焊缝超声检测技术 篇1
近年来,根据钢板的厚度、材料的性质、焊接工艺等因素,国内外制定了相应的规范标准,以保证无损检测结果的准确性。在垫板单面焊中,焊接接头根部结构形式多样,用超声检测垫板单面焊焊接接头时,会产生多种形式的根部结构反射波。按现行超声波检测标准,多种形态的根部缺陷产生的反射回波也具有多种多样的形态。这两种不同性质的回波混淆在一起,会对超声波检测人员的正确判断产生较大的困惑。目前国内外并没有具体较系统的检测方法来识别干扰波和缺陷波的区别,近些年建筑钢结构的兴起,垫板单面焊根部经常出很严重的焊接缺陷,这个问题应该引起我们的重视。因此我们将对带垫板单面焊焊接接头的常规根部缺陷试件的超声波测试,分析缺陷回波、端角反射回波和焊道反射回波的特点。
2带垫板单面焊缝超声波检测的步骤
1)预处理:打磨带垫板单面焊缝工件表面使其尽量平整光滑。2).设备选择:仪器:USN60;探头:频率为2.5MHZ,K值为2.0;试块:CSK-ⅠA和CSK-IIIA试块;耦合剂:30#滑油。3).校准:a.将斜探头对准CSK-ⅠA试块的R100曲面,找到最大回波时固定探头,用钢尺量出试块边缘到探头前端的距离X,则探头前沿长度L为:L=100-X(mm)(注:X测三次以上,取平均值。);b.运用CSK-IA试块上的R100和R50圆弧面进行定标;c.使用CSK-IIIA试块中孔深为30mm的孔测量探头K值;4).检测:由于工件表面光洁度不够,我们扫查过程中增加4作为表面补偿。
3带垫板单面焊根部缺陷回波及干扰波波形分析:
①根部缺陷(未焊透、裂纹):探头在焊缝同一面的两侧检验,其回波的平面位置位于上焊缝宽度中部或近中部,其深度位置接近于板厚T;②根部未熔合:对于根部未熔合,探头在一侧检测,虽然可以发现该缺陷,但由于其位于远距探头一侧,容易误判为干扰回波源。故需从另一侧加以验证。在另一侧利用半波程扫查,由于该缺陷与声束近似平行,因此需用全波程扫查才能发现,也只有在另一侧检验,才能把它与干扰回波源加以区别;③端角反射:在垫板与母材贴得很紧、完全焊透,且根部无缺陷的情况下,超声波会穿过根部焊透部位直至垫板端部产生反射,形成端角反射(如下图1所示)。并且其回波埋深接近于母材厚度和垫板厚度之和(T+t);④焊道回波:当声束扫查到焊缝根部时,在一定条件下将产生焊道回波,焊道回波一般是埋深为和母材板厚相当,而且反射点的位置正好在焊缝的边缘处(如下图2所示)。
4结语
通过对垫板单面焊焊接接头的常规根部缺陷试件的超声波测试,分析了缺陷回波、端角反射回波和焊道反射回波的特点,尝试利用这些反射回波的特点来对垫板单面焊焊接接头根部各类缺陷进行识别。
参考文献
[1]JB/T 4730-2005:承压设备无损检测—超声检测部分.
[2]闫伟明曾鹏飞张国强超声波探测单面焊焊接接头根部缺陷的一种方法.重庆建工无损检测工程有限公司,2008.
焊缝超声检测技术 篇2
TOFD技术以缺陷尖端对超声波的作用为基础,利用超声波的反射及绕射原理对金属部件进行检测[1]。TOFD通常使用角度为45°、60°和70°,频率为2~10MHz的纵波探头,因为纵波波速快,易发生绕射,而且根据纵波波形能简化对检测波形的解释[2]。TOFD技术可以得到D扫描二维图像。D扫描图像直观地反映了缺陷回波情况,有利于后期的存档和核查[3]。
2试块的制备
2.1模拟试块
根据实验要求,制备试块1 作为模拟试块,试块1 尺寸如图1 所示。制备试块2 作为对比试块,试块2中无缺陷,试块尺寸如图2 所示。
3 实验结果处理
3.1 TOFD检测对称扫查
在翼板处采用TOFD对称扫查可以发现翼板缺陷。直通波传播时间:
底面回波传播时间:
其中2s为探头间距,h为翼板厚度,t3为探头延迟。
以直通波信号为基准,缺陷埋藏深度d可由直通波与衍射脉冲的传播时差tD算出,计算公式如下:
其中tD为直通波与缺陷衍射波的时间差。
实验中采用45°、5MHz探头,探头前沿为8mm,2s=40mm。探头延迟t3为5.5μs,纵波声速c为5900m/s,板厚为16mm。实验波形如图3 所示。在图3 中,由于底面有腹板连接,翼板底部端面不是一个完整的平面,声波并不是简单的平面发射。其中一部分声波进入腹板中,一部分声波在翼板处发射回来由探头接收,并在仪器中显示。因为常规超声检测用的是K1斜探头,也可以根据常规探头的底面回波深度估定TOFD检测底面回波的位置。
3.2 TOFD检测非对称扫查
在翼板上,探头A发出略表面纵波向a点传播,在a点发生衍射,衍射波由B探头在腹板处接收。在实验中这种波近似认为是直通波。底波则经过翼板表面反射进入腹板中,由探头B接收。同时,直通波到达端面b,会产生衍射波到达B探头。采用TOFD对称扫查和非对称扫查分别对试块1 进行D扫描成像,横孔和竖孔缺陷均能清晰分辨,如图4 所示。由于焊缝边缘不平整,导致图像弯曲,不过在图中仍能清晰发现缺陷波。
5 结语
在实际检测中,结合TOFD对称和非对称检测方法,能有效地实现对T型焊缝的全面检测。采用TOFD非对称方法进行D扫描扫查时,需要设计合理的夹具,以实现对T型焊缝的快速检测。TOFD检测方法检测速度快,能检测焊缝中的任意方向的缺陷,常规检测方法检测速度慢,缺陷波形不直观,与常规脉冲回波检测法相比,TOFD检测有明显的优势。
图4试块1探头间距40mm时的对称扫查D扫描图(左)和非对称扫查D扫描图(右)
参考文献
[1]李衍.焊缝超声TOFD法探伤和定量新技术[J].无损探伤,2003(05):5-9.
