一種焊縫超聲波探傷方法
【專利摘要】一種焊縫超聲波探傷方法，其特征在于，在TOFD檢測設備上開辟另外兩個檢測通道，在TOFD掃描的同時對焊縫進行上部爬波探頭掃描，下部進行橫波探頭掃描，三種檢測同時進行。充分利用UT檢測與TOFD檢測的各自優點，一次掃描可全方位對整個焊縫進行檢測。檢測效率高，準確性高。
【專利說明】一種焊縫超聲波探傷方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電站鍋爐高合金鋼管道焊縫超聲波檢測，其他特殊材料超聲波探傷也可參照使用。
【背景技術】
[0002]電力生產，安全高于一切。在火力電站中存在數目眾多的高溫高壓管道，其危險性是眾所周知的。而管道中存在的數目眾多焊縫又是管道安全的最薄弱環節。因此，在電站安裝階段做好焊接檢測責任重大。
[0003]國外研究機構的對各種檢測方法缺陷檢出率的試驗得出的評價是:手工UT，50-70 %;T0FD，70-90%;機械掃查UT+T0FD，80-95 %。射線檢測75%。但由于手工UT受人為因素影響，在多數重要管道及ASME使用地區已嚴格限制使用。機械掃描UT+T0FD受結構原因又不適應于現場管道檢測。剩余的射線檢測及TOFD檢測又存在明顯局限:
[0004]1、射線探傷局限
[0005]A、射線檢測因其放射危害性受到國家政策的嚴格控制，現場只能單工種工作，降低了檢測工作效率，阻礙了整個工程進度。
[0006]B、射線檢測穿透力有限，對于壁厚大于45mm的管道焊縫如果采用射線探傷，必須在焊縫邊側開設探傷孔。探傷孔的開設不僅對焊縫造成薄弱環節，而且對焊接和熱處理都增加相當大的工作量。因此許多管道不允許開設探傷孔。在此情況下探傷需求時間成倍增力口。單只40mm中口徑焊縫探傷時間至少需要2個小時以上。
[0007]C、探傷準確率不高隨檢測尺寸的增加，射線探傷清晰度、靈敏度急劇下降。特別是射線只能得到缺陷的俯視圖信息，對于判斷缺陷危害性程度的重要指標厚度方向的長度，射線是很困難的。
[0008]2、TOFD探傷局限
[0009]在焊縫根部和上表面存在盲區。而該盲區范圍正是弧坑裂紋和根部未焊透等危害性缺陷高發部位。如不進行其他方法進行輔助探傷。安全隱患較大。
[0010]鑒于以上2種檢測方法的局限性。迫切需要一種新的檢測工藝。為此根據現場焊縫常見缺陷及檢測工作最不易發現的危害缺陷制作模擬試塊。通過進行多種檢測方法結進行檢測.通過對比表明UT+T0FD檢測為最佳檢測方案。
【發明內容】
[0011]本發明就是在TOFD檢測的同時，在TOFD檢測設備上開辟另外兩個檢測通道。在TOFD掃描的同時對焊縫進行上部爬波探頭掃描，下部進行橫波探頭掃描。三種檢測同時進行。該技術有以下優點:
[0012]1、檢測效率高。一次掃查可覆蓋整個焊縫，檢測簡便快捷，最常用的非平行掃查只需一人即可以操作，探頭只需沿焊縫兩側移動即可，不需做鋸齒掃查，檢測效率高。
[0013]2、數據可全面記錄。檢測過程中所有檢測數據均實時記錄，并可用電腦處理，記錄數據可用于遠程判讀及結果追溯。
[0014]3、檢測無盲區。在檢測過程中利用TOFD技術掃描焊縫中部。橫波斜探頭掃描焊縫根部。爬波探頭掃描焊縫表面。避免檢測盲區的出現。確保檢測準確率。
【具體實施方式】
[0015]1、資料審查準備
[0016]在實施檢測之前，應更多地了解工件情況、焊縫情況、以及欲檢出缺陷情況等信息，這將有利于設計更好的檢測方案。這些信息包括:對在制工件，應了解設計制造規范，檢驗檢測項目方法、制造工藝、裝備、環境條件；對在用設備，還應了解運行條件、故障情況和上次檢驗發現的問題等；應了解材料的焊接性、焊縫結構形式、焊接方法、焊接時的現場條件以及需要檢出的缺陷類型等。
[0017]2、被檢測工件準備
[0018]檢查焊縫外觀，余高寬度與高度，兩邊的母材的厚度是否一致等。掃查面一側余高過寬可能影響PCS設置；底部焊縫過寬導致下表面檢測盲區增大；不等厚連接焊縫可能引起多個底面波；檢查掃查面情況是否平整，寬度是否滿足掃查器放置。清除表面的焊接飛濺、鐵屑、油垢及其他雜質。檢查粗糙度是否影響耦合，一般要求機加工表面Ra不超過
6.3 μ m,噴丸表而Ra不超過12.5 μ m ;確定和標記檢測區域,畫出焊縫中心線和檢測區域寬度；要求去除余高的焊縫，應將余高打磨到與鄰近母材平齊；保留余高的焊縫，如果焊縫表面有咬邊、較大的隆起和凹陷等也應進行適當的修磨，并作圓滑過渡以免影響檢測結果的評定；如有必要，可以對焊縫兩邊的母材進行是否有分層和撕裂的檢查，這有助于解釋D /B掃描中帶狀信號。
