锅炉受热面小径管对接焊缝超声检验技术.pdf

第 ， 9 卷第6 期 2 O O 6年 1 2月 四 川 I电 力 技 术 S i c h u a n E l e c t r i c Po we rT e c h n o l o g y Vo 1 2 9 N o 6 D e e 2 0 0 6 锅炉受热面小径管对接焊缝超声检验技术 熊军 ( 四川电力建设二公司， 四川 成都6 1 0 0 5 1 ) 摘要 ： 针对火力发电厂锅炉受热面小径管的现场焊接安装、 检修特点， 阐述小径管对接焊缝超声探伤的工艺和应注 意的问题， 以提高检验的准确性， 防止涡检、 误判、 错判等， 从而有效地控制小径管对接焊缝的质量。 关键词 ： 小径管； 超声探伤； 工艺； 准确性 Ab s 椭 d： I n i I lg a t t h e o n s i t e w e l d i n g，i n s t a l l a t i o n a n d ma i n t e n a n t o f s m a l l tu b e i n b o i l e r h e a t i n g s u r f a c e in t h e r ma l p o w e r p l a n t t h e p r o c e s s a n d t h e p r o b l e m s n e e d i n g a t t e n ti o n i n u l t r a s o n i c fl a w d e t e c t i o n o f s ma l l t u b e a I e d e s c ri b e d i n o r d e r t o i mp r o v e th e i n s p e c t i o n a c c u r a c y a n d to p r e v e n t u n d e t e e fi o n ，m i s j u d g m en t a n d m i s d l a g n o s i s T h e r e f o r e ， i t c o n c o n t r o l t h e q u a l i t y o f b u n w e l d e d ,e a ln of s ma l l t u b e e ff e c ti v e l y Ke y wo l d s ：s m a l l t u b e ；u l t r a s o nic flaw d e t e c t i o n ；p r o c e s s ； acc u r acy 中图分类号 ： I 1G l 1 5 2 8 文献标识码： B 文章编号： 1 0 0 3 6 9 5 4 ( 2 0 0 6 ) 0 6 0 0 5 8 0 3 超声波对中厚壁管焊缝的检验， 已被认为是一种 有效的检验方法， 但对于小径管焊缝内部缺陷的检 测， 则存在一定的困难。因普通探头的前沿距离长 ( 一般 1 0 m lT l 以上) ， 用一次波探伤时主声束扫查不到 小径管焊缝根部； 小径管曲率半径小， 普通探头探测 接触面小， 曲面耦合损失大， 同时超声波在内表面反 射发散严重， 探伤灵敏度低； 壁薄， 杂波多， 判伤难度 大。因此， 在实际探伤中应选用大 K值、 小晶片、 短 前沿、 横波探头并依据以下工艺和注意问题， 才能符 合规程要求， 并尽可能提高检验的准确性， 防止漏检、 误判、 错判等， 有效地控制小径管对接焊缝的质量。 l 探测条件的选择 仪器必须具有较高的分辨力和较窄的始脉冲宽 度。一般要求横波探头探测 o 6 e 1 0 阶梯孔分辨率 z 2 0 d B ， 始脉冲占宽不大于2 5 m lT l 。 1 1 楔块 小径管表面为曲率半径较小曲面， 探头楔块应加 工成与管外壁吻合良 好的曲面， 以实现良好的耦合。 1 ， 1 1 晶片尺寸 探头楔块加工成曲面后 ， 探头边缘声束会产生散 射。晶片尺寸愈大， 散射愈严重， 为了减少这种散射 的不利影响， 晶片尺寸不宜太大， 在保证晶片面积不 大于6 4 的前提下， 一般在实际探伤中宜选用 6 m m 6 m m ， 8 l 111 1 8 m m ， 7 m m 9 m m ( j 径管表面曲 率半径较小的， 应选晶片面积小者) 。 - 5 8 1 1 2 频 率 为了改善探头指向性和提高分辨力， 宜采用较高 的探测频率， 在实际探伤中一般选 5 M I-I z 。 