浙江至德鋼業(yè)有限公司通過(guò)在發(fā)電廠的在役超聲波檢測(cè)的經(jīng)驗(yàn)積累，并根據(jù)對(duì)比試驗(yàn)，總結(jié)出一些非全焊透小口徑不銹鋼管座角焊縫超聲波檢測(cè)的方法。

一、小口徑不銹鋼管座角焊縫超聲波檢測(cè)的技術(shù)要求

  在焊縫產(chǎn)生的各種缺陷中，面積型缺陷的應(yīng)力集中程度要遠(yuǎn)大于體積型缺陷。因此要首先將裂紋、未焊透、未熔合等危險(xiǎn)性的面積型缺陷檢出并及時(shí)消除。這些面積型缺陷利用超聲波探傷時(shí)靈敏度比較高。角焊縫超聲波探傷技術(shù)的要求是所采用的工藝能使超聲波主聲束掃查到整個(gè)管座角焊縫截面，并能明顯區(qū)分缺陷波與結(jié)構(gòu)波，同時(shí)要求操作簡(jiǎn)便，易于現(xiàn)場(chǎng)使用。

二、小口徑不銹鋼管座角焊縫超聲波檢測(cè)探頭的選用分析

 單純采用小口徑不銹鋼管斜探頭從接管座一側(cè)對(duì)角焊縫進(jìn)行檢測(cè)，存在部分漏檢區(qū)；單純采用普通斜探頭從集箱一側(cè)對(duì)角焊縫進(jìn)行檢測(cè)也無(wú)法實(shí)現(xiàn)。在本次試驗(yàn)中，選用小角度縱波探頭和小徑管橫波斜探頭對(duì)小徑接管座角焊縫進(jìn)行綜合檢測(cè)。

 由于受到集箱結(jié)構(gòu)影響，超聲波檢測(cè)只能在管座側(cè)以接管為檢驗(yàn)面進(jìn)行單側(cè)掃查，依據(jù)DL/T820-2002《管道焊接接頭超聲波檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，管壁厚度為8~14mm，推薦折射角為63°~70°（對(duì)應(yīng)的K值分別為2和2.7），選取實(shí)測(cè)K值為2.7，晶片尺寸準(zhǔn)6mm，頻率5MHz，探頭前沿為5mm的斜探頭進(jìn)行檢測(cè)。儀器選擇以色列生產(chǎn)的ISONIC2008，由于該儀器具有B掃描功能，對(duì)于顯示缺陷能夠進(jìn)行B掃描成像分析，便于缺陷記錄和分析，選用甘油為耦合劑，在小直徑管焊接接頭超聲波檢驗(yàn)專用試塊DL-1上制作準(zhǔn)1mm孔的DAC曲線。

三、對(duì)比試塊的設(shè)計(jì)制作

 1. 小角度縱波對(duì)比試塊的制作要求和設(shè)計(jì)指標(biāo)

  分別選取一定曲面、壁厚的材料模擬集箱管材，并在軸向及周向管座開(kāi)孔部位制作1mm和2mm深的切割槽模擬缺陷，在對(duì)比試塊中間不同深度做1mm×6mm橫孔進(jìn)行靈敏度比較試驗(yàn)。

 2. 小口徑不銹鋼管與橫波斜探頭對(duì)比試塊制作要求和設(shè)計(jì)指標(biāo)

 用對(duì)比試塊的切割槽模擬不同深度的未焊透缺陷。該試塊分別切有1mm、1.6mm、2mm、3mm、4mm、6mm、8mm深的水平線切割槽，用以模擬管座。側(cè)未焊透缺陷；在1.6mm線切割槽后集箱側(cè)焊縫熔合線位置分別切有1mm、2mm、3mm、4mm、6mm深的切割槽，模擬不同深度集箱側(cè)坡口未熔合缺陷。

四、檢測(cè)驗(yàn)證

 某電廠燃煤鍋爐，機(jī)組累計(jì)運(yùn)行時(shí)間10萬(wàn)小時(shí)以上。為了解鍋爐集箱管座角焊縫運(yùn)行情況，檢修期間，對(duì)水冷壁、低溫再熱器、省煤器、末級(jí)再熱器的集箱管座角焊縫進(jìn)行超聲波檢測(cè)，以51×7的小徑管座角焊縫檢測(cè)為例：小口徑管座角焊縫規(guī)格：小口徑管規(guī)格為51×7mm，管座角焊縫寬度為11mm，焊縫高度為8mm，集箱坡口深度為7mm。

