CN101236180A - 超薄壁吹灰器外套管焊缝超声检测方法 - Google Patents

Abstract

一种现行超声检测标准中未做出规定的超薄壁(T＜4mm)吹灰器外套管焊缝超声检测方法，采用对比试块、选择设备，探头选择调整：选用K3.5的探头；选用具有裂纹测高功能的汉威HS－600a数字超声探伤仪，调节扫描比例，对DAC曲线的制作及确定灵敏度。本发明效果是：采用此种超声波方法检测超薄壁吹灰器外套管焊缝可达到灵敏，准确，简便。替代射线检测，测试过程不影响电力生产。提高检测的检出率，减少工件在运行中的安全隐患，保证检验结果，可发现较小的裂纹，保证电力安全生产。

Description

超薄壁吹灰器外套管焊缝超声检测方法

技术领域

本发明属于超声检测方法，特别涉及一种超薄壁(T＜4mm)吹灰器外套管焊缝超声检测方法。

背景技术

电站锅炉长杆吹灰器拉杆外套管是由拉杆外套管和吹灰汽源管组成，每120分钟进行一次旋转吹灰，进行吹灰时，吹灰汽源管开始放出高压气体，外套管会同汽源管由链条传动旋转进入高温炉膛，边旋转边吹灰，吹灰约10分钟后，外套管被旋转拉出炉膛，停止运行。

由于工况的复杂性，在焊口的薄弱部位受到了复杂的交变应力、振动疲劳、热疲劳、剪切力等，使该部位极易产生裂纹而导致断裂，断裂后，由于吹灰汽体和链条传动作用，外套管被顶入前炉膛，坠入炉底，如果断裂的外套管砸伤水冷壁，会造成严重的后果。

为保证电站锅炉长杆吹灰器拉杆外套管正常使用，因此必须进行无损检测，但是现行超声波检测标准要求检测部件规格直径最小达到φ32mm，厚度最薄达到4mm(DL/T820-2002《管道焊接接头超声波检验技术规程》要求)，其他如：《承压设备无损检测》JB/T4730-2005，GB11345-89规格要求均大于φ32×4mm要求。在小于以上规格时，通常无法检测，需改为射线检测。300MW发电锅炉吹灰器拉杆外套管：焊口部分规格材质φ89×3.5/1Cr18Ni9Ti，其中焊口道为φ89×3.5/1Cr18Ni9Ti/φ89×3.5/12Cr1MoV对接，按照现行的超声波检验标准，该部件无法进行超声波检验。由于射线检验必须停止吹灰器的运行，将吹灰器汽源管抽出后方能实施，所以射线检验势必影响电力生产。并且超声检验对内外表面裂纹的敏感性决定了使用超声检测技术的必要性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种超薄壁吹灰器外套管焊缝超声检测方法。达到不影响电力生产的情况下解决电站锅炉长杆吹灰器拉杆外套管检测。

本发明的技术方案是：一种超薄壁吹灰器外套管焊缝超声检测方法，其特征在于：

1、采用对比试块、选择设备，探头：

1.1对比试块：

利用φ89×3.5/1Cr18Ni9Ti管道，制作对比试块，在其上制作人工缺陷为宽0.5mm，深1.0mm的矩形槽，试块表面状态和吹灰器外套管表面状态相同；

1.2探头选择调整：为提高端角反射敏感性和克服壁薄造成的检测难度选用K3.5的探头；

为减少不锈钢焊缝粗大晶粒对入射波的衰减，选择频率为2.5MHz；并采用小径管探头型式，小晶片、短前沿；晶片尺寸6×6mm；前沿距离小于6mm。晶片材料采用锆钛酸铅陶瓷；探头底部曲率半径按照φ89管道制作。

1.3仪器设备选用

选用具有裂纹测高功能的汉威HS-600a数字超声探伤仪，仪器的水平线性满足在100mm声程范围内误差小于等于±0.3％，时实采样频率80MHz。

2、薄壁吹灰器外套管超声参数设定及检验过程

2.1测定仪器、探头的参数

实测探头前沿5mm，折射角74°K3.5，始脉冲宽度2mm，探头分辨力9.6dB。

2.2调节扫描比例

在对比试块上按照水平2∶1调节扫描速度，使反射回波远离始波，又能得到相对较窄的波型；通过计算可知内表面人工缺陷的回波应在面板24.5mm处，外表面人工缺陷则应在面板49mm处；

2.3DAC曲线的制作及确定灵敏度

在对比试块上扫查管道内表面人工模拟裂纹，将波高调至满屏80％高度，读出对应的分贝值为62.6dB，脉冲波形不平滑；对比试块上扫查管道外表面人工模拟裂纹，将波高调至满屏80％高度，读出对应的分贝值为67.5dB，脉冲波形平滑；

