60mm厚工件TOFD检测工艺.doc

*60mm压力容器TOFD检测工艺一、概述：二、编制依据：1、JB/T 4730.10承压设备无损检测 衍射时差法超声检测；2、固定式压力容器安全监察规程。3、*单位有关检测技术文件。三、被检工件基本情况设备名称设备类别设备规格3000*15000*60mm主体材质CF62工作介质*设备状态在制坡口型式X焊接方法SAW焊缝宽度40mm焊后热处理有检测部位对接接头检测比例100%四、检测设备器材：1、仪器：*2、探头规格：3、扫查装置：手动单轴扫查器，带滚轮编码器4、对比试块：46-66mm厚 Q345R对比试块。（为工件的0.9-1.3倍之间）5、模拟试块：46-66mm厚 Q345R模拟试块。（为工件的0.9-1.3倍之间）五、检测人员：1、TOFD检测的人员应当具备特种设备无损检测人员超声检测TOFD专项资格。2、检测人员应熟悉所使用的检测设备；3、检测人员应熟悉有关的标准法规，具有实际检测经验并掌握一定的压力容器结构及制造基础知识；六、检测准备：1、确定检测区域检测区域应包括焊缝熔合线两侧各10mm的区域（根据4730标准“8.1.1.2.1 若焊缝实际热影响区经过测量并记录，检测区域宽度为两侧实际热影响区各加上6mm的范围”。根据我公司的PQR，该焊缝的实际热影响区小于等于焊缝熔合线外4mm，故检测区域为焊缝熔合线两侧各10mm的区域），见下图：60mm60mm22mm图2 检测区域画线：在焊缝两侧20mm的位置各画一条线，作为扫查标记线。2、探头选取和设置：（1）厚度分区：第一区：0-2/5t，即0-24mm第二区：24-60mm声束覆盖要求第一区：0-24mm采用我公司现有的7.5M、3mm、70探头：编号标称频率(MHz)晶片直径(mm)前沿70楔块扩散角*1031043-90声束交点深度为2/3*24=16mm，故PCS=1.33*2.75*24=88mm。该探头声束覆盖范围见下图：第二区：24-60mm采用我公司现有的5M、6mm、60探头：编号标称频率(MHz)晶片直径(mm)前沿60楔块扩散角*561043-90声束交点深度为2/3*(60-24)+24mm=48mm，故PCS=2*48*tg60=166mm。该探头声束覆盖范围见下图：3、扫查方式的选择：（1）计算单次非平行扫查底面有效宽度：35mm，覆盖检测区域。（2）计算底面检测区域边界处的轴偏离盲区高度值：X2/a2+Z2/b2=1此处：a2=832+602 a=102.4XZX1=30 b=60 则椭圆方程为：X2/102.42+Z2/602=1该方程中代入X1=30，计算：Z1=-57.4则底面检测区域边界处的轴偏离盲区高度值为60-57.4=2.6mm故：若需检出底面自身高度1mm的缺陷，需增加两侧的偏置非平行扫查。A.上区第一对探头的最大可偏置量为（88-20-60）/2=4mm；不能满足偏置量的要求，故进行偏置非平行扫查时需拆掉第一对探头，仅保留第二对探头。B、偏移量可设定为30*1/2=15mm，此时的椭圆方程为(X-15)2/102.42+Z2/602=1，则：计算此时30mm处的底面盲区高度为：60-59.4=0.6mm综合上述，扫查方式为：非平行扫查、两侧各1次偏置非平行扫查（仅下区探头对，偏置量为15mm）。4、横向缺陷检测该容器材料为CF62，为低合金高强钢，具有横向缺陷产生倾向，我公司拟按照JB/T 4730.3中B级检测的规定进行横向缺陷的超声检测，详见作业指导文件*-*-*。或者采用斜向扫查的方式，角度偏置45度，探头配置与上述相同。5、探头配置和扫查方式小结第一次扫查：2对TOFD探头实现分区非平行扫查、2个自发自收爬波探头实现上表面盲区纵向缺陷检测。第二次扫查：2对TOFD探头实现斜向扫查、2个自发自收爬波探头实现上表面盲区横向缺陷检测。第三次扫查：2对TOFD探头实现第二分区非平行扫查（24-60mm），分别偏置15mm。6、扫查面准备：焊缝每侧最小打磨宽度为113mm（1/2PCS(166)+偏置15mm+探头后部区域15mm=113mm），应清除焊接飞溅、铁屑、油垢及其他杂质。检测表面应平整，其表面粗糙度Ra值不低于6.3um，一般应进行打磨。如果焊缝表面有咬边、较大的隆起和凹陷等也应进行适当的修磨，并作圆滑过渡以免影响检测结果的评定。7、耦合剂：水。8、检测温度：20-30。