CN113155965A - 一种小径管异种钢焊缝单面单侧相控阵超声检测的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小径管异种钢焊缝单面单侧相控阵超声检测的方法，包括以下步骤：1)对焊缝一侧的扫查面进行预处理；2)选取第一相控阵超声探头及第一楔块；3)将第一相控阵超声探头及第一楔块与相控阵超声仪器相连，以形成第一测量系统；4)选取第二相控阵超声探头及第二楔块；5)将第二相控阵超声探头及第二楔块与相控阵超声仪器相连，以形成第二测量系统；6)利用第一测量系统扫查检测探头本侧焊缝，并根据检测结果利用同种钢焊缝标准评估焊缝缺陷；利用第二测量系统扫查检测探头对侧焊缝，并根据检测结果利用判废线评估焊缝缺陷，该方法能够对整个焊接接头进行全面检测。
Description
技术领域
本发明属于无损检测领域，涉及一种小径管异种钢焊缝单面单侧相控阵超声检测的方法。
背景技术
小径管一般指管子外径为32～159mm，壁厚为4～10mm的管子统称，异种钢焊缝广义指不同材质焊接所形成的焊缝，本专利从超声检测时材质本身对声场影响的角度特指焊缝两侧至少一侧为不锈钢钢种的焊接，焊接时采用奥氏体钢焊丝或镍基焊丝填充的焊缝。
该类焊缝主要用于电站锅炉、化工高温反应装置等，在不同温度部位采用相应的材质，从而大大降低建设成本。由于异种钢焊缝长期在高温高压下运行，同时焊缝在近熔合线部位存在马氏体过渡组织、熔合区存在碳迁移、热应力大、优先氧化及腐蚀等固有特点，在烟气、温度、介质、应力等综合因素作用下，这些焊缝的状态、组织性能会逐渐劣化，可能产生裂纹等危害性缺陷，严重的可能发生泄漏。
目前各生产企业普遍采用渗透检测、射线检测方法对焊缝进行检测，但渗透检测仅对表面开口型缺陷有效，而射线检测的特点在于对体积型缺陷较为敏感，对运行中产生的裂纹类缺陷，射线检测效果不理想，同时部分焊缝所在位置空间难以开展X射线检测。超声检测是该类焊缝检测的主要方法，但由于焊缝填充材质一般为不锈钢或镍基焊丝，该类材质所形成的焊缝具有晶粒大，方向异性等特点，一般采用单面双侧检测。但部分焊缝由于结构布置的原因，焊缝仅具备单面单侧检测的空间条件，在检测时由于超声波在穿过焊缝时存在声速变化、衰减较大等，不能有效检出对侧缺陷，存在检测的盲区，不能有效的对整个焊接接头进行全面检测。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种小径管异种钢焊缝单面单侧相控阵超声检测的方法，该方法能够对整个焊接接头进行全面检测。
为达到上述目的，本发明所述的小径管异种钢焊缝单面单侧相控阵超声检测的方法包括以下步骤：
1)对焊缝一侧的扫查面进行预处理；
2)选取第一相控阵超声探头及第一楔块；
3)将第一相控阵超声探头及第一楔块与相控阵超声仪器相连，以形成第一测量系统，利用相控阵超声A型试块及B型试块对第一测量系统进行校准，使纵向分辨率、横向分辨力均小于等于1mm，利用小径管试块制作第一距离-波幅曲线，基准灵敏度为Φ2×25-10dB；
4)选取第二相控阵超声探头及第二楔块；
5)将第二相控阵超声探头及第二楔块与相控阵超声仪器相连，以形成第二测量系统，利用相控阵超声A型试块及B型试块对第二测量系统进行校准，使纵向分辨率及横向分辨率均小于等于1mm，利用小径管试块制作第二距离-波幅曲线，基准灵敏度为Φ2×25-15dB；
6)利用第一测量系统扫查检测探头本侧焊缝，并根据检测结果利用同种钢焊缝标准评估焊缝缺陷；
利用第二测量系统扫查检测探头对侧焊缝，并根据检测结果利用判废线评估焊缝缺陷。
步骤1)的具体操作为：
根据现场的空间位置条件，确定小径管异种钢焊缝的扫查面，扫查面的长度为整周，扫查面的宽度大于等于50mm，确保声束对焊缝全覆盖，清除扫查面的氧化层及油污，扫查面的粗糙度小于等于6.3μm。
第一相控阵超声探头的频率为5MHz～10MHz，第一相控阵超声探头中晶片的数量大于等于16，第一楔块的曲率为被检测小径管管径的0.9～1.1倍。
第二相控阵超声探头的频率为2MHz～3MHz，第二相控阵超声探头中晶片的数量大于等于16，第二楔块的曲率为被检测小径管管径的0.9～1.1倍。
步骤6)的具体操作为：
61)在扫查面涂覆耦合剂；
62)利用第一测量系统扫查检测探头本侧焊缝，并根据检测结果利用同种钢焊缝标准评估焊缝缺陷；
63)利用第二测量系统扫查检测探头对侧焊缝，并根据检测结果利用判废线评估焊缝缺陷。