1 1 3 K值 小径管壁薄， 宜选用大 K值( 大折射角) 探头进 行探伤。 1 1 5 前沿长度 为了保证一次波能扫查到焊缝根部， 探头前沿长 度应予以限制。管壁厚度6 m lT l 时探头前沿应小于 等于5 m lT l ， 管壁厚度 6 m lT l 时可适当增大。 1 2 耦合剂 应使用较稠一些的机油， 涂抹时要适量不宜过 厚， 否则会出现杂乱反射波， 影响正确判伤。 1 3 试块 采用 D L 一 1 型专用试块， 测定探头参数， 系统组 合性能及校准时基线性。 1 4 焊缝余高 焊缝余高过高、 过宽或有不清晰回波产生的地 方， 应进行修磨， 使之满足检验的要求。 2 仪器调整和校验 2 1 探头参数及性能的测定 在 D L一1 型专用试块上测定探头的前沿、 折射 角、 始脉冲占宽和探头分辨力， 测量方法按 D I F 8 2 0 2 0 0 2 ( 管道焊接接头超声波检验技术规程 附录I 。 2 2 扫描速度调整 维普资讯 第 2 9 卷第 6期 2 O 0 6 年 1 2月 四 川 电 力 技 术 S i c h u a n El e c t ri c P o we rT e c h n o l o g y V 0 I 2 9。 N o 6 D e c 。 2 O 0 6 利用 D L l 型专用试块进行扫描速度调整， 为 了充分利用荧光屏的整个屏幕， 使显示的缺陷反射波 清晰易辨。 可按管壁厚度一次及二次波占满整个荧光 屏来调整扫描速度。 2 3 仪器和探头系统的校验 仪器和探头系统的校验在 D L 一1 型专用试块上 按 D L T 8 2 0 2 0 0 2 ( 管道焊接接头超声波检验技术规 程 第 4 8 3 条规定进行。 3 检验方法 3 1 扫查灵敏度 扫查灵敏度为 D A C 一1 0 d B 。 3 2 探测方式 采用一次、 二次波从焊缝两侧进行探测， 在探测 过程中探头垂直予焊缝前后移动和周向移动。探伤 时首先用扫查灵敏度将整个焊缝初探一遍。发现缺 陷后在焊缝表面上作出标记， 然后再进行仔细的探 测， 以确定缺陷的大小、 位置及性质。扫查时相邻两 次探头移动间隔应保证至少有 1 0 的重叠。 3 3 缺陷的定位、 定量和定性 3 3 1 缺 陷的定位 缺陷位置以获得缺陷最大反射波的位置来表示， 根据探头的相应位置和反射波在荧光屏上的位置来 确定如下位置参数： 缺陷沿焊接接头方向的位置； 缺陷位置到检验面的垂直距离( 即深度) ； 缺陷 位置离开焊缝中心的距离。 3 3 2 缺陷的定量 1 ) 最大反射波幅度 A的测定。移动探头至缺陷 出现最大反射波信号的位置， 测出最大反射波幅度并 与 D A C曲线比较( 允许误差为 2 d B ) 。最大反射波幅 度 A与 D A C的 d B 差记为 D A C“4- ( ) d B 。 2 ) 缺陷指示长度 的测定。当缺陷反射波信 号只有一个高点时， 用降低 6 d B相对灵敏度法测量 缺陷指示长度 ； 在测长扫查过程中， 当缺陷反射 波信号起伏变化有多个高点， 缺陷端部反射波幅度位 于 D A C 线或以上时， 则将缺陷两端反射波极大值之 间探头的移动距离确定为缺陷的指示长度， 即端点峰 值法。 3 3 3 缺 陷的定性 检出缺陷后， 应在不同的方向对该缺陷进行探 伤， 根据缺陷的波形和高度的变化， 结合缺陷的位置 和焊接工艺， 对缺陷的性质进行综合判断。对缺陷的 性质虽然是估判， 但它对提高小径管探伤的准确性有 着重要的影响。下面主要对典型缺陷波形进行分析。 1 ) 气孔： 气孔可分为单个气孔和密集性气孔。单 个气孔回波高度低， 波形较稳定， 从焊缝两侧探测， 波 高大致相同， 但探头一移动就消失( 小径管探伤中对 较小的单个气孔不敏感， 不容易探测出， 探伤时应仔 细， 以防止超标气孔漏检) 。密集性气孔为簇反射 波， 其波高随气孔的大小而不同。 2 ) 夹渣： 夹渣分单个点状夹渣、 单个条状夹渣、 密 集性夹渣， 单个点状夹渣、 密集性夹渣和单个气孔和 密集性气孔的波形相似。单个条状夹渣回波信号多 呈锯齿状。它的反射率低， 一般波幅不高， 波形常呈 树枝状， 主峰边上有小峰。探头平移时， 波幅有变动， 从焊缝两侧探测， 反射波幅不相同。 3 ) 未焊透： 小径管为单面焊， 来焊透存在于焊缝 根部， 回波单一， 反射强。