9、其他：（1）表面盲区：采用该探头设置，在我公司专用对比试块（见下图）上实测扫查面盲区高度为5mm。对于该表面盲区，我公司拟采用爬波检测补充，详见作业指导文件*-*-*。七、检测设置和校准1、测量探头前沿、校准超声波在探头楔块中传播的时间。连接仪器与探头，选择合适模式，测量探头前沿、校准超声波在探头楔块中传播的时间。2、安装探头及仪器初调：将探头按设定的PCS间距固定在扫查装置上，安装位置传感器，连接它们与仪器间的线缆并开机。选择A扫描的RF波形和TOFD显示模式等。3、采用对比试块进行设置：（1）设置第一通道设置脉冲宽度、信号平均化处理次数、探头激发电压、扫查增量等，采用对比试块，使A扫描时间窗口的起始位置为直通波到达接收探头前0.5us，时间窗口内试块中深度为20mm的侧孔可见；然后设置灵敏度，将较弱的衍射信号波幅设置为满屏高的80%；再校准深度，使试块中的侧孔实际深度与显示对应；然后再设置A扫描时间窗口，使其终止位置为24mm。（2）设置第二通道设置脉冲宽度、信号平均化处理次数、探头激发电压、扫查增量等，采用对比试块，使A扫描时间窗口的内试块中深度为20mm的侧孔可见，终止位置为底面反射波到达接收探头后0.5us；再设置灵敏度，将较弱的衍射信号波幅设置为满屏高的80%；校准深度，使试块中的侧孔实际深度及底面与显示对应；然后再设置A扫描时间窗口，使其起始位置为18mm（向上覆盖25%，即起始深度为24-24*1/4=18mm）。4、校准位置传感器：选择编码器驱动模式、设定传感器编码型号，移动300mm，比较检测设备所显示的位移与实际位移之差值，其误差应小于3mm；5、试块上扫查在试块上进行扫查，观察TOFD图像，优化和调整设置。6、保存设置文件。7、在被检工件上扫查在被检工件上进行扫查，根据直通波的变化量给予各通道适当的耦合补偿并观察TOFD图像。八、检测工艺验证：按本工艺将设置好的TOFD设备对模拟试块进行TOFD检测，结果应确保能够清楚的显示和测量模拟试块中的模拟缺陷，且所测量的模拟缺陷尺寸应尽量接近其实际尺寸。发现任何问题，应优化本检测工艺。九、实际工件检测1、将设置好的扫查架置于焊缝之上，检查A扫描时间窗口和灵敏度是否变化；2、每次扫查1米，第二段扫查时重叠20mm。3、检测过程中密切注意波幅变化状况以及是否有数据丢失现象。4、数据保存。5、按规定进行系统复核。十、数据分析和解释1、判断数据有效性：（1）采集的数据量满足所检测焊缝长度的要求；（2）数据丢失量不得超过整个扫查的5%，且不允许相邻数据连续丢失；（3）信号波幅改变量满足要求。2、判断是否存在相关显示，对非相关显示应记录其位置。3、对相关显示进行分类：表面开口型缺陷显示、埋藏型缺陷显示和难以分类的显示。4、相关显示的测量：对于相关显示，至少应测定缺陷在X轴的位置、缺陷长度、缺陷深度以及缺陷自身高度，发现超标缺陷时应测定缺陷在Y轴的位置。（1）缺陷在X轴的位置及缺陷长度测定使用拟合弧形光标法确定缺陷沿X轴的端点位置：1）对于点状显示，可采用拟合弧形光标与相关显示重合时所代表的X轴数值；2）对于其他显示，应分别测定其左右端点位置。可采用拟合弧形光标与相关显示端点重合时所代表的X轴数值。缺陷长度根据缺陷左、右端点在X轴位置计算而得，见图8、图9中。（2）缺陷深度测定对于表面开口型缺陷显示：a）扫查面开口型：其下端点与扫查面间的距离为缺陷深度。b）底面开口型：其上端点与扫查面间的距离为缺陷深度；c）穿透型：缺陷深度为工件厚度。对于埋藏型缺陷显示：a）点状显示：采用拟合弧形光标与相关显示重合时所代表的Z轴数值为缺陷深度；b）线状显示和条状显示：其上端点与扫查面间的距离为缺陷深度。（3）缺陷自身高度测定对于表面开口型缺陷显示，缺陷自身高度为表面与缺陷上（或下）端点间最大距离，见图8中h；若为穿透型，缺陷自身高度为工件厚度。对于埋藏型条状缺陷显示，缺陷自身高度见图9中h。h：表面缺陷自身高度；：表面缺陷长度；t：工件厚度图8 表面开口型缺陷尺寸h：埋藏缺陷自身高度；l：埋藏缺陷长度；t：工件厚度图9 埋藏型缺陷尺寸（4）缺陷在Y轴位置的测定发现超标缺陷时，采用脉冲反射法确定其Y轴位置。十一、其他补充检测1、扫查面、底面按照JB/T4730.4标准进行100%磁粉检测和处理；2、对于发现的内部难以判断的可疑部位按照JB/T4730.3进行超声检测和处理。十二、缺陷评定与质量分级1、分析相关显示的缺陷性质，如可判断缺陷类型为危害性表面开口缺陷或裂