本發(fā)明涉及一種壓力容器凸形封頭分層缺陷的檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

分層缺陷是鋼板在軋制過程中形成的一種先天性缺陷，該缺陷是造成壓力容器鋼板鼓包、裂紋等危險(xiǎn)性故障的基礎(chǔ)因素。

在壓力容器檢驗(yàn)檢測(cè)中，檢驗(yàn)員對(duì)壓力容器的筒體和封頭的測(cè)厚只能點(diǎn)對(duì)點(diǎn)繪制坐標(biāo)來測(cè)定分層缺陷是否存在，工作效率低，不能快速測(cè)定和直觀掌握分層缺陷與檢測(cè)面積的分布情況，特別是對(duì)于壓力容器凸形封頭的弧形部分。通常凸形封頭采用三塊鋼板焊接成弧形面設(shè)置于壓力容器筒體底部，而測(cè)厚時(shí)所使用的超聲波測(cè)厚儀的頻率較高(5MHz)，波長(zhǎng)較短，靈敏度高，只要材料內(nèi)存在較小尺寸(約大于λ/2＝0.59mm)的界面，就會(huì)被測(cè)厚儀發(fā)現(xiàn)，也就是說在鋼板母材內(nèi)較小尺寸的夾雜物界面或小分層界面，都可能使測(cè)厚儀的顯示讀數(shù)與鋼板母材的實(shí)際厚度相差很大；因此實(shí)際測(cè)厚時(shí)，遇到這種情況，通常另外再要使用常規(guī)的超聲波探傷儀用直探頭對(duì)測(cè)厚儀發(fā)現(xiàn)的“分層缺陷”處進(jìn)行掃查確診，由超聲檢測(cè)人員通過波形分析并依靠經(jīng)驗(yàn)才能判定是否真正存在分層缺陷，所以現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)對(duì)于凸形封頭的分層檢測(cè)，用上述檢測(cè)方法不直觀、不快捷，降低了檢測(cè)效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種壓力容器凸形封頭分層缺陷的檢測(cè)方法，本方法克服了傳統(tǒng)凸形封頭分層缺陷檢測(cè)的缺陷，利用超聲C掃描檢測(cè)手段,有效提高分層缺陷檢測(cè)靈敏度以及缺陷定位、定量的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)凸形封頭分層缺陷的直觀、快速判定，滿足生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)需求。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明壓力容器凸形封頭分層缺陷的檢測(cè)方法包括如下步驟：

步驟一、清潔凸形封頭表面，確保凸形封頭表面為金屬原面或均勻的油漆層；

步驟二、選擇凸形封頭變形量最大的折邊弧形部分為檢測(cè)區(qū)域，該檢測(cè)區(qū)域設(shè)置于凸形封頭焊縫以下沿徑向的一個(gè)環(huán)形帶外壁，并將這個(gè)環(huán)形帶等分為20個(gè)小塊的測(cè)試塊；

步驟三、采用超聲C掃描測(cè)試儀以凸形封頭的拼接焊縫為起點(diǎn)沿逆時(shí)針方向，手持探頭緩慢移動(dòng)對(duì)各測(cè)試塊依次進(jìn)行檢測(cè)掃查，并且保存各檢測(cè)塊的檢測(cè)圖像；

步驟四、由超聲C掃描測(cè)試儀系統(tǒng)得到各測(cè)試塊的測(cè)試數(shù)據(jù)：

t_平＝(t₁×S₁/S_總)+(t₂×S₂/S_總)+...(t_n×S_n/S_總)

P＝【(t₁-t_平)²×S₁/S_總+(t₂-t_平)²×S₂/S_總+...(t_n-t_平)²×S_n/S_總】^1/2

以及壁厚分布百分比BFB值，

其中：t_平為各測(cè)試塊的加權(quán)平均壁厚，t₁、t₂...t_n分別為探頭在各檢測(cè)塊上各檢測(cè)點(diǎn)的壁厚，S₁、S₂...S_n分別為探頭在各檢測(cè)塊上各檢測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)面積，S_總為各測(cè)試塊的面積，P為各測(cè)試塊壁厚的標(biāo)準(zhǔn)偏差值；

步驟五、設(shè)定凸形封頭壁厚分布的范圍門檻閾值FW，F(xiàn)W分為三檔，分別為FW₁、FW₂、FW₃，表明分層沿凸形封頭壁厚分布情況，

FW₁<(t_g+2h)×40％

(t_g+2h)×40％≤FW₂<(t_g+2h)×80％

(t_g+2h)×40％≤FW₃<(t_g+2h)×80％

其中：t_g為凸形封頭的公稱壁厚，h為凸形封頭的焊縫余高；

步驟六、在范圍門檻閾值FW₃內(nèi)，當(dāng)BFB＜45％時(shí)，表明該測(cè)試塊片狀分層嚴(yán)重；當(dāng)45％≤BFB≤90％，并且P/t_g<20％時(shí)，表明該測(cè)試塊出現(xiàn)分散分層；當(dāng)45％≤BFB≤90％，并且P/t_g＞20％時(shí)，表明該測(cè)試塊出現(xiàn)片狀分層；當(dāng)BFB＞90％時(shí)，表明該測(cè)試塊無分層；

