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        氣體冷卻器T 型角焊縫高溫電磁超聲檢測

        2022-03-21 11:10:14應(yīng)家儀胡利晨張翰林錢盛杰
        化工機(jī)械 2022年1期
        關(guān)鍵詞:焊縫設(shè)備檢測

        應(yīng)家儀 胡利晨 張翰林 錢盛杰

        (寧波市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院)

        某公司一臺氣體冷卻器運(yùn)行過程中存在異響并伴有輕微的振動,設(shè)備管理人員懷疑容器內(nèi)部懸掛換熱管組件的內(nèi)件與筒體焊接的T 型角焊縫存在脫落或者開裂情況。 考慮到企業(yè)生產(chǎn)的需要,該容器為運(yùn)行狀態(tài)且短期內(nèi)無法停機(jī)進(jìn)行開罐檢測,因此需要一種從容器外壁對內(nèi)壁T 型角焊縫進(jìn)行在線檢測的方法。 常規(guī)超聲檢測技術(shù)是一種檢測T 型角焊縫埋藏缺陷的有效手段[1,2],但用于檢測該臺設(shè)備時存在兩個不利因素:T 型角焊縫結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 易造成缺陷波和結(jié)構(gòu)回波混淆;設(shè)備處于高溫狀態(tài),檢測過程中需要不斷往容器表面涂抹耦合劑,難以實(shí)施檢測。

        電磁超聲快速掃查技術(shù)是一種可實(shí)現(xiàn)高溫在線檢測的技術(shù),且無需在設(shè)備表面打磨和涂抹耦合劑,通過實(shí)時D 掃成像即可觀察角焊縫的焊接質(zhì)量[3~5]。 在此,筆者采用電磁超聲快速掃查技術(shù), 從設(shè)備的外壁檢測內(nèi)壁T 型角焊縫內(nèi)部缺陷。

        1 檢測工藝

        在電磁超聲檢測實(shí)施前,首先制定氣體冷卻器電磁超聲檢測工藝流程, 根據(jù)容器結(jié)構(gòu)確定T型角焊縫在設(shè)備中的分布, 制定掃查軌跡圖;接著設(shè)置電磁超聲高溫補(bǔ)償功能,按照掃查軌跡圖進(jìn)行高溫在線檢測并保存所采集的圖像;最后根據(jù)D 掃圖像判斷檢測結(jié)果。

        在檢測過程中,將帶有編碼器的電磁超聲探頭置于容器外表面, 從容器外壁對內(nèi)壁的T 型角焊縫進(jìn)行檢測。電磁超聲探頭沿容器周向進(jìn)行掃查, 尋找T 型角焊縫。 沒有T 型角焊縫的區(qū)域,電磁超聲掃描圖像中顯示的是清晰完整的底波。 在焊接良好的角焊縫區(qū)域,電磁超聲掃描圖像中的底波斷開,底波斷開的區(qū)域無明顯焊接缺陷回波信號且底波斷開的寬度約等于角焊縫的寬度。 而對于存在焊接缺陷的T 型角焊縫區(qū)域,電磁超聲掃描圖像中的底波未斷開,或者底波斷開但斷開區(qū)域存在焊接缺陷回波信號。 找到T型角焊縫后,沿軸向?qū)⒃摵缚p的邊界畫在容器的外壁上,并沿周向劃分多個掃查數(shù)據(jù)帶,且該掃查數(shù)據(jù)帶應(yīng)包含T 型角焊縫區(qū)域。 圖1 為電磁超聲掃查數(shù)據(jù)帶位置分布示意圖,圖中的矩形區(qū)域,編號從1 開始總計(jì)掃查76 帶數(shù)據(jù)。采用電磁超聲垂直入射法沿著容器外壁上所畫的掃查帶進(jìn)行掃查, 重點(diǎn)檢查T 型角焊縫與容器內(nèi)壁面的焊接情況。

        圖1 電磁超聲掃查數(shù)據(jù)帶位置分布圖

        2 檢測與結(jié)果

        根據(jù)GB/T 20935—2018 《金屬材料電磁超聲檢測方法》 和GB/T 34885—2017 《無損檢測電磁超聲檢測總則》 中的要求, 對該容器內(nèi)壁T型角焊縫位置進(jìn)行高溫電磁超聲在線檢測。 由于高溫會改變超聲波的傳播速度,因此在檢測前應(yīng)先測得設(shè)備的溫度,并將測得的溫度輸入到電磁超聲檢測儀中,儀器會根據(jù)現(xiàn)場的溫度值計(jì)算出準(zhǔn)確的橫波聲速。 為了方便檢測,在設(shè)備上進(jìn)行網(wǎng)格劃分,每帶掃查寬度為50 mm,每帶沿周向掃查長度為200 mm,總計(jì)掃查76 帶數(shù)據(jù),電磁超聲掃查軌跡如圖2 所示。 最后,根據(jù)劃分的網(wǎng)格逐條進(jìn)行電磁超聲檢測并保存數(shù)據(jù)。

        圖2 電磁超聲掃查軌跡

        檢測發(fā)現(xiàn),該容器的T 型角焊縫存在一處焊接缺陷信號(22 號數(shù)據(jù)帶),將該信號與焊接完好部位的信號進(jìn)行比較,結(jié)果如圖3 所示。

        圖3 電磁超聲檢測圖像

        由圖3 可知:T 型角焊縫的焊接完好部位底波斷開, 底波斷開寬度約為T 型角焊縫的寬度;22 號數(shù)據(jù)帶存在一處焊接缺陷,經(jīng)測量得到缺陷周向長度C=12.5 mm,軸向長度A=15.6 mm。 該缺陷并非由角焊縫的脫落引起 (若角焊縫脫落,則底波連續(xù)、不斷開),故可初步懷疑此處缺陷可能為角焊縫開裂。

        為了判斷該焊接缺陷位置是否存在泄漏現(xiàn)象,采用紅外熱成像技術(shù)[6,7]對整臺氣體冷卻器進(jìn)行檢測。 該氣體冷卻器殼程為高溫干蒸汽,操作溫度98 ℃;管程為海水,操作溫度15 ℃。 檢測結(jié)果表明,殼程和管程分界線處的T 型角焊縫上存在一處熱量異常突變部位(圖4),即電磁超聲測試的22 號數(shù)據(jù)帶位置, 其余部位的熱成像圖未發(fā)現(xiàn)熱量異?,F(xiàn)象。

        圖4 焊接缺陷位置的紅外熱成像圖

        3 結(jié)束語

        筆者將電磁超聲技術(shù)和紅外熱成像技術(shù)相結(jié)合,為某運(yùn)行中發(fā)生異響的氣體冷卻器提供了一種有效的在線缺陷檢測手段。 總結(jié)經(jīng)驗(yàn)可知:電磁超聲技術(shù)可以精確地檢測出焊縫內(nèi)部的缺陷,并實(shí)現(xiàn)缺陷的定量和定位;紅外熱成像技術(shù)能對設(shè)備的整體熱能分布進(jìn)行宏觀檢驗(yàn),重點(diǎn)觀察溫度異常部位; 上述兩種技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用,有利于高溫設(shè)備的故障診斷,并提高檢測結(jié)果的可靠性。

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