判废线为Φ2×25-10dB。
步骤62)中，利用第一测量系统采用相控阵超声A型、B型及S型扫描方式扫查检测探头本侧焊缝。
步骤63)中，利用第二测量系统采用相控阵超声A型、B型及S型扫描方式扫查检测探头对侧焊缝。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的小径管异种钢焊缝单面单侧相控阵超声检测的方法在具体操作时，直接通过不同的两个探头分次扫查，其中，第一相控阵超声探头发出的超声波用于扫查探头本侧焊缝，第二相控阵超声探头发出的超声波用于扫查探头对侧焊缝，通过两次扫查，实现对整个焊接接头的全面检测，检测效率高，可靠性高，具有工程应用价值。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为检测时的示意图；
图3为检测时探头本侧人工缺陷的检测图；
图4为检测时探头对侧人工缺陷的检测图；
图5为开裂时的检测图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
参考图1及图2，本发明所述的小径管异种钢焊缝单面单侧相控阵超声检测的方法包括下述步骤：
1)对焊缝一侧的扫查面进行预处理
根据现场的空间位置条件，确定小径管异种钢焊缝的扫查面，扫查面的长度为整周，扫查面的宽度不小于50mm,确保声束对焊缝全覆盖。清除扫查面的氧化层及油污，扫查面的粗糙度小于等于6.3μm；焊缝对侧表面不得有油污等影响超声信号的异物。
2)选取第一相控阵超声探头及第一楔块
第一相控阵超声探头的频率为5MHz～10MHz，晶片数量大于等于16，第一楔块的曲率为被检测小径管管径的0.9～1.1倍。
3)相控阵超声探头所在通道系统校准及灵敏度确定
将第一相控阵超声探头及第一楔块与相控阵超声仪器相连，以形成第一测量系统，利用相控阵超声A型试块及B型试块对第一测量系统进行校准，使纵向分辨率、横向分辨力均小于等于1mm，测量声速，利用小径管试块制作第一距离-波幅曲线，基准灵敏度为Φ2×25-10dB。
4)选取第二相控阵超声探头及第二楔块
第二相控阵超声探头的频率为2MHz～3MHz，晶片数量大于等于16，第二楔块的曲率为被检测小径管管径的0.9～1.1倍。
5)第二相控阵超声探头所在通道系统校准及灵敏度确定
将步骤4)中选取的第二相控阵超声探头及第二楔块与相控阵超声仪器相连，以形成第二测量系统，利用相控阵超声A型试块及B型试块中对第二测量系统进行校准，使纵向分辨率、横向分辨率均小于等于1mm，测量声速，利用小径管试块制作第二距离-波幅曲线，基准灵敏度为Φ2×25-15dB。
6)检测实施
61)在扫查面施加耦合剂；
62)选取采用步骤3)设置的参数及探头通道，采用相控阵超声A型、B型及S型扫描方式对焊缝整周进行扫查，扫查探头本侧焊缝情况，并记录检测结果，并根据检测结果利用同种钢焊缝标准评估焊缝缺陷；
63)选取采用步骤5)设置的参数及探头通道，采用相控阵超声A型、B型及S型扫描方式对焊缝整周进行扫查，扫查探头对侧焊缝情况，并记录检测结果，再根据检测结果利用判废线评估焊缝缺陷，其中，判废线为Φ2×25-10dB。
实施例一
某锅炉型号为HG-1970/25.4-YM4，过热器出口压力为25.4MPa，出口温度为571℃，过热器管材质为TP347H和T91，规格为Φ44.5×
7.8mm。焊缝为镍基焊丝施焊。由于该异种钢焊缝位于锅炉顶棚下方5mm，只能从TP347H侧进行单面单侧检测，现采用本发明对其进行检测。
采用本发明进行检测，包括以下步骤：
1)扫查面处理；
采用砂纸打磨焊缝TP347H一侧整周，打磨宽度为50mm，去除表面氧化皮，使其表面粗糙度Ra值不大于6.3μm，使用清洗剂等去除表面影响超声耦合的污物。
2)选择第一探头及第一楔块；
选择7.5s16-0.5×10(频率为7.5MHz，晶片尺寸0.5mm×10mm，晶片数量为16个)的探头，第一楔块的曲率半径为45mm。
3)第一探头所在通道系统校准及灵敏度的确定；
使用连接线连接相控阵超声仪器和第一探头及第一楔块，以组成第一测量系统，选择A型相控阵超声试块校准仪器，在Φ2×25的横通孔上做DAC曲线，设定评定线、定量线为Φ2×25-10dB，判废线为Φ2×25-6dB，参考图2及图3。
4)选择第二探头及第二楔块；