[2]M.G.Silk and Lidington.Defect sizing using an ultrasonic time delay approach[J].British Journal of NDT,March,1975:33-36.
焊缝超声检测在船舶中的应用 篇3
【关键词】超声检测；船舶；超声相控阵；TOFD
随着现代科学技术的发展及中国造船业在世界船业界的崛起，造船工艺也在不断地进步。船体构件的连接，几乎全部采用了焊接，焊接接头的质量好坏，将直接影响到产品结构的安全性。无损检测技术在船舶工业中的应用越来越广泛，技术要求也越来越高，成为产品质量管理的重要手段。焊接质量的高低直接影响了船舶修造的质量与安全，作为现场检验人员来说，对船舶焊接的检验必须高度重视。通过无损检测技术，把焊接缺陷限制在一定的范围内，以确保船舶航行安全和水上人命财产安全。本文主要介绍在船舶焊缝无损检测中的超声检测的应用及其新发展。
1.焊缝主要缺陷形式及检验方法
焊接缺陷的種类较多，按其在焊缝中的位置不同，可分为外部缺陷和内部缺陷。常见的焊接内部缺陷有：气孔、夹渣、焊接裂纹、未熔合与未焊透等。根据产品的技术要求和有关规范的规定，焊接质量检验可采用无损检测和破坏检验两类。在船舶建造和检验中无损检测已经成为船厂船东和验船师保证船舶质和设备安全运行的重要手段。CCS《钢制海船入级规范》（2006）及《材料与焊接规范》（2006）对无损检验有大量涉及[1]。船舶无损检测的特点是：检测对象复杂（各部分焊接结构的载荷特性、应力状态、焊缝形式及等级多样），检测量大（一条万吨级船焊缝测量就在1万m以上）及检测条件差（90%以上检测在现场进行）[2]。
无损检验方法常见的有外观检查、密性试验和无损探伤等。无损探伤有射线检测、超声波检测、磁粉检测、渗透检测、涡流检测等方法。每种检测方法都有其各自的应用领域，超声波检测最主要针对焊缝内部缺陷的检测。
2.焊缝超声检测技术
声波频率在16Hz～20kHz为人的听觉范围；频率小于l6Hz的声波称为次声波；频率超过20kHz的声波称为超声波。超声波具有频率高、波长短、传播能量大、穿透力强、指向性好的特点。超声波在均匀介质中沿直线传播，遇到界面时发生反射和折射，并且可以在任何弹性介质 （固体、液体和气体）中传播。
超声波探伤是利用超声波在物体中的传播、反射和衰减等物理特性来发现缺陷的一种探伤方法。按其工作原理可分为脉冲反射法、穿透法和共振法超声波探伤等。船舶焊接检验常用脉冲反射法超声波探伤仪[2]。
脉冲反射波法是利用脉冲发生器发出的电脉冲激励探头晶体产生超声脉冲波。超声波以一定的速度向零件内部传播，遇到缺陷的波发生反射，得到缺陷波，其余的波则继续传播至零件底面后发生反射，得到底波。探头接收发射波、缺陷波和底波，放大后显示在荧光屏上。由发射波、缺陷波和底波在时间基线上的位置求出零件内缺陷的部位。依缺陷波的幅度判断缺陷的大小，具体方法有当及量法、定量法等。对于缺陷的性质则主要依缺陷波的形状和变化，结合零件的冶金、焊接或毛坯铸、锻工艺特点，以及参照缺陷图谱和探伤人员的经验来判断。
超声波探伤的特点：超声波探伤迅速，灵敏度高，可探测5～3000mm厚的金属或非金属材料的构件，设备简单，操作灵活、方便，探测范围广，对人体无害。但对零件表面粗糙度有一定要求，一般要求粗糙度等级高于Ra6.3um，表面清洁、光滑，与探头接触良好。由于零件表面一段距离内的缺陷波与初始波难于以分辨，难以探测缺陷，所以这段距离称为盲区。盲区的大小因超声波探伤仪不同而异，一般为5～7mm。超声波探伤中对缺陷种类和性质的识别较为困难，需借助一定的方法和技术[3]。
3.焊缝超声检测技术的新进展
超声相控阵技术是通过控制各个独立阵元的延时，可生成不同指向性的超声波波束，产生不同形式的声束效果，可以模拟各种斜聚焦探头的工作，并且可以电子扫描和动态聚焦，无需或少移动探头，检测速度快，探头放在一个位置就可以生成被检测物体的完整图像，实现了自动扫查，且可检测复杂形状的物体，克服了常规A型超声脉冲法的一些局限[4]。
与常规超声波检测设备比较，超声相控阵检测设备具有如下一些特点：
（1）检测速度快。
（2）使用灵活。
（3）检测可靠。
（4）功能强大。
（5）操作简便。
TOFD技术是超声波检测的一种新技术，其中文名称是超声波衍射时差法，TOFD是英文“Time Of Flight Diffraction”的缩写。TOFD技术具有快速高效、高精度、高可靠性的特点，并且能形成统一的质量标准，有利于保障产品发展和质量安全，因此被广泛地应用于锅炉、压力容器、管道等的焊缝检测中，近年来世界各先进国家都纷纷出台了TOFD的国家检测规范和标准。我国核电、压力容器等领域都对此开展了积极研究，2009年底，参照欧盟的标准，我国也颁布了相应的TOFD技术标准[5]。
TOFD技术的优越性主要体现在：
