TOFD检测加氢反应器封头焊缝横向裂纹缺陷案例

南京某大型石化企业设备大修期间，要求采用TOFD检测方法检测一台C2加氢反应器。该加氢反应器于2009年11月1日生产，规格为Φ3800×70×8760mm，材质为Q345，设计压力4.22MPa，设计温度为304℃，填充介质为氢气。

图1. 加氢反应器示意图

一、检测方案

（1）TOFD检测：采用TOFD仪器（仪器型号为PXUT910）检测该设备，设置两组通道扫查，在扫查下端封头焊缝B1过程中，发现该焊缝存在较多的缺陷显示。将扫查的数据保存，在TOFD软件上进行分析。

图2. TOFD扫查数据

图3. TOFD扫查数据

 在图2中左侧部分（扫查位置约300mm）可以清晰看到一条具有自身高度的缺陷显示，用光标测量该缺陷的深度为20~30mm。如图4所示，将扫查位置约300mm处的缺陷方法，直通波相位为“黑-白-黑”，而缺陷上端衍射波相位为“白-黑-白”，缺陷下端点衍射波相位为“黑-白-黑”，因此，可以判定该缺陷为存在自身高度，测量缺陷自身高度约10mm。除此之外，在图2其余部位及图3中，存在较多的缺陷显示，显示测量深度均在20~30mm。用光标可以很好的拟合各缺陷，且无明显自身高度显示，从TOFD检测缺陷特性分析，该类缺陷性质可能为密集气孔，或者是整条焊缝存在横向缺陷。

图4. TOFD检测自身高度缺陷

 （2）常规超声波检测：用常规超声波检测方法斜探头检测该条焊缝，斜探头型号为2.5P13X13K1，采用标准CSK-IA和对比CSK-IIIA试块校准，实际校准K值为1.02，检测灵敏度Φ1X6-6dB。常规超声波检测方法扫查TOFD检测最严重位置（扫查位置约300mm），发现缺陷反射波波幅超过三区，且存在一定的长度，根据NB/T47013.3-2015标准评定为不合格。在扫查其他位置反射波幅均不超过一区，无论是从焊缝的双面双侧扫查还是采用斜平行扫查，检测结果均如此。根据TOFD和A超的检测标准，对该缺陷是否超标，一时无法定论。

二、缺陷分析

由于常规超声波检测方法在缺陷定性方面存在诸多的局限性，为了进一步验证该显示的缺陷是密集气孔还是整条的横向裂纹，采用打磨的方式抽查两处进行缺陷分析。

将焊缝打磨至20mm深度，肉眼不能发现有何问题，采用渗透检测的方法一边打磨一边检测该打磨位置焊缝，渗透检测发现存在较多的横向缺陷显示。

图5为打磨焊缝为TOFD扫查300mm位置，渗透检测可以清晰看到裂纹缺陷，与TOFD检测结果基本一致。图6为渗透检测后发现存在较多的横向裂纹。

图5. 渗透检测裂纹

图6. 渗透检测裂纹

   三、总结

由于TOFD检测对缺陷定性存在一定局限性，横向且无自身高度的缺陷，在TOFD图谱显示方式中与点状缺陷相似。TOFD检测扫查焊缝过程中，横向缺陷在探头移动方向的分量上，无长度或者长度较小，在TOFD图谱上显示为点状，用光标拟合无测量长度，易误判为气孔。因此，在TOFD检测中若发现存在类似点状的缺陷，应再进一步确定其性质。可以采用TOFD斜平行扫查或者平行扫查（在TOFD（超声波衍射时差法）检测焊接接头横向裂纹 》文中详细讲述的TOFD检测横向裂纹的方法）等方法，区分该缺陷是点状缺陷还是横向缺陷，防止较严重的横向裂纹被放过，而导致设备存在较大的安全隐患。（实际案例转自：中特创业）

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