一種焊縫超聲波探傷方法
【專利摘要】一種焊縫超聲波探傷方法，其特征在于，在TOFD檢測設(shè)備上開辟另外兩個(gè)檢測通道，在TOFD掃描的同時(shí)對焊縫進(jìn)行上部爬波探頭掃描，下部進(jìn)行橫波探頭掃描，三種檢測同時(shí)進(jìn)行。充分利用UT檢測與TOFD檢測的各自優(yōu)點(diǎn)，一次掃描可全方位對整個(gè)焊縫進(jìn)行檢測。檢測效率高，準(zhǔn)確性高。
【專利說明】一種焊縫超聲波探傷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電站鍋爐高合金鋼管道焊縫超聲波檢測，其他特殊材料超聲波探傷也可參照使用。
【背景技術(shù)】
[0002]電力生產(chǎn)，安全高于一切。在火力電站中存在數(shù)目眾多的高溫高壓管道，其危險(xiǎn)性是眾所周知的。而管道中存在的數(shù)目眾多焊縫又是管道安全的最薄弱環(huán)節(jié)。因此，在電站安裝階段做好焊接檢測責(zé)任重大。
[0003]國外研究機(jī)構(gòu)的對各種檢測方法缺陷檢出率的試驗(yàn)得出的評價(jià)是:手工UT，50-70 %;T0FD，70-90%;機(jī)械掃查UT+T0FD，80-95 %。射線檢測75%。但由于手工UT受人為因素影響，在多數(shù)重要管道及ASME使用地區(qū)已嚴(yán)格限制使用。機(jī)械掃描UT+T0FD受結(jié)構(gòu)原因又不適應(yīng)于現(xiàn)場管道檢測。剩余的射線檢測及TOFD檢測又存在明顯局限:
[0004]1、射線探傷局限
[0005]A、射線檢測因其放射危害性受到國家政策的嚴(yán)格控制，現(xiàn)場只能單工種工作，降低了檢測工作效率，阻礙了整個(gè)工程進(jìn)度。
[0006]B、射線檢測穿透力有限，對于壁厚大于45mm的管道焊縫如果采用射線探傷，必須在焊縫邊側(cè)開設(shè)探傷孔。探傷孔的開設(shè)不僅對焊縫造成薄弱環(huán)節(jié)，而且對焊接和熱處理都增加相當(dāng)大的工作量。因此許多管道不允許開設(shè)探傷孔。在此情況下探傷需求時(shí)間成倍增力口。單只40mm中口徑焊縫探傷時(shí)間至少需要2個(gè)小時(shí)以上。
[0007]C、探傷準(zhǔn)確率不高隨檢測尺寸的增加，射線探傷清晰度、靈敏度急劇下降。特別是射線只能得到缺陷的俯視圖信息，對于判斷缺陷危害性程度的重要指標(biāo)厚度方向的長度，射線是很困難的。
[0008]2、TOFD探傷局限
[0009]在焊縫根部和上表面存在盲區(qū)。而該盲區(qū)范圍正是弧坑裂紋和根部未焊透等危害性缺陷高發(fā)部位。如不進(jìn)行其他方法進(jìn)行輔助探傷。安全隱患較大。
[0010]鑒于以上2種檢測方法的局限性。迫切需要一種新的檢測工藝。為此根據(jù)現(xiàn)場焊縫常見缺陷及檢測工作最不易發(fā)現(xiàn)的危害缺陷制作模擬試塊。通過進(jìn)行多種檢測方法結(jié)進(jìn)行檢測.通過對比表明UT+T0FD檢測為最佳檢測方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明就是在TOFD檢測的同時(shí)，在TOFD檢測設(shè)備上開辟另外兩個(gè)檢測通道。在TOFD掃描的同時(shí)對焊縫進(jìn)行上部爬波探頭掃描，下部進(jìn)行橫波探頭掃描。三種檢測同時(shí)進(jìn)行。該技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn):
[0012]1、檢測效率高。一次掃查可覆蓋整個(gè)焊縫，檢測簡便快捷，最常用的非平行掃查只需一人即可以操作，探頭只需沿焊縫兩側(cè)移動(dòng)即可，不需做鋸齒掃查，檢測效率高。
[0013]2、數(shù)據(jù)可全面記錄。檢測過程中所有檢測數(shù)據(jù)均實(shí)時(shí)記錄，并可用電腦處理，記錄數(shù)據(jù)可用于遠(yuǎn)程判讀及結(jié)果追溯。