 1. 儀器、探頭

 選用數(shù)字式A型脈沖反射式超聲探傷儀，探頭頻率為5MHz，探頭前沿長(zhǎng)度為5mm，晶片尺寸為6mm×6mm，折射角度選為56.3°的K1.5的橫波斜探頭。

 2. DAC曲線的制作

 利用DL-1小口徑不銹鋼管專用超聲波檢測(cè)試塊上深度為8mm、15mm、20mm、25mm的1mm的長(zhǎng)橫孔來(lái)制作DAC曲線。由于非全焊透小口徑管座角焊縫的結(jié)構(gòu)特殊，小口徑不銹鋼管有一部分插入集箱本體，定量和判廢靈敏度的要求可適當(dāng)降低。

 3. 反射信號(hào)的分析

 檢測(cè)工作中，必須區(qū)分出焊縫的根部反射信號(hào)和缺陷反射信號(hào)。根據(jù)焊縫的結(jié)構(gòu)尺寸、探頭的位置、示波屏上探頭入射點(diǎn)到反射信號(hào)的水平距離、反射信號(hào)的深度，綜合判定該信號(hào)是否為焊縫根部反射信號(hào)或缺陷反射信號(hào)。根部反射信號(hào)的判定：先使探頭靠近焊縫，再向后拖動(dòng)探頭，示波屏上如果出現(xiàn)反射信號(hào)顯示，先根據(jù)反射信號(hào)的水平距離顯示，依據(jù)焊縫的尺寸，在工件上通過(guò)實(shí)際測(cè)量，判斷是否在根部位置；然后根據(jù)反射信號(hào)的深度，依據(jù)工件的厚度，判斷是否在根部位置，如果反射信號(hào)的水平距離、深度顯示都在焊縫根部位置，則可判定該信號(hào)為根部反射信號(hào)顯示。

 缺陷反射信號(hào)的判定：繼續(xù)向后拖動(dòng)探頭，示波屏上根部反射信號(hào)的幅值降低。在根部反射信號(hào)以外如果出現(xiàn)反射信號(hào)顯示，則可初步判定為缺陷信號(hào)顯示。如果該反射信號(hào)的深度顯示大于或等于兩倍工件壁厚，且在焊縫范圍內(nèi)，水平距離顯示經(jīng)實(shí)際測(cè)量也在焊縫范圍內(nèi)，則可判定該反射信號(hào)為缺陷信號(hào)顯示。

 4. 檢測(cè)結(jié)果

 對(duì)缺陷管座經(jīng)過(guò)解剖檢查內(nèi)部均發(fā)現(xiàn)未熔合、夾渣、裂紋等缺陷，解剖結(jié)果與超聲檢驗(yàn)結(jié)果全符合，有效保證了鍋爐的焊接質(zhì)量及機(jī)組的安全運(yùn)行。

 5. 結(jié)論

   a. 角焊縫根部無(wú)余高只可見(jiàn)集箱殼體端角反射波，反射能量高，波形尖銳，根部有余高可見(jiàn)余高反射波與集箱殼體端角反射波，能量低于端角反射波。

   b. 根部未完全焊透的反射波形明顯低于余高反射波形，集箱殼體端角反射波能量基本不變。

   c. 對(duì)于根部完全未焊透結(jié)構(gòu)，集箱殼體端角反射波能量明顯降低，完全未焊透反射能量高于集箱殼體端角反射波能量。

五、結(jié)語(yǔ)

  綜上，對(duì)非全焊透小口徑不銹鋼管座角焊縫的超聲波檢測(cè)，采用小晶片、短前沿、小折射角度的超聲波橫波斜探頭進(jìn)行檢測(cè)，可以有效的檢測(cè)出管座角焊縫內(nèi)部缺陷，達(dá)到檢測(cè)的目的，為目前非全焊透小口徑管座角焊縫內(nèi)部缺陷檢測(cè)的有效方法。