步驟七，判斷各測(cè)試塊的加權(quán)平均壁厚t_平落入FW₁、FW₂或FW₃的范圍內(nèi)，得到分層缺陷位于凸形封頭壁厚的部位。

進(jìn)一步，所述超聲C掃描測(cè)試儀的探頭為直徑10mm的5MHz雙晶直探頭，掃查精度為周向5mm、徑向1mm，探頭靈敏度為80％B₁-14dB，探頭采用油耦合。

進(jìn)一步，超聲C掃描測(cè)試儀掃查凸形封頭的環(huán)境溫度為5～40℃、環(huán)境相對(duì)濕度小于95％。

進(jìn)一步，超聲C掃描測(cè)試儀的探頭在測(cè)試塊上移動(dòng)的速度小于150mm/s。

由于本發(fā)明壓力容器凸形封頭分層缺陷的檢測(cè)方法采用了上述技術(shù)方案，即本方法首先清潔凸形封頭表面，選擇凸形封頭變形量最大的折邊弧形部分為檢測(cè)區(qū)域，并將檢測(cè)區(qū)域等分為多個(gè)測(cè)試塊；采用超聲C掃描測(cè)試儀對(duì)各測(cè)試塊依次進(jìn)行檢測(cè)掃查，并且保存各檢測(cè)塊的檢測(cè)圖像；由超聲C掃描測(cè)試儀系統(tǒng)得到各測(cè)試塊的加權(quán)平均壁厚、壁厚的標(biāo)準(zhǔn)偏差值以及壁厚分布百分比，并且設(shè)定凸形封頭壁厚分布的范圍門檻閾值FW；以壁厚分布百分比以及壁厚的標(biāo)準(zhǔn)偏差值與公稱壁厚的比值為判據(jù)，判斷凸形封頭的分層缺陷，以加權(quán)平均壁厚落入范圍門檻閾值FW的某檔，判斷分層缺陷位于凸形封頭壁厚的部位。本方法克服了傳統(tǒng)凸形封頭分層缺陷檢測(cè)的缺陷，利用超聲C掃描檢測(cè)手段,有效提高分層缺陷檢測(cè)靈敏度以及缺陷定位、定量的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)凸形封頭分層缺陷的直觀、快速判定，滿足生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)需求。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

圖1為具有凸形封頭的壓力容器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本凸形封頭平面示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例如圖1和圖所示，本發(fā)明壓力容器凸形封頭分層缺陷的檢測(cè)方法包括如下步驟：

步驟一、清潔凸形封頭1表面，確保凸形封頭1表面為金屬原面或均勻的油漆層；

步驟二、選擇凸形封頭1變形量最大的折邊弧形部分11為檢測(cè)區(qū)域，該檢測(cè)區(qū)域設(shè)置于凸形封頭1焊縫12以下沿徑向的一個(gè)環(huán)形帶13外壁，并將這個(gè)環(huán)形帶13等分為20個(gè)小塊的測(cè)試塊14；

步驟三、采用超聲C掃描測(cè)試儀以凸形封頭1的拼接焊縫12為起點(diǎn)沿逆時(shí)針方向，手持探頭緩慢移動(dòng)對(duì)各測(cè)試塊14依次進(jìn)行檢測(cè)掃查，并且保存各檢測(cè)塊14的檢測(cè)圖像；

步驟四、由超聲C掃描測(cè)試儀系統(tǒng)得到各測(cè)試塊14的測(cè)試數(shù)據(jù)：

t_平＝(t₁×S₁/S_總)+(t₂×S₂/S_總)+...(t_n×S_n/S_總)

P＝【(t₁-t_平)²×S₁/S_總+(t₂-t_平)²×S₂/S_總+...(t_n-t_平)²×S_n/S_總】^1/2

以及壁厚分布百分比BFB值，

其中：t_平為各測(cè)試塊的加權(quán)平均壁厚，t₁、t₂...t_n分別為探頭在各檢測(cè)塊上各檢測(cè)點(diǎn)的壁厚，S₁、S₂...S_n分別為探頭在各檢測(cè)塊上各檢測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)面積，S_總為各測(cè)試塊的面積，P為各測(cè)試塊壁厚的標(biāo)準(zhǔn)偏差值；