（1）一次扫查几乎能够覆盖整个焊缝区域（除上下表面盲区），可以实现非常高的检测速度；（2）可靠性要好，对于焊缝中部缺陷检出率很高；（3）能够发现各种类型的缺陷，对缺陷的走向不敏感；（4）可以识别向表面延伸的缺陷；（5）采用D-扫描成像，缺陷判读更加直观；（6）对缺陷垂直方向的定量和定位非常准确，精度误差小于1mm；（7）和脉冲反射法相结合时检测效果更好，覆盖率100%。
目前，我国已将超声相控阵和TOFD技术研发成果成功用在了在役船舶、在役海洋平台等大型钢结构和复合材料的检测中，成功解决了常规无损检测方法无法解决的技术难题，创造了巨大的经济和社会效益。
4.结论
目前在无损检测领域发展最快适用较广的技术是超声波自动检测，该技术可应用在船舶制造中焊接工艺的各个阶段，并且对人员无辐射危害，成本低、灵敏度高、时实显示、使用方便。随着超声技术的进步，目前超声相控阵和TOFD技术也在船舶焊缝无损检测中得到了应用。
参考文献
[1]季肖枫，顾娜.船舶焊接超声检测.应用科技，2009（10）：213-214.
[2]景艳.无损检测在船舶焊接中的应用.现代制造技术与装备，2012，210（5）：32-34.
[3]张燕宏，李志远.焊接结构件焊缝缺陷的无损检测技术研究.机电产品开发与创新，2003（2）：27-29.
[4]李衍.超声相控阵技术，第一部分：基本概念.无损检测，2007，31（4）：24-28.
管道焊缝超声P扫描成像检测技术 篇4
管道焊缝超声P扫描成像检测技术
介绍采用便携式自动扫查系统的超声P扫描成像检测技术,通过三视投影成像对缺陷进行定性定量综合分析诊断.检测结果表明,采用P扫描成像方法可以准确判断焊缝中缺陷的位置、大小、分布、取向等特征.
作 者：刘菲菲 刘松平李乐刚 王瑞川 作者单位：北京航空制造工程研究所刊 名：航空制造技术 ISTIC英文刊名：AERONAUTICAL MANUFACTURING TECHNOLOGY年，卷(期)：2007“”(11)分类号：V2关键词：超声检测 P扫描 管道焊缝
焊缝超声检测技术 篇5
大型立式圆筒形焊接储罐的检测主要是X射线检测和表面检测, 对周边环境、交叉作业、人员等环保要求很高, X射线检测在夜间作业, 效率低下、检测过程繁琐。尤其是大型储罐射线检测最底圏焊缝时, 需专门留出3天左右的射线检测时间, 如采用超声衍射时差法TOFD检测, 既保证检测与焊接基本同步, 又节约了工期。超声衍射时差法 (以下简称TOFD技术) 在原理和方法上都优于传统手工超声波检测技术, 克服了人为、工艺技术因素的影响, 在检测速度、可靠性、整体施工工期、成本、环境保护等方面大大提高功效, 一定条件下可代替X射线底片成像检测技术。
2 超声衍射时差法原理
TOFD技术利用的是固体中声速最快的纵波在缺陷端部产生的衍射来进行检测。在焊缝两侧, 将一对频率相同的纵波斜探头相向放置发射, 探头发射的纵波入射到被检焊缝断面, 在无缺陷部位, 接收探头会接收到沿工件表面传播的直通波和底面反射波, 而在有缺陷存在时, 在直通波和底波之间, 会接收到缺陷上端部和下端部的衍射波, 因此直通波和底波就被作为缺陷测量的参考信号, 在数字化技术的处理下, 通过分析软件快速对接收到的信号进行评估、数据处理。
3 检测依据、技术标准及验收规范
《立式圆筒形焊接油罐施工及验收规范》GB50128-2005
《固定式压力容器安全技术监察规程》TSG R0004-2009
《衍射时差法超声检测》N B/T47013.10-2010
4 TOFD检测工艺
4.1 检测准备
4.1.1 确定检测区域宽度
检测区域宽度应是焊缝本身, 再加上焊缝熔合线两侧各25mm的范围或t中较小值的范围。
4.1.2 检测面表面处理
检测面不得有飞溅、焊疤、较大的隆起或凹陷等影响探头和检测面耦合效果的障碍物。在T字焊缝检测时, 由于焊缝余高会对扫查器的前进造成影响, 所以最好将临近的焊缝余高磨平, 以免使T字焊缝的扫查图谱变形。
4.1.3 探头的选择和中心距PCS的设置
由于立式圆筒形储罐的壁板一般都在50mm以下, 可采用一组探头对检测。探头的选择和PCS的设置根据《衍射时差法超声检测》NB/T 47013.10-2010中的相关要求进行, 同时在检测前, 应在对比试块和盲区试块上进行灵敏度的验证。
4.2 TOFD检测
一般采用非平行扫查进行初始的扫查方式, 探头对称布置于焊缝中心线两侧沿焊缝长度方向运动。
对于非平行扫查发现的接近最大允许尺寸的缺陷或需要了解缺陷更多信息时, 进行偏置非平行扫查、平行扫查, 若焊缝较宽, 在焊缝两侧各增加一次偏置非平行扫查。
4.3 检测结果分析
对检测结果进行综合分析和评定, 如有可疑部位可采用其他检测方法加以辅助判断, 对超标缺陷返修后, 按原检测方法重新检测。
4.4 存在的问题解决情况
4.4.1 不同厚度壁板对接焊缝的检测
