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        承壓設(shè)備小徑管焊接接頭無損檢測(cè)

        2021-03-27 16:35:22鄭小騰歐陽星峰戚道華
        中國設(shè)備工程 2021年5期
        關(guān)鍵詞:檢測(cè)

        鄭小騰,歐陽星峰,戚道華

        (紹興市特種設(shè)備檢測(cè)院,浙江 紹興 312071)

        小徑管廣泛應(yīng)用于鍋爐、壓力容器、壓力管道等承壓類特種設(shè)備,尤其在熱電鍋爐和工業(yè)壓力管道中占有相當(dāng)比重。在使用中,承壓設(shè)備小徑管常用于高溫、高壓、腐蝕等惡劣工況,運(yùn)行中極可能出現(xiàn)裂紋等破壞性缺陷,因此,在承壓設(shè)備定期檢驗(yàn)中,加強(qiáng)對(duì)小徑管焊接接頭無損檢測(cè)尤為重要。

        1 常見小徑管焊接接頭無損檢測(cè)方法及特點(diǎn)

        目前承壓設(shè)備小徑管焊接接頭無損檢測(cè)方法主要有磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)、常規(guī)射線檢測(cè)和常規(guī)超聲檢測(cè)等。磁粉檢測(cè)一般用于表面或近表面檢測(cè),滲透檢測(cè)只能檢測(cè)表面缺陷,且兩種檢測(cè)方法對(duì)管子表面要求較高,常需要打磨。但因?yàn)樾焦芤话惚诤褫^薄,打磨深度不能太大,從而容易發(fā)生漏檢。常規(guī)射線檢測(cè)對(duì)氣孔、夾渣等體積型檢出率較高,但缺陷深度確定不夠準(zhǔn)確,且防護(hù)要求要,成本較大,有時(shí)受位置影響無法實(shí)施射線探傷。

        常規(guī)超聲檢測(cè)用于小徑管焊接接頭,也存在諸多困難:(1)曲率影響,聲波在管子內(nèi)外壁會(huì)發(fā)生擴(kuò)散聚焦,從而使聲場(chǎng)發(fā)生畸變,常規(guī)橫波斜探頭與管材接觸面小、耦合不良,波束嚴(yán)重?cái)U(kuò)散、靈敏度低。(2)壁厚影響,聲波在傳播過程中會(huì)發(fā)生波形轉(zhuǎn)換,反射、折射現(xiàn)象復(fù)雜,各種回波難以區(qū)分。(3)操作人員影響,常規(guī)超聲對(duì)操作人員要求很高,檢測(cè)結(jié)果受人員水平高低影響較大。因此,常規(guī)超聲檢測(cè)也不適宜于小徑管焊接接頭無損檢測(cè)。

        近幾年,由于計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展,數(shù)字射線檢測(cè)(DR)和相控陣超聲檢測(cè)(PAUT)都取得了較大進(jìn)步,也在特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)領(lǐng)域得到了較多應(yīng)用。

        2 數(shù)字射線檢測(cè)技術(shù)

        數(shù)字射線檢測(cè)是利用數(shù)字成像器件和計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)射線檢測(cè),其系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

        數(shù)字射線檢測(cè)透照原理與常規(guī)膠片照相檢測(cè)相同,其對(duì)比度影響因素符合公式:ΔD=0.434GμΔT/(1+n)。

        式中,ΔD為底片黑度差;G為膠片平均梯度;ΔT為工件厚度差;n為散射比;μ為材料射線衰減系數(shù)。因此,可以在保證穿透工件的基礎(chǔ)上,通過提高G、降低管電壓(與μ成反比)、減小n等提高圖像對(duì)比度,從而提高缺陷檢測(cè)能力。

        圖1 數(shù)字射線成像系統(tǒng)組成示意圖

        與常規(guī)射線相比,數(shù)字射線主要有以下優(yōu)點(diǎn):(1)可利用計(jì)算機(jī)控制實(shí)時(shí)成像,及時(shí)獲得檢測(cè)結(jié)果,提高檢測(cè)效率。(2)成像所需射線劑量減少,成像時(shí)間縮短,輻射影響減小。(3)數(shù)字探測(cè)器代替膠片獲得數(shù)字圖像,大大提高圖像的對(duì)比度、清晰度和寬容度。(4)檢測(cè)結(jié)果電子化,利用保存、分析等。

        3 相控陣超聲檢測(cè)

        相控陣超聲檢測(cè)是利用計(jì)算機(jī)控制探頭中多個(gè)獨(dú)立的壓電晶片,按一定延遲時(shí)間激發(fā)和接收,從而實(shí)現(xiàn)聲束聚焦、偏轉(zhuǎn)、位移等,探頭聲波如圖2所示。

        圖2 相控陣超聲檢測(cè)探頭聲波示意圖

        相控陣超聲在檢測(cè)過程中,探頭不用前后移動(dòng)就能同時(shí)利用縱波或橫波及其他波形進(jìn)行缺陷檢測(cè),對(duì)具有方向性的缺陷檢測(cè)非常有利。與常規(guī)超聲檢測(cè)相比,相控陣超聲主要有以下優(yōu)點(diǎn):(1)通過獲得合成波束,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)聚焦,檢測(cè)靈敏度、信噪比和分辨率大大提高。(2)檢測(cè)結(jié)果信息量大,可以確定缺陷在焊縫的空間位置,還可以通過模擬焊縫的實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸的方式,測(cè)量其埋藏深度和自身高度。(3)掃查范圍大、角度可變,有利于檢測(cè)復(fù)雜構(gòu)件及難以接近的部位。

        4 結(jié)語

        近年,數(shù)字射線檢測(cè)和相控陣超聲檢測(cè)都在特種設(shè)備行業(yè)取得了較快發(fā)展,目前,數(shù)字射線檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)已納入NB/T47013標(biāo)準(zhǔn),相控陣檢測(cè)(NB/T47013.15)已處于征求意見階段。從目前應(yīng)用看,兩種新技術(shù)對(duì)承壓設(shè)備小徑管焊接接頭質(zhì)量控制具有十分重要意義,在特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)中應(yīng)用前景廣闊。

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