以内表面人工缺陷的反射波达到80％所对应的62.6dB，和外表面人工缺陷的反射波达到80％所对应的67.5dB连一直线，绘制DAC曲线；为提高检验的检出率，减少工件在运行中的安全隐患，保证检验结果，发现较小的裂纹，将探伤灵敏度设定为DAC+6dB；

2.4现场检测及判定

现场检测除按照DL/T820-2002要求采用直射法和一次反射法单面双侧检验，矩形扫查方式外，由于焊缝表面修磨与原材平齐，还应该跨过焊缝扫查；判定：当缺陷反射波幅达到或超过DAC+6dB时，判定为不合格。

本发明效果是：

采用此种超声波方法检测超薄壁吹灰器外套管焊缝可达到灵敏，准确，简便。能够替代射线检测，测试过程不影响电力生产。提高检验的检出率，减少工件在运行中的安全隐患，保证检验结果，可发现较小的裂纹，保证电力安全生产。

附图说明

图1是对比试块示意图一

图2是对比试块示意图二

图3是人工缺陷直射波波型

图4是人工缺陷一次反射波波型

图5是解剖管外表面裂纹显示

图6是解剖管内表面裂纹显示

具体实施方式

超薄壁吹灰器外套管焊缝超声波检测方法

1、试块、探头与设备

1.1对比试块的设计：由以上受力及失效原因分析可知，主要的检验目的是检查出在运行过程中出现的裂纹。在超声检验过程中，需要一种模拟裂纹试块来进行缺陷的定量，但对于材质规格为φ89×3.5/1Cr18Ni9Ti的部件，目前尚无此种类型的对比试块。

基于此种情况，我们利用φ89×3.5/1Cr18Ni9Ti管道，设计了如图1所示的对比试块。人工缺陷为宽0.5mm，深1.0mm的矩形槽，试块表面状态和吹灰器外套管表面状态相同。图1：对比试块示意图

1.2探头设计参考端角反射的规律，45°(K1)探头对端角反射有很强的敏感性，60°(K2)的端角反射敏感性最差，随着角度的增大，端角反射敏感性逐渐增强。

因此为了能最大限度的提高对裂纹的敏感性并能得到较适宜的波型，应采用较大角度的探头。当采用电力小径管5PK3 6×6探头对人工缺陷进行探测时，发现杂波较少，屏幕显示清晰。在探头设计时，为增强端角反射的敏感性，选用K3.5的探头(后在实际探伤中，应用K3.5的探头，同样能得到杂波较少的屏幕界面)。

吹灰器连接杆外套管的材质为1Cr18Ni9Ti。虽然管壁较薄，但是为了更进一步减少粗大晶粒对入射波的衰减。确定频率为2.5MHz。并采用小径管探头型式，小晶片、短前沿。晶片尺寸6×6mm；前沿距离小于6mm。晶片材料采用锆钛酸铅陶瓷。探头底部曲率半径按照φ89管道制作。

1.3仪器设备选用

选用具有裂纹测高功能的汉威HS-600a数字超声探伤仪，仪器的水平线性满足在100mm声程范围内误差小于等于±0.3％，时实采样频率80MHz。

2、薄壁吹灰器外套管超声参数设定及检验过程

2.1测定仪器、探头的参数

利用电力小径管4#专用试块测定探头的前沿、折射角、始脉冲宽度、探头分辨力。测定方法见DL/T 820-2002《管道焊接接头超声波检验技术规程》，实测探头前沿5mm，折射角74°(K3.5)，始脉冲宽度2mm，探头分辨力9.6dB。

2.2调节扫描比例

在图示对比试块上按照水平2∶1调节扫描速度，使反射回波远离始波，又能得到相对较窄的波型。通过计算可知内表面人工缺陷的回波应在面板24.5mm处，外表面人工缺陷则应在面板49mm处。

2.3DAC曲线的制作及确定灵敏度

在图示对比试块上扫查管道内表面人工模拟裂纹，将波高调至满屏80％高度，读出对应的分贝值为62.6dB，波形如图3所示；在对比试块上扫查管道外表面人工模拟裂纹，将波高调至满屏80％高度，读出对应的分贝值为67.5dB，波形如图4所示。

以内表面人工缺陷的反射波达到80％所对应的62.6dB，和外表面人工缺陷的反射波达到80％所对应的67.5dB连一直线，绘制DAC曲线。为提高检验的检出率，减少工件在运行中的安全隐患，保证检验结果，发现较小的裂纹，将探伤灵敏度设定为DAC+6dB。