在焊缝两侧探测时， 其水平 距离几乎相等； 探头周向移动时， 回波波幅变化不大； 探头垂直焊缝前后移动， 回波动态范围较小； 观察回 波根部， 未焊透回波根部比裂纹回波根部窄。 4 ) 未熔合： 未熔合反射波的特征是： 探头周向移 动时， 波形较稳定， 在焊缝两侧探测时， 反射波幅度不 同， 有时只能从一侧探到。 5 ) 裂纹： 一般来说， 裂纹的回波高度较大， 波幅 宽， 会出现多峰。探头周向移动或垂直焊缝前后移 动， 回波动态范围较大， 观察回波根部， 裂纹回波根部 比未焊透回波根部宽。 3 3 4 是否为缺陷波的确定方法 1 ) 一次波探伤。一次波标记点以前出现的反射 波均为缺陷波。位于一次波最大深度标记点上的反 射波， 当焊缝不存在错口时， 要看反射波对应的反射 体的位置， 如果反射体位于焊缝中心或探头侧， 则判 为缺陷。 2 ) 二次波探伤。一次波标记点和二次波标记点 之间出现的反射波， 可能是缺陷波。可用下述方法判 断。如果声束二次波在内壁上的转折点在焊缝外面， 反射体在焊缝中， 该反射波判为缺陷波； 如果声束二 次波在内壁上的转折点在焊缝里面， 该反射波不能做 判伤的依据。 3 ) 其它判伤情况。当从焊缝两侧探伤发现反射 波， 可能有几种情况： 从焊缝两侧探伤， 定位是同一 点， 则为缺陷波； 从焊缝两侧探伤， 水平定位都在焊缝 59 维普资讯 第2 9 卷第 6 期 2 0 O 6 年 l 2月 四 J J I 电 力 技 术 V o 1 2 9 。 N o 6 S i c h u a n E l e c tr i c P o w e r T e c h n o l o g y D e e ， 2 0 0 6 中心靠近探头一侧， 此时判为两个缺陷的反射波； 从 焊缝两侧探伤， 水平定位都在偏离焊缝中心远离探头 一 侧， 这种情况不作为判伤依据。 3 3 5伪缺 陷波 的识 别 所谓伪缺陷波是指示波屏上出现的并非焊缝中 缺陷引起的反射信号， 这些假信号干扰了对真正缺陷 的判定， 通过仔细的分析和研究， 假信号是能够区分 的。 1 ) 仪器杂波。 在不接探头的情况下， 由于仪器性 能不良， 探伤灵敏度调节过高时， 示波屏上出现单峰 的或者多峰的波形 ， 但以单峰多见。接上探头工作 时， 此波在示波屏上的位置固定不变。一般情况下， 降低灵敏度后， 此波即行消失。 2 ) 探头杂波。仪器接上探头后， 即在示波屏上显 示出幅度很高、 脉冲很宽的信号。无论探头是否接触 工件， 它都存在， 且位置不随探头移动而移动， 即固定 不变。此种假信号容易识别。产生的原因主要有探 头吸收块的作用降低或失灵， 楔块设计不合理， 探头 磨损过大等。 3 ) 焊缝根部成形( 熔透度) 的影响。当根部成形 较好时， 一般无反射波或反射波强度较弱。当根部成 形不良( 如透度较大或成形不规则) 时， 从焊缝两侧探 伤一般均有根部成形反射信号， 其波形特点与未焊透 等根部缺陷相似有时位置相同， 其反射强度随根部成 形所构成的反射条件而异， 如不注意往往判为缺陷。 区别的方法是： 其一， 尽量准确地调整扫描速度 以便从声程差上比较， 根部成形反射波深度略大于一 次波标记点。其二， 是用水平定位法区别， 根部成形 反射波水平定位在偏离焊缝中心线远离探头一侧， 而 根部缺陷水平定位则应在焊缝中心线或偏离焊缝中 心线靠近探头一侧。 有错边出现时， 当声束和错边方位适合， 将产生 错边反射波， 其水平定位在焊缝中心。但从焊缝另一 侧探伤时， 由于没有反射条件， 就没有反射信号。同 时， 错边处除产生反射波外， 多数还将产生变形纵波 或变形横波， 并达到焊缝加强面产生回波信号， 可用 沾油的手指拍打加强面来识别。 4 ) 扩散声束引起的加强面反射波。由于被探小 径管壁厚较薄， 当一次波主声束经底面反射到焊缝加 强面时， 将从加强面处产生反射波， 正好处在一次波 和二次波标记点之间， 有 时易误判为焊缝 中上部缺 陷， 可根据探头位置和水平定位或用沾油手指拍打焊 缝加强面来识别。 5 ) 变形波引起的反射波。当声束扫查到焊缝根 部时， 在一定条件下将产生变形波， 如果变形波经焊 缝加强面返回到探头， 其反射波正好处在一、 二次波 标记之间， 与二次波发现的缺陷类似， 有时可能误判 为缺陷。可以根据探头位置和水平定位来区别。 般变形波水平定位在焊缝之外。 4 检验结果评定 检验中发现的缺陷应按 D IMT 8 2 0 2 o o 2 管道焊 接接头超声波检验技术