CN103293225B - 锅炉水冷壁管氢损伤超声波检测与诊断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锅炉水冷壁管氢损伤超声波检测与诊断方法，包括：选取与需要检测与诊断的锅炉水冷壁管外径一致的管道作为被测管样；选用带脉冲反射式横波斜探头的超声波检测仪器，使探头与被测管样的检测面紧密接触；根据锅炉水冷壁管的材料制备DL-1型专用试块，对超声波检测仪器及横波斜探头性能进行校准；利用DL-1型专用试块绘制距离-波幅曲线；对需要检测与诊断的锅炉水冷壁管进行横向缺陷的超声波检测；对超声波波形特征与氢损伤典型波形特征进行分析，如诊断为氢损伤，则根据检测回波中最大回波波幅的当量值，作为评价被测管样缺陷区域的氢损伤的相对程度。本方法是一种可靠、方便、快速的超声波检测与诊断方法。
Description
技术领域
本发明属于超声波探伤检测技术领域，具体涉及一种锅炉水冷壁管氢损伤超声波检测与诊断方法。
背景技术
超声波探伤是利用材料本身或内部缺陷的声学性质对超声波传播的影响，非破坏性地探测材料内部和分布状况以及测定材料性质，超声波探伤具有面积型缺陷检出率高、应用范围广、检测成本低、速度快、现场使用方面、缺陷定位准确、灵敏度高、穿透性强和对人体无害等优点。检测时，超声波会从缺陷处反射而在荧光屏上出现缺陷波，缺陷波的波形及波幅因缺陷的几何形状不同而发生变化，可根据缺陷波形特性估判缺陷性质，因而可以作为材料性能检测、评价与诊断的一个重要方法。
目前对金属材料氢损伤超声波检测方法有速度比率法、衰减法以及反向散射法等。但这些方法均存在一定的局限性，且检测与诊断效率较低，速度比率法在氢腐蚀后期以及在形成了大面积氢腐蚀裂纹且要使声速均匀降低时运用比较成功，但不能发现氢腐蚀前期及单个氢腐蚀裂纹或气孔；而衰减法需要被检部件与超声波传感器相对的一面是光滑的，但是，在役锅炉水冷壁管外壁表面相对粗糙，且内壁由于存在腐蚀，相对也比较粗糙，则粗糙表面散射超声波，使衰减方法可靠性难以保证；背散射法对于氢腐蚀裂纹比较敏感，但对于材料内部的其他缺陷也比较敏感，分辨比较难，且利用背散射回波难以评价腐蚀裂纹的程度；利用纵波直探头检测法，则结合面难以满足，且锅炉水冷壁氢损伤管内壁均存在较厚的氧化膜，其界面回波与缺陷回波混淆，难以准确识别，且难以评价腐蚀裂纹程度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术检测难度大、准确度低、效率低，提出一种锅炉水冷壁管氢损伤超声波检测与诊断方法，以适用于对在役运行的锅炉水冷壁管氢损伤其程度进行可靠的、方便的、快速的检测与诊断。
本发明的技术解决方案是，锅炉水冷壁管氢损伤超声波检测与诊断方法，包括以下步骤：
步骤1、选取与需要检测与诊断的锅炉水冷壁管外径一致的管道作为被测管样；
步骤2、选用带脉冲反射式横波斜探头的超声波检测仪器，根据被测管样的外径，对横波斜探头进行修磨，使探头与被测管样的检测面紧密接触；
步骤3、根据锅炉水冷壁管的材料按DL/T820《管道焊接接头超声波检验技术规程》的要求制备DL-1型专用试块；
步骤4、利用步骤3制备的DL-1型专用试块，按常规方法对超声波检测仪器及横波斜探头性能进行校准，调好零偏，并测量好横波斜探头前沿及实际K值；
步骤5、利用DL-1型专用试块中孔的一次直射波实测数据绘制距离-波幅曲线，作为检测时的基准灵敏度，在基准灵敏度的基础上增加16dB确定检查灵敏度；
步骤6、使用步骤2—5中调整好的超声波仪器，采用常规超声波检测方法对需要检测与诊断的锅炉水冷壁管进行横向缺陷的超声波检测，分别记录好超声波回波的声压幅值当量值及波形特征；
步骤7、根据步骤6检测的超声波波形特征与氢损伤典型波形特征进行分析，如具备以下特征，则为所检测的锅炉水冷壁管缺陷区域诊断为氢损伤区域，反之，则无：
（1）超声波回波存在“杂草”波，且“杂草”波密度大，波形密集，横波斜探头前后、左右移动检测时其“杂草”波不间断出现，这是由于水冷壁管内壁腐蚀造成的氢腐蚀裂纹及脱碳区域较大，很难有单独点缺陷存在，沉积物下氢腐蚀造成了更多的沿晶微裂纹；
（2）波形光滑，波形顶部较尖锐，“杂草”回波根部较宽，回波波形与密集气孔回波类似，这是由于氢腐蚀造成的脱碳或沿晶微裂纹时，其脱碳空隙或沿晶微裂纹空隙充满甲烷气体，造成内表面较光滑，而当氢腐蚀扩展为微裂纹时，其裂纹尖端回波较为尖锐；
（3）“杂草”波及缺陷最大回波的深程均在被测管样实际壁厚范围内，由于氢损伤只针对金属材料发生，则氢腐蚀下微裂纹深程均在壁厚范围内；
步骤8、使用步骤7的检测与诊断结果，如诊断为氢损伤，则根据步骤6检测回波中最大回波波幅的当量值，作为评价被测管样缺陷区域的氢损伤的相对程度。
