CN105954360A - 一种20Cr1Mo1VNbTiB高温螺栓粗晶超声波检验方法 - Google Patents

一种20Cr1Mo1VNbTiB高温螺栓粗晶超声波检验方法 Download PDF

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李文彬
赵纪峰
冯砚厅
蒋运建
陈二松
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State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Hebei Electric Power Co Ltd
Hebei Electric Power Construction Adjustment Test Institute
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State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Hebei Electric Power Co Ltd
Hebei Electric Power Construction Adjustment Test Institute
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Abstract

本发明涉及一种20Cr1Mo1VNbTiB高温螺栓粗晶超声波检验方法，包括如下步骤：步骤1：将待检的高温螺栓水平放置，利用超声波探头在螺栓杆部的上半圈进行扫描，分别记录被检高温螺栓杆部测定第一次底波B1和第二次底波B2的dB值；步骤2：利用公式（1）计算材料的衰减系数α：步骤3：将衰减系数与固定数值0.005db/mm进行比较，将α≥0.005db/mm的部位认定为粗晶部位。本发明所提供的方法对高温螺栓实现了无损检测，与传统金相法相比，不需要对检测螺栓进行取样观测，不会损坏螺栓，本发明所提供的检测范围大，能够检测整条螺栓杆部是否存在粗晶，效率较高且检测范围广，本发明所提供的能够对螺栓原材料热处理后检验，发现粗晶及时处理，避免后续加工浪费。

Description

一种20Cr1Mo1VNbTiB高温螺栓粗晶超声波检验方法
技术领域
本发明涉及一种20Cr1Mo1VNbTiB高温螺栓粗晶超声波检验方法，利用超声波对材质为20Cr1Mo1VNbTiB的高温螺栓杆部粗晶进行无损检测与表征的方法，属于无损检测领域。
背景技术
20Cr1Mo1VNbTiB贝氏体耐热钢具有优良的综合性能，用于工作温度小于570℃的火力发电厂的高温螺栓。该钢对热处理比较敏感，如热加工控制不当，螺栓材料易出现肉眼可见的晶粒(粗晶)。采用粗晶20Cr1Mo1VNbTiB高温螺栓在使用过程中易发生断裂事故，因此DL/T439-2006《火力发电厂高温紧固件技术导则》要求对其进行宏观粗晶检验，具体的检验方法为对螺栓的一个端面进行宏观腐蚀，宏观腐蚀后用肉眼或放大镜腐蚀面进行观察，如观察到存在粗大的晶粒及不同晶粒之间存在较大位相差，平均晶粒尺寸≥0.5mm则判定为宏观粗晶，螺栓判废，不得使用。该方法对螺栓端面可以进行粗晶的有效判定，但对于螺栓杆部没有检验，具有一定的局限性。实践证明，20Cr1Mo1VNbTiB高温螺栓粗晶存在不均匀性，整条螺栓可能部分存在粗晶，如果仅对螺栓端面进行检验存在漏检的可能性，端面检验合格的螺栓，使用之后仍然存在因粗晶而断裂的风险，因此对20Cr1Mo1VNbTiB高温螺栓所有杆部进行检验十分必要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种20Cr1Mo1VNbTiB高温螺栓粗晶超声波检验方法，该方法不破坏螺栓便能实现对螺栓粗晶的检测，具有效率高，成本低，检测范围大等优点。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种20Cr1Mo1VNbTiB高温螺栓粗晶超声波检验方法，其关键技术在于，包括如下步骤：
步骤1：将待检的高温螺栓水平放置，利用超声波探头在螺栓杆部的上半圈进行扫描，分别记录被检高温螺栓杆部测定第一次底波B1和第二次底波B2的dB值；
步骤2：利用公式（1）计算材料的衰减系数α：
（1）
式中：
D-被检螺栓杆部直径，mm
B1-第1次底波db值
B2-第2次底波db值
α-衰减系数；
步骤3：将衰减系数α≥0.005db/mm的部位认定为粗晶部位。
作为本发明进一步的改进，所述超声波探头的探测频率为2-3MHz。
作为本发明进一步的改进，超声波探头的直径为10mm的直探头。
与现有技术相比，本发明所取得的有益效果如下：
1)本发明所提供的方法对高温螺栓实现了无损检测，与传统金相法相比，不需要对检测螺栓进行取样观测，不会损坏螺栓。
2) 本发明所提供的检测范围大，能够检测整条螺栓杆部是否存在粗晶，效率较高且检测范围广。
3) 本发明所提供的能够对螺栓原材料热处理后检验，发现粗晶及时处理，避免后续加工浪费。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图；
在附图中：1-超声波探头，2高温螺栓杆部。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明进行进一步详细的叙述。
1）现对某电厂材质为20Cr1Mo1VNbTiB，规格为M152×1320mm的高压外缸螺栓进行粗晶超声波检验，将待检螺栓水平放置地面，同时测量螺栓杆部直径D=145mm；
2）采用CTS-9002超声波检测仪，选用超声直探头，晶振频率2.5MHz、直径为10mm，采用甘油作为耦合剂进行耦合，见附图1。
3）将探头1与高温螺栓杆部2进耦合，调节超声波检测仪使第1次底波占满屏80%，同时记录B1=46db。
4）利用超声波探头在螺栓杆部的上半圈进行扫描，具体扫描路径为沿着螺栓杆侧壁的上半周做“之”字形扫描，在扫描过程中记录第2次底波B2的最小dB值B2=21db
5）根据公式计算α=0.008db/mm
6）α=0.008db/mm＞0.005db/mm判定该螺栓为粗晶螺栓。
本发明通过如下原理实现：超声波在金属材料中传播时，由于晶粒会引起应力波的散射，从而影响超声波在材料中的衰减系数，所以利用这一原理的超声检测技术可以评价材料平均晶粒度。利用超声波检测技术可以对螺栓杆部及其内部进行粗晶的检验，从而克服高温螺栓端面腐蚀检测的片面性。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (3)

1.一种20Cr1Mo1VNbTiB高温螺栓粗晶超声波检验方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将待检的高温螺栓水平放置，利用超声波探头在螺栓杆部的上半圈进行扫描，分别记录被检高温螺栓杆部测定第一次底波B1和第二次底波B2的dB值；
步骤2：利用公式（1）计算材料的衰减系数α：
（1）
式中：
D-被检螺栓杆部直径，mm
B1-第1次底波db值；
B2-第2次底波db值；
α-衰减系数；
步骤3：将衰减系数α≥0.005db/mm的部位认定为粗晶部位。
2.根据权利要求1所述的一种20Cr1Mo1VNbTiB高温螺栓粗晶超声波检验方法，其特征在于，所述超声波探头的探测频率为2-3MHz。
3.根据权利要求1或2所述的一种20Cr1Mo1VNbTiB高温螺栓粗晶超声波检验方法，其特征在于，超声波探头的直径为10mm的直探头。
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