhǔn)備工作

因焊縫帶墊板側(cè)為不可接觸處，根據(jù)B級(jí)檢驗(yàn)要求，應(yīng)采用兩種或兩種以上角度探頭在焊縫的一側(cè)進(jìn)行檢驗(yàn)，在厚度為t的板側(cè)準(zhǔn)備的檢測(cè)區(qū)域?yàn)?Kt+20mm。

2.檢驗(yàn)過程

（1）整個(gè)檢驗(yàn)過程中重點(diǎn)是針對(duì)該焊接接頭易產(chǎn)生未焊透、未熔合及裂紋的等危險(xiǎn)性較大的缺陷，再由于在圖1中A、B、C、C′掃查區(qū)域使用直射波，若墊板熔合良好，則一次波會(huì)進(jìn)入墊板（6mm）內(nèi)，在儀器上會(huì)顯示2（T+6）mm或2（T+12）mm的輪廓反射波。因此，在實(shí)際檢測(cè)中根據(jù)計(jì)算在檢測(cè)面上畫出一次波掃查的區(qū)域，易于區(qū)分上述混淆的波形。

（2）在實(shí)際檢測(cè)過程中，探頭到達(dá)G點(diǎn)時(shí)無法前移，即存在盲區(qū)，如圖2，為達(dá)到100%的檢查范圍，最好采用短前沿探頭或者二次波檢測(cè)，以保證最佳檢測(cè)效果。

（3）丁字縫檢驗(yàn)

丁字縫處易產(chǎn)生缺陷，特別是焊前強(qiáng)行組對(duì)，易產(chǎn)生裂紋。由于焊縫余高的阻擋，探頭中心聲束無法直接掃查到丁字縫處的裂紋，斜掃查或靠聲能較小的擴(kuò)散聲束掃查時(shí)，反射波幅不高，容易判成點(diǎn)狀之類缺陷，造成嚴(yán)重漏檢，為了解決這個(gè)問題，可采取以下對(duì)策：

●對(duì)丁字接頭處回波，認(rèn)真觀察，從嚴(yán)處理。當(dāng)沒有其它手段證明它是可放過的缺陷 ?時(shí)，一般要返修處理。

●必要時(shí)，磨平丁字縫余高后再作超聲波檢測(cè)。

4 結(jié)束語

采用超聲波檢測(cè)的方法對(duì)抗甩擊鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行質(zhì)量控制，具有快捷、準(zhǔn)確定位和可靠等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際檢測(cè)評(píng)價(jià)中應(yīng)綜合運(yùn)用多范圍檢測(cè)，并結(jié)合施工等因素，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，從而更準(zhǔn)確判斷缺陷性質(zhì)、位置。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭輝《超聲波檢測(cè)》 [M]中國勞動(dòng)和社會(huì)保障出版社2008：262，200-201;

[2]《超聲波探傷》 電力工業(yè)出版社出版1980年11月;

[3]RCC-MC2000《超聲波檢驗(yàn)》 RCC-M 2000版;

（作者單位：中國核工業(yè)華興建設(shè)有限公司）