[0014]3、檢測無盲區(qū)。在檢測過程中利用TOFD技術(shù)掃描焊縫中部。橫波斜探頭掃描焊縫根部。爬波探頭掃描焊縫表面。避免檢測盲區(qū)的出現(xiàn)。確保檢測準(zhǔn)確率。
【具體實(shí)施方式】
[0015]1、資料審查準(zhǔn)備
[0016]在實(shí)施檢測之前，應(yīng)更多地了解工件情況、焊縫情況、以及欲檢出缺陷情況等信息，這將有利于設(shè)計(jì)更好的檢測方案。這些信息包括:對在制工件，應(yīng)了解設(shè)計(jì)制造規(guī)范，檢驗(yàn)檢測項(xiàng)目方法、制造工藝、裝備、環(huán)境條件；對在用設(shè)備，還應(yīng)了解運(yùn)行條件、故障情況和上次檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的問題等；應(yīng)了解材料的焊接性、焊縫結(jié)構(gòu)形式、焊接方法、焊接時(shí)的現(xiàn)場條件以及需要檢出的缺陷類型等。
[0017]2、被檢測工件準(zhǔn)備
[0018]檢查焊縫外觀，余高寬度與高度，兩邊的母材的厚度是否一致等。掃查面一側(cè)余高過寬可能影響PCS設(shè)置；底部焊縫過寬導(dǎo)致下表面檢測盲區(qū)增大；不等厚連接焊縫可能引起多個(gè)底面波；檢查掃查面情況是否平整，寬度是否滿足掃查器放置。清除表面的焊接飛濺、鐵屑、油垢及其他雜質(zhì)。檢查粗糙度是否影響耦合，一般要求機(jī)加工表面Ra不超過
6.3 μ m,噴丸表而Ra不超過12.5 μ m ;確定和標(biāo)記檢測區(qū)域,畫出焊縫中心線和檢測區(qū)域?qū)挾?；要求去除余高的焊縫，應(yīng)將余高打磨到與鄰近母材平齊；保留余高的焊縫，如果焊縫表面有咬邊、較大的隆起和凹陷等也應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男弈?，并作圓滑過渡以免影響檢測結(jié)果的評定；如有必要，可以對焊縫兩邊的母材進(jìn)行是否有分層和撕裂的檢查，這有助于解釋D /B掃描中帶狀信號。
[0019]3、選擇超聲探頭
[0020]正確選擇探頭種類和頻率。所選擇的探頭應(yīng)是短脈沖的，直通波與底面反射波的脈沖長度不超過兩個(gè)周期。保證時(shí)間分辨力的頻率選擇要求是:直通波和底波信號的時(shí)間窗口至少達(dá)到20個(gè)信號周期；為保證信噪比，對衰減大的粗晶材料可適當(dāng)降低頻率；頻率的選擇還應(yīng)與晶片直徑和波束擴(kuò)散綜合考慮。正確選擇探頭角度和晶片尺寸，通過人工計(jì)算或者使用相關(guān)軟件繪出波束的擴(kuò)展和合成的檢驗(yàn)覆蓋區(qū)域。對于非平行掃查一般需要選用小尺寸的探頭以便獲得大的覆蓋區(qū)域，大尺寸的探頭雖然可以提供更高的能量但是波束覆蓋范圍小。
[0021]4、探頭參數(shù)的測定
[0022]測定探頭入射點(diǎn)、前沿和超聲波在探頭楔塊中傳播的時(shí)間。測定方法為將兩探頭直接接觸，在儀器中找出其最高波的位置，兩探頭接觸的中間點(diǎn)即為探頭入射點(diǎn)，重疊的一半距離即為前沿，由A掃信號可讀出超聲波在探頭楔塊中傳播的時(shí)間
[0023]5、設(shè)置探頭間距(PCS)
[0024]使用2 / 3T準(zhǔn)則或其他適當(dāng)?shù)倪x擇來確定所使用探頭的中心距。將探頭安裝在掃查架上，確認(rèn)PCS與焊縫的余高寬度以及掃查面能相適應(yīng)。
[0025]6、選擇TOFD探頭組數(shù)和必要的掃查次數(shù)
[0026]根據(jù)規(guī)程要求確定使用幾組探頭和進(jìn)行幾次掃查，以保證覆蓋所檢測焊縫的深度和寬度范圍。如果需要使用一組以上TOFD探頭，應(yīng)按照以上3、4步驟進(jìn)行多次選擇。應(yīng)對每一組探頭按照各自檢測的區(qū)域進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，包括探頭的頻率、晶片尺寸和中心距等。