由于储罐环焊缝的上下壁板厚度不同, 因此造成在不同平面扫查时, 耦合效果下降、信号不稳定或信号丢失的情况, 这种情况下, 通常采用在罐内平齐的一面进行扫查, 可避免检测信号丢失。
4.4.2 罐内外壁检测的注意事项
罐壁板存在一定的曲率, 从内壁检测缺陷的检出率较高, 从外壁检测精度较高, 但内壁或外壁检测时, 不能采用相同的设置参数。
4.4.3 盲区的检测
扫查面盲区和底面盲区是TOFD技术的固有盲区。除了通过采用高频短脉冲宽频带探头、减少探头中心间距的方法减少表面扇区范围外, 对于表面盲区应按照JB/T4730.4~4730.5标准进行磁粉、渗透检测。在单面扫查时, 可以在焊缝两侧各增加一次偏置扫查, 盲区的检测还应加上手工常规超声检测和采用爬波探头检测, 检测人员认为有必要时也可补充射线检测。
5 TOFD检测技术在立式圆筒形储罐焊缝检测中的应用情况
从2012年10月至2013年6月, 我公司分别在阿拉山口-独山子原油管道首站运行油库增容工程和风城2号稠油联合站的5万、2万5千方立式圆筒形储罐对接焊缝中成功应用TOFD检测技术进行试检测, 通过与射线检测底片对比, TOFD检测对缺陷的检出率更高, 对典型缺陷 (如未熔合、密集型点状等缺陷) 显示明显。
6 TOFD检测技术在立式圆筒形储罐焊缝检测中的优势
6.1 提高工效300%
以5万立式圆筒形储罐底层的立焊缝为例:
X射线检测最底圈板厚3 2 m m, 高度2200mm, 每道立焊缝射线检测拍片按300mm规格的胶片需拍9张, 每张胶片曝光时间5分钟, 加上现场布置及暗室处理时间, 按照检测10道立缝计算, 大概需要10小时左右, 采用TOFD技术, 现场实施线性扫查平均2.2米/10分钟, 加上图谱判定分析时间平均大概需要3小时, 共计提高工效300%以上;
6.2 人工成本、材料成本对比
正常情况下, 一座5万立方原油储罐最底圏共18道立缝, 射线检测需要两个检测机组在一个工作日完成, 每组三人, TOFD检测只需每组三人一个工作日完成, 可节省三个人的人工成本。除去设备的一次性投入, TOFD检测在材料上只需探头楔块和探头线的磨损, 而射线检测则需投入胶片、药液、铅字、暗袋等其他辅助材料, 相比较大量节省了检测成本, 同时检测过程可与其他作业工序同步进行, 节省工期3-5天。
6.3 环境保护
采用TOFD检测技术可削减X射线检测辐射伤害的风险因素, 同时射线检测过程中废旧药液、铅字、尾气排放对环境也造成一定的污染, 而TOFD检测技术现场只残留耦合剂对被检物的轻微锈蚀, 不会造成环境污染。
7 结束语
焊缝超声检测技术 篇6
关键词：距离波幅曲线,灵敏度,理论值,实际值
0 引言
通过理论计算出的数值和实际测量画出的曲线可以看出两种试块制作出的曲线的灵敏度差异。比较可以得出那种试块的灵敏度合理一些, 在实际产品中可以根据要求选择不同的试块。
1 校验试块
1.1 ASME校验试块
基本型 (平面) 试块, 在不同的位置钻有长横孔。ASME中规定, 校验试块的材质通常与被检试件相同, 试块的扫查表面应代表被检试件的扫查表面。
1.2 JB/T4730.3-2005 中CSK- Ⅲ A试块
CSK- Ⅲ A试块适用壁厚范围为6mm-120mm的焊接接头。在满足灵敏度要求时, 试块上的人工反射体根据检测需要可采取其他布置形式或添加。
2 ASME与JB/T4730 基准试块声压值差值理论计算
通过对两个标准试样的长横孔与短横孔回波声压的理论计算, 不同的孔径有不同的回波声压, 通过对比可以看出在横波入射中的不同试样的回波声压值。采用K1 探头, 2.5MHz, 13X13mm的探头面积进行理论计算。
把长横孔与短横孔的声压分贝值的差值分别对应两种标准试样的灵敏度进行对比。
3 距离- 波幅曲线
3.1 DAC曲线绘制测点
按ASME规定, 在基本校验试块上, 用一次波和二次波绘制DAC曲线。一次波所取测点有3 个, 分别对应的横孔深度为T/4, T/2 和3T/4;二次波所取测点也有3 个, 分别对应的横孔深度为5T/4, 3T/2 和7T/4。T为试块厚度。
3.2 DAC曲线组成
ASME规定的DAC曲线由三条线构成:基准线、记录线和评定线。其中M线代表100% 满屏 (0d B) , N线代表50% 满屏 (-6d B) , E线代表20% 满屏 (-14d B) 。这与JB/T4730 规定的三条线完全不同。由此可知, ASME规定下其基准线随被检厚度和标准孔径而变, 而JB4730 的三线高度随被检焊缝板厚而变, 但标准孔径不变。
4 ASME与JB/T4730.3-2005 基准试块的分贝值实际测量值
实际测量采用的是数字式超声探伤仪CTS-9003, 探头为K1 横波斜探头, 2.5MHz.13x13mm, 探头实际K的测量值为1, 探头前沿为12mm。
两种试块采用同一台超声仪器, 相同的探头, 以保证实验数据的准确性与公平性。
5 理论数值和实际数值的分析
5.1 理论值的分析
