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小径管对接环焊缝超声波探伤的难点分析

火力发电厂“四管”(过热器管、再热器管、省煤器管、水冷壁管)发生泄漏频率较高,由焊缝存在问题而导致的泄漏约占三分之一。因此 “四管”的安装焊口需要进行100%无损检测。小径管多采用双壁双影透照方式的射线检测,该透照方式的缺陷检出灵敏度低、检测效率低,特别对危害性较大的裂纹检出率低。并且射线对人体危害大,检测场地受限制等因素。因此需要采用其他方法弥补射线检测的不足,采用超声波探伤的方法为此解决了一定的难题。特别在国家能源部颁发的DL/T5007-92《电力建设施工及验收技术规范(火力发电厂焊接篇)》电力行业标准后,小径管超声波探伤得到广泛应用。由于小径管曲率大、管壁薄、焊缝宽等诸多因素,导致超声波探伤存在一定难度。

1、管壁薄

根据DL/T820-2002《管道焊接接头超声波检验技术规程》定义中小径薄壁管,外径大于或等于32mm、小于或等于159mm,壁厚大于或等于4mm、小于或等于8mm。由于超声波检测技术存在由脉冲阻塞产生的表面检测盲区,以及超声波近场区内声束轴线上存在极大值和极小值,在超声波近场区内缺陷的定位和定量存在较大的偏差。超声检测区域一般要大于3倍近场区,而薄壁小径管超声检测区域在声束近场区内。因此,薄壁小径管采用超声波探伤技术上存在问题。

2、焊缝宽

小径管对接环焊缝的余高一般较宽,根据DL/T5007-92标准中规定,薄壁小径管对接环焊缝余高宽度为管壁厚度的2到3倍。比如管壁厚度为5mm,其余高宽度为10-15mm,超声波探伤区域较大。薄壁小径管超声波探伤探头K值一般采用K2.5到K3之间,由于声束入射角度过大易产生表面波,影响缺陷的精确定量和定位。

3、曲率大

小径管外径一般为32-159mm,管子外径小、曲率大,造成探头与工件表面耦合不良,很大程度的降低缺陷检出灵敏度。再次,由于小径管曲率较大,超声波声束进入管壁经过凸面内壁反射,反射声束发生严重散射衰减,导致二次波的检测灵敏度远不如一次波。而薄壁小径管超声波探伤多采用二次波或三次波检测,因此,薄壁小径管超声探伤存在一定问题。

4、小探头

小径管存在管壁薄、焊缝宽度大等特点,超声波探伤应选择小晶片、小前沿、大角度的小探头。超声波探伤的横波声束是由晶片振动产生纵波声束,纵波声束通过具有一定角度的楔块进入工件,在楔块与工件接触面发生波形转换产生入射横波声束。根据Snell定律,横波声束入射角度(K值)越大,需要楔块的角度越大。一般楔块的角度增加会导致探头前沿和探头大小也会增加。小晶片、小前沿、大角度的小探头制作工艺存在一定的难度。

随着超声波技术的不断进步,小径管超声波探伤方法逐渐成熟。目前火力发电厂“四管”超声波探伤技术相对成熟,但是该方法仍然存在缺陷漏检的情况,小径管超声波探伤技术仍需进一步完善。


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