[0027]7、選擇A掃描采集參數(shù)
[0028]選擇數(shù)字化頻率，應(yīng)與時(shí)間測量精度要求相一致，以獲得足夠的波幅分辨能力。數(shù)字化頻率通常為探頭標(biāo)稱頻率的5倍；選擇濾波設(shè)置，以獲得最好的信噪比。最小帶寬應(yīng)為
0.5到2倍的探頭標(biāo)稱頻率；選擇激發(fā)脈沖寬度設(shè)置，以獲得最短的信號和最大的深度分辨力；設(shè)置信號平均值至最低要求，以獲得一個(gè)合理的信噪比；設(shè)定脈沖重復(fù)頻率，要求與數(shù)據(jù)米集速度相稱。
[0029]8、設(shè)置時(shí)間窗口
[0030]如果在深度方向是一次掃查，時(shí)間窗可根據(jù)直通波或波型轉(zhuǎn)換底波設(shè)置。窗口的起始位置應(yīng)設(shè)置在直通波到達(dá)接收探頭前，窗口寬度應(yīng)設(shè)置在工件底面的一次波型轉(zhuǎn)換波后，以便觀察底面反射縱波信號之后是否有信號顯示。有些近表面缺陷，其縱波信號出現(xiàn)在直通波附近，因而難以觀察到。但這些缺陷同時(shí)會(huì)產(chǎn)生以橫波形式傳播的的信號，因?yàn)槎鴻M波聲速大約是縱波的一半，這些信號出現(xiàn)在底面反射縱波信號之后，觀察這些信號對發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證某些缺陷是有用處的。如果在深度方向進(jìn)行分區(qū)掃查，有些分區(qū)沒有直通波和底波，對這些掃查區(qū)就必須通過計(jì)算設(shè)置時(shí)間窗口，并在對比試塊上校核。
【權(quán)利要求】
1.一種焊縫超聲波探傷方法，其特征在于，在TOFD檢測設(shè)備上開辟另外兩個(gè)檢測通道，在TOFD掃描的同時(shí)對焊縫進(jìn)行上部爬波探頭掃描，下部進(jìn)行橫波探頭掃描，三種檢測同時(shí)進(jìn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊縫超聲波探傷方法，其特征在于，所選探頭應(yīng)是短脈沖的，直通波與底面反射波的脈沖長度不超過兩個(gè)周期。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焊縫超聲波探傷方法，其特征在于，所述直通波和底波信號的時(shí)間窗口至少達(dá)到20個(gè)信號周期。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焊縫超聲波探傷方法，其特征在于，將兩探頭直接接觸，在儀器中找出其最高波的位置，兩探頭接觸的中間點(diǎn)即為探頭入射點(diǎn)，重疊的一半距離即為前沿，由A掃信號可讀出超聲波在探頭楔塊中傳播的時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焊縫超聲波探傷方法，其特征在于，使用2/ 3T準(zhǔn)則或其他適當(dāng)?shù)倪x擇來確定所使用探頭的中心距。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的焊縫超聲波探傷方法，其特征在于，所述A掃描特征參數(shù)選擇與時(shí)間測量精度要求相一致的數(shù)字化頻率，通常為探頭標(biāo)稱頻率的5倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的焊縫超聲波探傷方法，其特征在于，所述時(shí)間窗口的起始位置應(yīng)設(shè)置在直通波到達(dá)接收探頭前，窗口寬度應(yīng)設(shè)置在工件底面的一次波型轉(zhuǎn)換波后。
【文檔編號】G01N29/04GK103926314SQ201410045564
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】劉向東, 王立新 申請人:山東電力建設(shè)第三工程公司