从理论计算可以得出, ASME的长横孔扫查的灵敏度与短横孔的JB/T4730 扫查的灵敏度在T < 75mm, ASME试块的灵敏度都小于JB/T4730, 在T > 75mm之后, ASME的长横孔的灵敏度都高于JB/T4730 短横孔的灵敏度。
5.2 实际测量值的分析
由实际测量的数值所绘制的表中可以看出, 由数据的拟合线的公式得出Y1=0.131X+58.06, Y2=0.081X+49.33, Y1为短横孔的分贝增益值, Y2 为长横孔的分贝增益值。
由图可以看出, ASME的扫查的灵敏度一直高于JB/T4730 的扫查灵敏度, 且这个差值会越来越大, 所以长横孔的扫查灵敏度会一直大于短横孔的扫查灵敏度。
6 结论
理论计算在75mm的厚度是一个分界点, 厚度大时ASME扫查灵敏度高, 厚度小时JB/T4730 的扫查灵敏度高。但是实际测量的数值看出, ASME长横孔的扫查灵敏度要一直高于JB/T4730 短横孔的扫查灵敏度。
参考文献
[1]ASME锅炉及压力容器规范国际性规范[S].2010.
[2]JB/T4730.3-2005, 承压设备无损检测[S].
焊缝超声检测技术 篇7
关键词：超声波,焊缝,伪缺陷
某电厂大跨度干煤棚网架滑移脚手架的焊缝探伤,工程使用钢管为ϕ114 mm～ϕ194 mm,管壁厚度为4 mm～12 mm。使用CTS-22型探伤仪,试块为CSK-1C试块(网架专用)。仪器按深度1∶1调整,对节点焊缝进行A级检验。发现在焊趾4 mm～12 mm深度熔合线附近有不同长度连续的超标反射回波,出现未焊透显示。
1 检测依据
网架杆件节点焊缝超声波探伤依据GB 50205-2001钢结构工程施工质量验收规范;执行国家标准GB 11345钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级及行业标准JG/T 3034.2-1996螺栓球节点钢网架焊缝超声波探伤及质量分级法。
2 探头的选择
选取短前沿斜探头,一般工件厚度较小时宜选用较大的K值,以便增加一次波声程,避免近场区探伤,探伤前必须在试块上实测K值,并在工作中经常校验。探伤厚度较大工件时宜用大晶片,较小的K值,以减少衰减,提高灵敏度,测定缺陷指示长度。当缺陷回波只有一个波高点时,采用6 dB波长法;当缺陷回波有多个波高点时,采用端点波高法。探伤前在CSK-1C试块上实测K值,宜用小晶片探头,此工程使用5P6×6K2.5探头。
3 探伤灵敏度的选择
探伤灵敏度不宜过高,超判废线为不合格,初始探伤灵敏度不低于评定灵敏度。扫查方式采用串列扫查,当工件存在缺陷时,探头发出的波从缺陷反射到底面,在示波屏上产生一个回波;当工件无缺陷时,接收探头接收不到回波,超过评定线的信号应注意是否具有缺陷特征,如有怀疑时,应改变探头角度,观察动态波形,结合工艺特征判定识别。
4 耦合剂的选择
耦合剂应选用具有适当性的液体糊状物,并对材料和人体没有损伤作用,又便于检验后清理。根据实际需要,还可以在耦合剂中加入表面活性剂,提高其润湿性能,此工程使用的耦合剂为洗洁净。
5 检验等级及探伤法
检验等级A级,探伤法为直射法,焊缝自身宽度再加上管材侧相当于管壁厚度的一段区域,最大为12 mm。为了能全面探测到整条焊缝,探头需沿焊缝方向移动,观察缺陷反射波的动态波形是否为伪缺陷信号。
5.1 缺陷的等级分类(见表1,表2)
5.2 根据CSK-1C试块做出DAC曲线(见图1)
6 试验结果
试验1:选取ϕ159 mm×6 mm钢管与锥头杆件焊缝,装配时留2.0 mm间隙,V型坡口,钢管与锥头配合紧密,经探伤确认该试件无缺陷回波,焊缝趾部亦无缺陷波出现,焊缝判定一级。
试验2:选取同样ϕ159 mm×6 mm钢管与锥头杆件焊缝,装配时留2.0 mm间隙,V型坡口,不同处在于锥头与钢管装配时由于配件尺寸偏差出现锥头端部外径小于钢管内径。在插入钢管时出现1 mm～2 mm空隙,经探伤检验,在深度6 mm处出现连续缺陷回波,深度指示从入射点算起,接连使用小K值和大K值探头检测,缺陷波同样出现。依据标准表1,表2规定,判定此节点焊缝不合格,确认是根部未熔透。
依据杆件装配情况和焊接工艺确认,对节点焊缝未熔透持怀疑态度,决定对焊缝进行宏观切片检验,发现有装配空隙,熔深大于6 mm。探伤检验在6 mm以上未检测出焊接缺陷。经过多次反复试验结果一样。
上述试验证明,此种焊缝的缺陷回波显示为伪缺陷。
7 结语
1)焊缝中的这种回波并非缺陷回波,是由于焊缝熔深大于焊材壁厚出现空隙,超出探伤深度的反射回波。
2)焊缝探伤的缺陷回波K值和探头角度多大都可能存在。
3)在施工过程中,遇到此类情况,应慎重判定。认真观察节点装配工序,进行各种试验。根据缺陷波准确分析,依照探伤原理分析回波显示特点,对焊缝进行准确判断,以免造成误判。
参考文献
[1]GB 50205-2001,钢结构工程施工质量验收规范[S].