[0019]3、選擇超聲探頭
[0020]正確選擇探頭種類和頻率。所選擇的探頭應是短脈沖的，直通波與底面反射波的脈沖長度不超過兩個周期。保證時間分辨力的頻率選擇要求是:直通波和底波信號的時間窗口至少達到20個信號周期；為保證信噪比，對衰減大的粗晶材料可適當降低頻率；頻率的選擇還應與晶片直徑和波束擴散綜合考慮。正確選擇探頭角度和晶片尺寸，通過人工計算或者使用相關軟件繪出波束的擴展和合成的檢驗覆蓋區域。對于非平行掃查一般需要選用小尺寸的探頭以便獲得大的覆蓋區域，大尺寸的探頭雖然可以提供更高的能量但是波束覆蓋范圍小。
[0021]4、探頭參數的測定
[0022]測定探頭入射點、前沿和超聲波在探頭楔塊中傳播的時間。測定方法為將兩探頭直接接觸，在儀器中找出其最高波的位置，兩探頭接觸的中間點即為探頭入射點，重疊的一半距離即為前沿，由A掃信號可讀出超聲波在探頭楔塊中傳播的時間
[0023]5、設置探頭間距(PCS)
[0024]使用2 / 3T準則或其他適當的選擇來確定所使用探頭的中心距。將探頭安裝在掃查架上，確認PCS與焊縫的余高寬度以及掃查面能相適應。
[0025]6、選擇TOFD探頭組數和必要的掃查次數
[0026]根據規程要求確定使用幾組探頭和進行幾次掃查，以保證覆蓋所檢測焊縫的深度和寬度范圍。如果需要使用一組以上TOFD探頭，應按照以上3、4步驟進行多次選擇。應對每一組探頭按照各自檢測的區域進行參數優化，包括探頭的頻率、晶片尺寸和中心距等。
[0027]7、選擇A掃描采集參數
[0028]選擇數字化頻率，應與時間測量精度要求相一致，以獲得足夠的波幅分辨能力。數字化頻率通常為探頭標稱頻率的5倍；選擇濾波設置，以獲得最好的信噪比。最小帶寬應為
0.5到2倍的探頭標稱頻率；選擇激發脈沖寬度設置，以獲得最短的信號和最大的深度分辨力；設置信號平均值至最低要求，以獲得一個合理的信噪比；設定脈沖重復頻率，要求與數據米集速度相稱。
[0029]8、設置時間窗口
[0030]如果在深度方向是一次掃查，時間窗可根據直通波或波型轉換底波設置。窗口的起始位置應設置在直通波到達接收探頭前，窗口寬度應設置在工件底面的一次波型轉換波后，以便觀察底面反射縱波信號之后是否有信號顯示。有些近表面缺陷，其縱波信號出現在直通波附近，因而難以觀察到。但這些缺陷同時會產生以橫波形式傳播的的信號，因為而橫波聲速大約是縱波的一半，這些信號出現在底面反射縱波信號之后，觀察這些信號對發現和驗證某些缺陷是有用處的。如果在深度方向進行分區掃查，有些分區沒有直通波和底波，對這些掃查區就必須通過計算設置時間窗口，并在對比試塊上校核。
【權利要求】
1.一種焊縫超聲波探傷方法，其特征在于，在TOFD檢測設備上開辟另外兩個檢測通道，在TOFD掃描的同時對焊縫進行上部爬波探頭掃描，下部進行橫波探頭掃描，三種檢測同時進行。
2.根據權利要求1所述的焊縫超聲波探傷方法，其特征在于，所選探頭應是短脈沖的，直通波與底面反射波的脈沖長度不超過兩個周期。
3.根據權利要求2所述的焊縫超聲波探傷方法，其特征在于，所述直通波和底波信號的時間窗口至少達到20個信號周期。
4.根據權利要求2所述的焊縫超聲波探傷方法，其特征在于，將兩探頭直接接觸，在儀器中找出其最高波的位置，兩探頭接觸的中間點即為探頭入射點，重疊的一半距離即為前沿，由A掃信號可讀出超聲波在探頭楔塊中傳播的時間。
5.根據權利要求2所述的焊縫超聲波探傷方法，其特征在于，使用2/ 3T準則或其他適當的選擇來確定所使用探頭的中心距。
6.根據權利要求4所述的焊縫超聲波探傷方法，其特征在于，所述A掃描特征參數選擇與時間測量精度要求相一致的數字化頻率，通常為探頭標稱頻率的5倍。
7.根據權利要求3所述的焊縫超聲波探傷方法，其特征在于，所述時間窗口的起始位置應設置在直通波到達接收探頭前，窗口寬度應設置在工件底面的一次波型轉換波后。
【文檔編號】G01N29/04GK103926314SQ201410045564
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月27日 優先權日:2014年1月27日
【發明者】劉向東, 王立新 申請人:山東電力建設第三工程公司