步驟五、設(shè)定凸形封頭1壁厚分布的范圍門檻閾值FW，F(xiàn)W分為三檔，分別為FW₁、FW₂、FW₃，表明分層沿凸形封頭1壁厚分布情況，

FW₁<(t_g+2h)×40％

(t_g+2h)×40％≤FW₂<(t_g+2h)×80％

(t_g+2h)×40％≤FW₃<(t_g+2h)×80％

其中：t_g為凸形封頭的公稱壁厚，h為凸形封頭的焊縫余高；

步驟六、在范圍門檻閾值FW₃內(nèi)，當(dāng)BFB＜45％時(shí)，表明該測(cè)試塊片狀分層嚴(yán)重；當(dāng)45％≤BFB≤90％，并且P/t_g<20％時(shí)，表明該測(cè)試塊出現(xiàn)分散分層；當(dāng)45％≤BFB≤90％，并且P/t_g＞20％時(shí)，表明該測(cè)試塊出現(xiàn)片狀分層；當(dāng)BFB＞90％時(shí)，表明該測(cè)試塊無分層；

步驟七，判斷各測(cè)試塊的加權(quán)平均壁厚t_平落入FW₁、FW₂或FW₃的范圍內(nèi)，得到分層缺陷位于凸形封頭1壁厚的部位。

優(yōu)選的，所述超聲C掃描測(cè)試儀的探頭為直徑10mm的5MHz雙晶直探頭，掃查精度為周向5mm、徑向1mm，探頭靈敏度為80％B₁-14dB，探頭采用油耦合。其中B₁為在探頭掃查時(shí)的第一次底波高度。

優(yōu)選的，超聲C掃描測(cè)試儀掃查凸形封頭的環(huán)境溫度為5～40℃、環(huán)境相對(duì)濕度小于95％。

優(yōu)選的，超聲C掃描測(cè)試儀的探頭在測(cè)試塊上移動(dòng)的速度小于150mm/s。

在寶鋼一臺(tái)規(guī)格為Ф2500×18×4500的儲(chǔ)氣罐容器的檢驗(yàn)檢測(cè)中，檢驗(yàn)員用測(cè)厚儀測(cè)厚時(shí)發(fā)現(xiàn)該壓力容器下部凸形封頭有不同程度的減薄現(xiàn)象，為了分清區(qū)別是腐蝕還是分層或者非金屬夾雜缺陷，更好地了解整個(gè)凸形封頭的壁厚減薄情況，采用本方法對(duì)該壓力容器的凸形封頭進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)凸形封頭劃分檢測(cè)區(qū)域后采用超聲C掃描測(cè)試儀進(jìn)行檢測(cè)。

摘選第一測(cè)試塊的測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示：

其中，凸形封頭的焊縫余高取1mm，由表1中數(shù)據(jù)可得到，在FW₃范圍內(nèi)，BFB值在45％與90％之間，并且P/t_g＜20％，表明屬于分散分層；另外t_平落入FW₂范圍內(nèi)，表明分層出現(xiàn)在外壁向內(nèi)8～16mm之間。

另外摘錄部分測(cè)試塊的測(cè)試數(shù)據(jù)匯總分析如表2所示：

摘選表2中3#測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)報(bào)告頁如表3所示，其中判定過程說明：在3#測(cè)點(diǎn)的掃查范圍內(nèi)，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，依據(jù)判據(jù)BFB(FW₃)＝14.09％<45％，并且P/t_g＝27.6％>20％，能夠很快準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的大面積片狀分層，分層厚度大部分集中在凸形封頭近外壁8毫米內(nèi)，即t_平＝6.238落入FW₁的范圍內(nèi)。

超聲C掃描是一種利用超聲波的聲學(xué)特性，通過計(jì)算機(jī)集成化系統(tǒng)對(duì)超聲信號(hào)進(jìn)行一系列的處理分析，獲得缺陷在不同深度層面上的二維聲學(xué)圖象的一種先進(jìn)的檢測(cè)方法。通過檢測(cè)的圖象可以直觀地看到在一定深度層面上缺陷的形狀、位置、分布及取向。根據(jù)所選擇的掃描參數(shù)可以得到缺陷在層面各個(gè)方向上的尺寸及分布范圍等。然后利用計(jì)算機(jī)圖象處理技術(shù)或幾何作圖法將不同深度層面上的C掃描圖象進(jìn)行疊加，便可以得到被檢體的三維聲學(xué)圖象，從而可以得到缺陷的立體圖象、三維尺寸和空間分布，適合于檢測(cè)在役金屬材料的腐蝕缺陷和鋼板缺欠，如分層、夾雜等。因而，本方法借助超聲C掃描檢測(cè)手段，輔以相應(yīng)的判據(jù)可以直觀、快速判定壓力容器凸形封頭的分層缺陷，提高檢測(cè)效率及精度，滿足生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)于凸形封頭的檢測(cè)需求。