[2]GB 11345-1996,钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级[S].
使用渗透检测检查焊缝 篇8
渗透剂有两类:着色渗透剂和荧光渗透剂。两者的主要区别在于:着色渗透剂在正常光线条件下可见, 而荧光法检测缺陷需要一种紫外线 (或黑光) 光线。渗透检测适用于被洗刷、浸渍、浸没或喷涂处理的表面。由于肉眼更容易察觉到荧光, 所以该方法被更多地应用于需要检查细微缺陷的关键之处。
渗透检测的4个步骤如下:焊缝表面预清洗、应用渗透剂、在规定的时间 (停留时间) 后清除多余的渗透剂和应用显色液。待显影液烘干后, 采用合适的标准评定测试结果。
渗透检测不但可用于磁性材料, 而且对诸如铝、镁、奥氏体不锈钢等不能用磁粉检测的金属, 它也是一个很好的选择。
渗透检测的优点是:应用方便;易学;检测快速、廉价;即使对于光滑表面, 也很少出现错误读数。图1所示为有关检查结果。
但是该工艺确实也存在某些局限性:焊缝的缺陷处一定要洁净且表面是敞开的;渗透剂难以完全清除;有些渗透剂可能对母材和焊缝产生有害的影响, 从而影响其使用寿命。
钢闸门工地焊缝防腐维修技术 篇9
水工建筑物的钢闸门是水利水电工程的重要组成部分。因闸门长期处于干湿交替、浸没水下及高速水流和冲刷等恶劣环境中, 受到各种水质、温度及水生物的侵蚀, 以及泥沙、冰凌和其他漂浮物的冲击摩擦, 导致钢材发生腐蚀。随着钢铁材料腐蚀程度的增加, 钢闸门结构的承载能力降低, 严重时将威胁到闸门的安全运行。因此, 经常检查钢闸门金属结构的腐蚀情况, 采取适当防腐蚀措施, 确保水工建筑物安全运行, 延长钢闸门的使用年限是一项十分重要的工作。
二、工程运行经验
新疆恰甫其海电站和山口电站分别于2005年、2009年相继投入运行, 2座水电站中发电洞、泄洪洞、排沙洞、溢流表孔共计设置19扇水工钢闸门。经多年运行, 钢闸门普遍存在局部腐蚀现象, 这主要和闸门防腐维修工艺和所处恶劣环境有关。钢闸门腐蚀中95%以上的腐蚀部位分布在工地焊缝, 并且腐蚀部位会不断扩散, 使工地焊缝周围出现锈凹且锈凹越来越深。工地焊缝腐蚀的主要原因如下。
工程施工现场工地焊缝防腐工艺不规范、缺少专业防腐队伍、施工环境及赶工期所致。一般施工现场, 钢闸门焊接完毕经无损探伤合格后, 由现场工人涂刷2道与闸门相同颜色的涂料即结束, 这恰恰是闸门焊缝容易锈蚀的主要原因。仅有少数闸门受外界撞击、摩擦等损坏了防腐涂层, 引起局部锈蚀。一般这些钢闸门上所有腐蚀面积, 仅占钢闸门体总面积的4%, 如果这4%腐蚀面积长期未得到有效维修, 将影响闸门的安全运行。
如果为了这4%腐蚀面积对整扇闸门进行防腐维修, 将投入大量费用。虽然原来腐蚀部位已得到解决, 但因施工现场环境受限, 原来完好部分的防腐涂层再次处理后, 质量未必比之前好。这样不仅提高了钢闸门运行维护成本, 质量也得不到保证。因此对闸门工地焊缝进行局部防腐维修, 不仅可以有效解决闸门腐蚀问题, 同时大大节省运行维护费用。2014年新疆恰甫其海电站和山口电站首次对钢闸门焊缝进行了防腐维修, 钢闸门焊缝腐蚀情况见图1~图3, 相关检测见表1。
三、防腐维修技术
金属结构防腐蚀的方法很多, 而水工机械设备一般采用涂料防腐、喷锌 (铝) 与涂料联合防腐、外加直流电阴极保护与涂料联合防腐等。鉴于金属构件防腐工程腐蚀状况、腐蚀环境及水质等情况;结合现行防腐蚀技术和腐蚀理论完善为基础, 对以往的实践经验加以分析、认识和整理, 参考国内、外先进经验来制订一个先进的、切合实际情况、行之有效的防腐技术方案, 可以提高钢闸门的防腐维修质量, 延长其使用寿命有着重大的意义。以新疆恰甫其海电站和山口电站钢闸门防腐维修为例 (表2) , 采用喷锌与涂料联合防腐方法, 其防腐工艺流程为:钢结构人工及动力工具除锈→检查合格→热喷镀锌第一层→中间验收合格→涂刷封闭底漆环氧云铁第二层→检查合格→中间验收合格→涂刷中间漆环氧富锌第三层→中间验收合格→涂刷面漆银灰色氯化橡胶第四层→验收合格→竣工移交。
1. 材料管理
金属结构防腐维修实施前首先估算本工程材料用量、产地规程、型号及费用。对材料供应厂家的每批材料、每个品种都要全面验收, 做好材料验收记录并存档备查。按计划准备足够的施工材料, 采取切实可行的材料供应措施, 绝对不能因材料货源不足或供应运输不及时而延误工期。
