数字式超声波探伤仪在不锈钢小径管中的应用

    在大容量高参数的火力发电机组中,奥氏体不锈钢由于其良好的焊接工艺,焊接接头良好的机械强度、韧性和耐腐蚀性等特点而被广泛应用。但对于奥氏体不锈钢小径管对接焊缝,焊接时却有较大的热裂倾向,同时还具有产生应力腐蚀裂纹的可能性。因此,对奥氏体不锈钢小径管对接焊缝进行方便、有效的探伤就显得格外重要。

    1　射线探伤的局限性

     目前,奥氏体不锈钢小径管对接焊缝探伤主要采用射线探伤检查。射线检测时,采用双壁双影椭圆成像,为了提高透照的宽容度,往往采用较高的射线能量。为检出裂纹缺陷,不仅要满足一定的K值和几何不清晰度,而且要满足:裂纹离底片的距离<20 mm;射线束与裂纹夹角≤11°。但对于奥氏体不锈钢小径管焊缝,壁厚仅为4~13 mm,多采用椭圆成像透照工艺,此时,射线束与裂纹间的夹角>11°,因此裂纹缺陷极易漏检。此外,由于很多小径管安装排列密集,给射线探伤带来很大的难度。因此发展对裂纹检测敏感性良好的超声波检验能更好地解决此类问题。

    2　超声波探伤的难点

    奥氏体不锈钢为声学各向异性的材料,其粗大晶粒组织及柱状晶体结构对超声波的传播影响很大,定位显得十分困难。超声波检测,最重要的就是对反射体进行定位、定量、定性,此三定是超声波无损探伤的基本法则,是正确判断反射体危险性的直接依据。定位是超声波检验的关键,准确的反射体定位是缺陷正确定性的充分条件。不同性质的反射体,其危险性是不同的,如焊瘤与未焊透,反射当量都很强,如果超声波仪器时基线扫描调节得很准确,能够准确定位,则根据其反射波出现位置,能轻易将其区别开来,而不会造成误判。鉴于不锈钢声速明显小于普通碳钢及合金钢,且对超声波的衰减也不同,因此在超声波检验时不再使用普通的小径管试块。

    奥氏体不锈钢由于其自身特有的组织特点,同种材质不同批号的工件,其晶粒的大小、方向都存在着差异,这种差异对声速、信噪比和衰减系数的影响同样不可忽视。抽取规格和材质相同而批号不同的奥氏体不锈钢小径管做同种规格的人工反射体试块,来调整仪器的扫描比例,则仪器的关键参数(例如声速、K值)有所不同。

   目前电力行业的不锈钢小径管超声波探伤所执行的标准是DL/T 820-2002《管道焊接接头超声波检验技术规程》(简称《规程》),该标准所采用的试块要求如下:

    a.试块选用规格相同的同批号或声学性能相近的管子制作。

    b.在管子试样的内外壁表面加工短槽,试块形状尺寸见表1和图1。

    短槽试块与普通试块的区别是短槽试块上没有通常所用的R50 mm的圆弧面,其用内外表面的三角形短槽反射体代替了普通钢小管试块上的1 mm通孔反射体,增加了时基扫描线调整的困难。