选择2.25s16-0.5×10(频率为2.2.5MHz，晶片尺寸0.5mm×10mm，晶片数量为16个)的第二探头，第二楔块的曲率半径为45mm。
5)第二探头所在通道系统校准及灵敏度的确定；
使用连接线连接相控阵超声仪器和第二探头及第二楔块，以组成第二测量系统，选择A型相控阵超声试块校准仪器，在Φ2×25的横通孔上做DAC曲线，设定评定线、定量线为Φ2×25-15dB，判废线为Φ2×25-10dB，参考图3及图4。
6)在扫查面上施加耦合剂；
7)采用步骤3)设置的参数及探头通道，采用相控阵超声A型、B型及S型扫描方式对焊缝整周进行扫查，重点扫查探头本侧焊缝情况并记录检测数据，未发现缺陷反射信号；
8)采用步骤5)设置的参数及探头通道，采用相控阵超声A型、B型及S型扫描方式对焊缝整周进行扫查，重点扫查探头对侧焊缝情况，并记录检测数据，发现缺陷反射信号，参考图5。
9)缺陷评定和质量分级；
由于S型扇扫显示缺陷位置处于对侧熔合线处，A型反射幅值较高，判定为未熔合类缺陷，根据同种钢标准DL/T1718-2017《火力发电厂焊接接头相控阵超声检测技术规程》，评为Ⅲ级。
Claims (8)
1.一种小径管异种钢焊缝单面单侧相控阵超声检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)对焊缝一侧的扫查面进行预处理；
2)选取第一相控阵超声探头及第一楔块；
3)将第一相控阵超声探头及第一楔块与相控阵超声仪器相连，以形成第一测量系统，利用相控阵超声A型试块及B型试块对第一测量系统进行校准，使纵向分辨率、横向分辨力均小于等于1mm，利用小径管试块制作第一距离-波幅曲线，基准灵敏度为Φ2×25-10dB；
4)选取第二相控阵超声探头及第二楔块；
5)将第二相控阵超声探头及第二楔块与相控阵超声仪器相连，以形成第二测量系统，利用相控阵超声A型试块及B型试块对第二测量系统进行校准，使纵向分辨率及横向分辨率均小于等于1mm，利用小径管试块制作第二距离-波幅曲线，基准灵敏度为Φ2×25-15dB；
6)利用第一测量系统扫查检测探头本侧焊缝，并根据检测结果利用同种钢焊缝标准评估焊缝缺陷；
利用第二测量系统扫查检测探头对侧焊缝，并根据检测结果利用判废线评估焊缝缺陷。
2.根据权利要求1所述的小径管异种钢焊缝单面单侧相控阵超声检测的方法，其特征在于，步骤1)的具体操作为：
根据现场的空间位置条件，确定小径管异种钢焊缝的扫查面，扫查面的长度为整周，扫查面的宽度大于等于50mm，确保声束对焊缝全覆盖，清除扫查面的氧化层及油污，扫查面的粗糙度小于等于6.3μm。
3.根据权利要求1所述的小径管异种钢焊缝单面单侧相控阵超声检测的方法，其特征在于，第一相控阵超声探头的频率为5MHz～10MHz，第一相控阵超声探头中晶片的数量大于等于16，第一楔块的曲率为被检测小径管管径的0.9～1.1倍。
4.根据权利要求1所述的小径管异种钢焊缝单面单侧相控阵超声检测的方法，其特征在于，第二相控阵超声探头的频率为2MHz～3MHz，第二相控阵超声探头中晶片的数量大于等于16，第二楔块的曲率为被检测小径管管径的0.9～1.1倍。
5.根据权利要求1所述的小径管异种钢焊缝单面单侧相控阵超声检测的方法，其特征在于，步骤6)的具体操作为：
61)在扫查面涂覆耦合剂；
62)利用第一测量系统扫查检测探头本侧焊缝，并根据检测结果利用同种钢焊缝标准评估焊缝缺陷；
63)利用第二测量系统扫查检测探头对侧焊缝，并根据检测结果利用判废线评估焊缝缺陷。
6.根据权利要求5所述的小径管异种钢焊缝单面单侧相控阵超声检测的方法，其特征在于，判废线为Φ2×25-10dB。
7.根据权利要求5所述的小径管异种钢焊缝单面单侧相控阵超声检测的方法，其特征在于，步骤62)中，利用第一测量系统采用相控阵超声A型、B型及S型扫描方式扫查检测探头本侧焊缝。
8.根据权利要求5所述的小径管异种钢焊缝单面单侧相控阵超声检测的方法，其特征在于，步骤63)中，利用第二测量系统采用相控阵超声A型、B型及S型扫描方式扫查检测探头对侧焊缝。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116754643A (zh) * | 2023-05-22 | 2023-09-15 | 天津诚信达金属检测技术有限公司 | 一种异种钢焊缝缺陷超声相控阵检测方法 |
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