2.4现场检测及判定

现场检测除按照DL/T820-2002要求采用直射法和一次反射法单面双侧检验，矩形扫查方式外，由于焊缝表面修磨与原材平齐，还应该跨过焊缝扫查。

判定：当缺陷反射波幅达到或超过DAC+6dB时，判定为不合格。

3、检验结果对比

自2003年6月开始，每隔半年对该电厂1#、2#炉的57#~76#长杆吹灰器外套管进行一次检验，截止2005年，共检查4次，检查出带有疲劳裂纹焊口5道，并对吹灰器外套管进行了更换。

分别对5道焊缝进行了解剖，解剖结果证明：检测结果与实际情况相吻合。

为了验证检测结果的真实性和科学性，又对2003年6月份检测出的裂纹解剖管道和人工裂纹缺陷试块进行了对比试验。解剖管道着色检验显示裂纹如图5、图6所示。

扫查如图5、图6所示解剖管内焊缝根部裂纹，将波高调至满屏80％高度，读出对应的分贝值；扫查外表面裂纹，将波高调至满屏80％高度，读出对应的分贝值，现将人工模拟裂纹测试结果和真实裂纹的测试结果进行一下比较，对比结果见表1。

表1：对比试块与裂纹解剖管超声检测数据对比：

上述试验和实际检测证明：采用模拟裂纹对比试块，利用2.5MHz、K3.5(74°)小晶片(6mm×6mm)对规格材质为φ89×3.5/1Cr18Ni9Ti，奥氏体不锈钢焊缝吹灰器外套管的探伤是有效的而准确的。

4、结论

试验证明，对于小于标准规定最薄壁厚4mm的φ89×3.5奥氏体不锈钢小径管焊缝，能够采用模拟裂纹对比试块调节仪器，利用2.5P 6×6 K3.5参数的小径管探头进行有效检测内、外表面裂纹。上述试验同时也对壁厚小于4mm奥氏体不锈钢粗晶材料的超声波探伤作了一些有益的尝试，对于其它壁厚小于4mm焊接接头的超声波探伤也具有参考意义。

Claims (1)

1. 一种超薄壁吹灰器外套管焊缝超声检测方法，其特征在于：

(1)采用对比试块、选择设备，探头：

1.1对比试块：

利用φ89×3.5/1Cr18Ni9Ti管道，制作对比试块，在其上制作人工缺陷为宽0.5mm，深1.0mm的矩形槽，试块表面状态和吹灰器外套管表面状态相同；

1.2探头选择制作：为提高端角反射敏感性和克服壁薄造成的检测难度选用K3.5的探头；

为减少不锈钢焊缝粗大晶粒对入射波的衰减，选择频率为2.5MHz；并采用小径管探头型式，小晶片、短前沿；晶片尺寸6×6mm；前沿距离小于6mm。晶片材料采用锆钛酸铅陶瓷；探头底部曲率半径按照φ89管道制作。

1.3仪器设备选用

选用具有裂纹测高功能的汉威HS-600a数字超声探伤仪，仪器的水平线性满足在100mm声程范围内误差小于等于±0.3％，时实采样频率80MHz。

(2)薄壁吹灰器外套管超声参数设定及检验过程

2.1测定仪器、探头的参数

实测探头前沿5mm，折射角74°K3.5，始脉冲宽度2mm，探头分辨力9.6dB。

2.2调节扫描比例

在对比试块上按照水平2∶1调节扫描速度，使反射回波远离始波，又能得到相对较窄的波型；通过计算可知内表面人工缺陷的回波应在面板24.5mm处，外表面人工缺陷则应在面板49mm处；

2.3DAC曲线的制作及确定灵敏度

在对比试块上扫查管道内表面人工模拟裂纹，将波高调至满屏80％高度，读出对应的分贝值为62.6dB，脉冲波形不平滑；对比试块上扫查管道外表面人工模拟裂纹，将波高调至满屏80％高度，读出对应的分贝值为67.5dB，脉冲波形平滑；

以内表面人工缺陷的反射波达到80％所对应的62.6dB，和外表面人工缺陷的反射波达到80％所对应的67.5dB连一直线，绘制DAC曲线；为提高检验的检出率，减少工件在运行中的安全隐患，保证检验结果，发现较小的裂纹，将探伤灵敏度设定为DAC+6dB；

2.4现场检测及判定

现场检测除按照DL/T820-2002要求采用直射法和一次反射法单面双侧检验，矩形扫查方式外，由于焊缝表面修磨与原材平齐，还应该跨过焊缝扫查；判定：当缺陷反射波幅达到或超过DAC+6dB时，判定为不合格。

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