本发明的有益效果是，使用本方法检测与诊断时无需对被测材料进行特殊处理，利用横波超声波回波波形特征及其波幅与氢损伤典型波形特征进行分析，即可以检测与诊断锅炉水冷壁管氢损伤，根据其超声回波幅值的当量值，即可评价锅炉水冷壁管氢损伤程度，具有原理简单，操作方便，检测与诊断结果准确等特点，是快速检测与诊断锅炉水冷壁管氢损伤的有效新方法。而且对测量环境要求宽松，且方便快捷，尤其是对狭小的、高空等空间都能够有效地测量到位，从而大幅度地提高了测量效率，是一种可靠的、方便的、快速的锅炉水冷壁管氢损伤超声波检测与诊断方法。
附图说明
图1是最大缺陷回波深程为6.3mm的锅炉水冷壁管氢损伤横波超声检测典型波形图。
图2是最大缺陷回波深程为5.9mm的锅炉水冷壁管氢损伤横波超声检测典型波形图。
具体实施方式
实施例：
本发明方法包括以下步骤：
步骤1、选取与待检测与诊断的锅炉水冷壁管外径一致的管道作为被测管样，如材质为20G，规格为Φ60×6.5mm；
步骤2、选用超声波检测仪器为武汉中科创新技术股份公司生产的汉威HS610e型，探头采用A型脉冲反射式横波斜探头，探头规格为5P6×6K1，耦合剂为机油，表面补偿为0dB，根据被测管样的外径，对横波探头进行修磨，使探头与检测面紧密接触；
步骤3、根据待检测与诊断的锅炉水冷壁管的同类型材料按DL/T820《管道焊接接头超声波检验技术规程》的要求制备DL-1型专用试块；
步骤4、利用步骤3制备的DL-1型专用试块，按常规方法对步骤2、步骤3中的探头参数、系统组合性能及校准时基线性，即对超声波探伤仪及探头系统性能进行校准，调好零偏，并测量好探头前沿及实际K值；
步骤5、利用DL-1型专用试块中孔的一次直射波实测数据绘制距离-波幅曲线，作为检测时的基准灵敏度，在基准灵敏度的基础上增加16dB确定检查灵敏度。
步骤6、使用步骤2、步骤3、步骤4、步骤5中调整好的超声波仪器系统、耦合剂及灵敏度曲线，采用常规超声波检测方法对需要检测与诊断的锅炉水冷壁管进行横向缺陷的超声波检测，分别记录好超声波回波的声压幅值当量值及波形特征；
步骤7、根据步骤6检测所反映出来的超声波波形特征与氢损伤典型波形特征进行分析，具备以下特征，参考图1、图2所示，则为所检测的水冷壁管存在氢损伤：
（1）超声波回波存在“杂草”波，且“杂草”波密度大，波形密集，探头前后、左右移动检测时其“杂草”波不间断出现，这是由于水冷壁管内壁腐蚀造成的氢腐蚀裂纹及脱碳区域较大，很难有单独点缺陷存在，沉积物下氢腐蚀造成了更多的沿晶微裂纹；
（2）波形光滑，波形顶部较尖锐，“杂草”回波根部较宽，回波波形与密集气孔回波类似，这是由于氢腐蚀造成的脱碳或沿晶微裂纹时，其脱碳空隙或沿晶微裂纹空隙充满甲烷气体，造成内表面较光滑，而当氢腐蚀扩展为微裂纹时，其裂纹尖端回波较为尖锐；
（3）“杂草”波及主缺陷波的深程均在水冷壁管实际壁厚范围内，由于氢损伤只针对金属材料发生，则氢腐蚀下微裂纹深程均在壁厚范围内。
步骤8、使用步骤7检测与诊断结果，则根据步骤6检测回波中最大回波波幅的当量值，作为评价所检测锅炉水冷壁管氢损伤的相对程度，参考图1、图2所示，图1所示氢损伤当量值为Φ1×15＋3.3dB，该缺陷区域氢损伤程度为Φ1×15＋3.3dB；图2所示检测区域氢损伤当量值为Φ1×15-7.7dB，该缺陷区域氢损伤程度为Φ1×15-7.7dB。
Claims (1)
1.一种锅炉水冷壁管氢损伤超声波检测与诊断方法，其特征是包括下述步骤：
步骤1、选取与需要检测与诊断的锅炉水冷壁管外径一致的管道作为被测管样；
步骤2、选用带脉冲反射式横波斜探头的超声波检测仪器，根据被测管样的外径，对横波斜探头进行修磨，使探头与被测管样的检测面紧密接触；
步骤3、根据锅炉水冷壁管的材料按DL/T820《管道焊接接头超声波检验技术规程》的要求制备DL-1型专用试块；
步骤4、利用步骤3制备的DL-1型专用试块，按常规方法对超声波检测仪器及横波斜探头性能进行校准，调好零偏，并测量好横波斜探头前沿及实际K值；
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步骤7、根据步骤6检测的超声波波形特征与氢损伤典型波形特征进行分析，如具备以下特征，则将所检测的锅炉水冷壁管缺陷区域诊断为氢损伤区域：
（1）超声波回波存在“杂草”波，且“杂草”波密度大，波形密集，横波斜探头前后、左右移动检测时其“杂草”波不间断出现，这是由于水冷壁管内壁腐蚀造成的氢腐蚀裂纹及脱碳区域较大，很难有单独点缺陷存在，沉积物下氢腐蚀造成了更多的沿晶微裂纹；
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