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2. 表面预处理
喷砂机主要采用压缩空气为动力, 形成高速喷射束将喷料高速喷射到被需要处理金属表面, 使金属表面的机械性能发生变化, 由于磨料对金属表面的高速冲击和切削作用, 使金属的表面获得一定清洁度和不同的粗糙度, 使金属表面的机械性能得到改善, 因此提高了金属的抗疲劳性, 增加了金属表面与涂料之间的附着力, 延长了涂层的耐久性, 把工件表面的杂质、焊渣、飞溅及氧化层消除, 并清洗基体金属表面可见的油脂及其他污物。
喷射用的压缩空气, 必须经过冷却装置及油水分离器进行处理, 以保证压缩空气燥无油, 空气压压力0.4~0.6 MPa。喷射过程中通过调整喷射压力、角度、时间及喷射物粒径等, 可以得到金属表面不同等级的清洁度和粗糙度, 闸门防腐维修过程中一般清洁度为Sa2.5级, 喷射处理后, 表面粗糙值, 对于涂料防腐Ry应在40~70μm, 对于热喷金属防腐Ry应在60~100μm。喷射除锈时, 施工环境相对湿度≤85%, 金属表面温度应高于气露点3℃以上, 喷射前应对不涂装部位进行遮蔽保护措施。
3. 热喷锌
金属表面预算经检查合格后, 应尽快进行涂覆, 其间隔时间可根据环境条件, 一般4~8 h。火焰喷枪和电弧喷枪都可以用锌线材进行金属加工, 线材尺寸为Φ3 mm;为了减少金属涂层的孔隙率, 要求喷枪的移动方向交叉。由于锌的沉积率高, 所在要求枪的移动速度比一般的要快一些;使用电弧喷枪要特别防止光污染对眼睛和身体的损害, 还注意噪声对双耳的严重损害, 工作人员必须采取有效防护措施。
4. 涂装工艺
各层涂料防腐间隔时间, 应在前一道漆膜达到表干后才能防腐下一道涂料, 具体间隔时间可按作料使用说明书规定进行。涂料涂装须在气温5℃以上进行, 涂装现场保持通风良好, 遇潮湿或尘土飞扬、烈日暴晒等情况应采取有效措施, 否则停止进行。在空气相对温度超过85%或钢村表面温度未高于大气露点3℃以上时, 不得进行涂装作业。涂装过程中对每一道涂层均应进行湿膜、干膜外观检查和湿膜厚度检查;涂装结束漆膜固化后, 应进行干膜厚度的测定、附着性能检查。湿膜外观不得有曳尾、缩孔缩边、起泡、喷丝、发白失光、浮色、流挂、渗色、咬底、皱皮等;干膜不得有白化、细裂、龟裂、回粘、剥落以及脱皮等现象。
四、质量验收
1. 涂层外观检验
用目测法检验喷锌层和油漆层的处观, 喷锌层表面应有均匀的外观, 无剥落、无裂缝、无烧灰、无熔滴;不能有起皮、鼓泡、粗颗粒、裂纹、掉块现象出现。油漆表面不能有流挂、鼓泡、皱纹、龟裂、泛白、漏涂等缺陷。
2. 涂层厚度检测 (表3)
防腐涂层厚度测量, 第一测点应取3次读数, 其中每次读数的位置相距25~75 mm, 取3次读数的算术平均值为此点的测定值;取点应注意分布的均匀性、代表性, 85%以上测点的厚度应达到设计厚度。
3. 涂层附着力检验
热喷涂层检验, 用刀刃间距3 mm的划格器的金属涂层上划出一个外形尺寸15×15 mm的胶带拉开, 检查金属涂层是否被胶带粘起而剥离基体, 金属涂层的任何部分都没有和基体剥离为合格。油漆涂层检验当油漆厚度>120μm时, 在漆层上划两条夹角为60°的切割线, 用布胶带粘牢划口部分, 然后沿垂直方向快速撕起胶带, 漆层应无剥落。当漆膜厚度≥120μm时, 可用划格法检查。
五、结束语
水工建筑物的钢闸门是水利水电工程的重要组成部分, 大部分已建工程闸门存在的普遍问题是工地焊缝锈蚀。随着钢铁材料腐蚀程度的增加, 降低了钢闸门结构的承载能力, 严重时将威胁到闸门的安全运行。因此, 对钢闸门工地焊缝局部防腐维修, 不仅节省闸门的运行维护成本, 还可以解决钢闸门锈蚀问题, 延长钢闸门的使用年限是一项十分重要的工作。
摘要：水工建筑物的钢闸门是水利水电工程的重要组成部分。在大部分已建工程中, 钢闸门工地焊缝普遍存在腐蚀现象。随着钢闸门腐蚀程度的增加, 降低了门体结构的承载能力, 严重时将威胁到闸门的安全运行。因此, 对钢闸门工地焊缝防腐维修势在必行。
承压管道对接焊缝检测分析与对策 篇10
1 对接焊缝检测技术
针对承压管道对接焊缝的缺陷产生的特点, 通常采用射线检测或超声波检测技术来检测其焊缝质量。
1.1 射线检测技术
通常分为X射线检测和γ射线检测两种。X射线检测技术通常用于管道壁厚小于26mm的管道的焊缝检测, γ射线检测技术则多用于大壁厚、架空等管道的焊缝检测工作中。通常利用射线穿过介质的能量衰减在胶片上记录缺陷。
X射线检测技术能够提供比γ射线检测更高的清晰度与灵敏度。因此, 在条件允许的情况下, 应尽可能采用X射线检测来提高检测结果的准确度。具体检测方式如下图1所示。
对接焊缝中的缺陷按性质可分为裂纹、未熔合、未焊透、条形缺陷、圆形缺陷、根部内凹、根部咬边共7类;按缺陷性质、数量和密集程度, 其质量等级可划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级。其中, Ⅰ级对接焊缝内不允许存在裂纹、未熔合、未焊透、条形缺陷、根部内凹、根部咬边。Ⅱ级和Ⅲ级内不允许存在裂纹、未熔合、双面焊以及加垫板单面焊中的未焊透。缺陷超过Ⅲ级者为Ⅳ级。当各类缺陷评定的质量级别不同时, 以质量最差的级别作为对接焊缝的质量级别。
1.2 超声波检测技术
在进行承压管道焊缝检测时, 普遍采用超声检测的方式。其不存在放射性危险, 可以有效确定焊缝缺陷的深度及范围, 具有较高的检测效率。
1.2.1 检测仪器及探头
数字超声波探伤仪, 高频率、小前沿、大K值的横波斜探头。
1.2.2 检测方式
采用直射法与一次反射波法结合的方式来进行, 其检测原理如图2所示。图中所示的位置1和2分别采用直射法检测与一次反射波法检测, 通过这种方式, 可以实现对焊缝的全面检测。
1.2.3 探头的移动区域及检测区域
探头的移动区长度应保证对焊缝及两侧的热影响区进行全面覆盖, 所探查的区域长度至少应该在3TK左右 (T为板厚, K为探头折射角度) 。
1.2.4 缺陷定量检测
应注意将检测的灵敏度保持较高的水平, 不能低于评定线, 当反射波的波幅超过评定线时, 应根据探头位置、方向以及反射波的波形及位置来判断焊缝的缺陷情况。另外, 在进行检测时, 探头应垂直于焊缝中线, 以便进行纵向缺陷的检测。
2 焊缝缺陷产生的原因及预防措施
2.1 焊缝缺陷产生的原因
导致焊缝产生缺陷的原因主要包括以下几个方面:管道壁厚不足, 这会使得焊缝在正常压力作用下处于较高的应力状态, 导致焊缝金属发生屈服;管道壁厚过大, 焊接过程中需要进行多层多道焊接, 由于坡口角度或焊接电流过小等原因, 会导致焊接位置表面残留氧化物, 导致焊缝逐渐被氧化;当焊接时采用不合理的焊接结构, 就容易造成焊缝出现较高的应力集中, 最终导致焊缝产生裂纹;在焊接时, 焊道间的焊渣如果未进行彻底的清理而残留在焊缝中, 就容易导致焊缝中形成夹渣、气孔等缺陷;进行焊接作业时, 如果缺乏有效的监督检查, 但出现一定的工艺错误, 而未被及时发现, 也是导致焊缝产生缺陷的主要原因之一。
2.2 焊缝缺陷的预防措施
焊接前, 要根据管道的特点选择适宜的坡口角度并应彻底清理焊接区及附近的油污等杂物;焊接时, 焊条要保持一定的倾角, 这能有效避免体积型缺陷的出现;选择正确的运条方式, 有规律地搅动熔池, 促使熔渣与铁水分离;适当降低焊接速度或增加焊接电流, 这样能够使熔渣更容易浮出;对焊条药皮、焊剂的化学成分进行合理调整, 使熔渣的熔点降低, 有效地使熔渣分离出来。
3 结语
(1) 利用X射线检测技术对管道对接焊缝进行检测, 可以实现对焊缝缺陷的位置、大小及形状进行较为精确的判定, 而且能够有效降低检测成本, 因此, 针对这些技术开发出更为方便使用的检测设备。
(2) 利用超声波检测技术时, 检测人员除了需要对检测到的缺陷回波所反应的情况有详细的了解之外, 还要对其他一些回波信号进行判断, 如各种杂波、工件轮廓回波等, 以免出现因回波判断错误而影响检测结果的情况出现。
(3) 焊缝中的主要缺陷是在焊接过程中的多种外界因素和人为因素所造成的, 因此, 对焊接人员的综合素质要求较高, 要求焊接人员能够在焊接作业中对各种异常因素进行判断, 以便及时处理, 避免焊缝缺陷的出现。
参考文献
[1]张燕红.焊缝自动超声检测技术与设备的试验研究[D].合肥:合肥工业大学, 2005.
[2]张历成.西气东输管道工程管道对接环焊缝全自动超声波检测[J].无损探伤, 2001 (5) :42-49.