林光輝，關(guān) 磊，黃 偉，陳 敏

（1.水利部產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究所，浙江 杭州 310012；2.華能瀾滄江水電有限公司糯扎渡水電工程建設(shè)管理局，云南 普洱 665005）

1 工程概況

糯扎渡水電站安裝9臺(tái)65萬kW水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量585萬kW，引水壓力鋼管采用ADB610D高強(qiáng)鋼板，管壁厚度為40、44、48、52 mm和56 mm 5種，總質(zhì)量約4 613 t。蝸殼共9套，材料采用B610CF高強(qiáng)鋼板，板厚從鼻端到進(jìn)口段由27～72 mm （3臺(tái)）、36～75 mm （6臺(tái)）逐漸加厚，總質(zhì)量約3 909 t。

壓力鋼管和蝸殼作為電站的埋設(shè)部分，其安裝工作不僅是一個(gè)漫長的過程，還需要配合其他工種施工。水電站現(xiàn)場施工較復(fù)雜，需多個(gè)工作面交叉展開，這就要求各種施工在互不影響的情況下緊密配合。長期以來，作為檢驗(yàn)壓力鋼管和蝸殼焊接內(nèi)部質(zhì)量的技術(shù)手段，射線檢測 （RT，Radiographic Testing）被認(rèn)為是最有效的方法，然而射線檢測存在以下的局限性：①RT檢測速度慢，從透照開始到評(píng)定出結(jié)果需數(shù)小時(shí)；②射線對(duì)人體組織會(huì)造成多種傷害，因此對(duì)職業(yè)放射性工作人員劑量當(dāng)量規(guī)定了限值，現(xiàn)場檢測會(huì)因交叉工作給防護(hù)工作帶來一定難度；③就糯扎渡工程而言，壓力鋼管和蝸殼的最大壁厚達(dá)75 mm，而一般的便攜式X射線機(jī)的最大透照厚度在60 mm以下，若采用γ射線，對(duì)放射同位素的嚴(yán)格管理規(guī)定將大大影響工作效率和成本。

針對(duì)RT的局限性， 衍射時(shí)差法超聲檢測（TOFD， Time of Flight Diffraction technique） 檢測技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它克服了RT存在的局限性，同時(shí)具備良好的檢測效果，是一種真正高效環(huán)保的檢測手段。TOFD可以實(shí)現(xiàn)對(duì)焊縫的連續(xù)檢測，最大掃查速度可達(dá)3 000 mm/min，而且檢測結(jié)果能夠?qū)崟r(shí)顯示，檢測效率有了質(zhì)的飛躍。TOFD檢測技術(shù)利用超聲波衍射原理，對(duì)人體沒有傷害，對(duì)現(xiàn)場防護(hù)沒有特殊的要求，是一種高效環(huán)保的檢測手段。

2010年2月，鑒于糯扎渡電站施工的迫切需要，建設(shè)單位決定將TOFD檢測技術(shù)在該工程進(jìn)行實(shí)施應(yīng)用。但由于這項(xiàng)檢測技術(shù)在我國的運(yùn)用還處于推廣時(shí)期，并且，TOFD技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚處在審核報(bào)批階段。2010年2月～5月，建設(shè)單位組織施工單位和第三方檢測單位在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上制定了TOFD檢測技術(shù)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并通過了專家的審定。TOFD檢測技術(shù)作為一種新興的檢測手段，對(duì)檢驗(yàn)人員的技術(shù)水平提出了較高的要求。我國的專業(yè)技術(shù)檢測人員數(shù)量有限，而且檢測經(jīng)驗(yàn)不足，這勢必會(huì)給工程的應(yīng)用帶來一定的難度，因此，與會(huì)專家提出，在糯扎渡水電站壓力鋼管和蝸殼安裝焊縫檢測過程中，實(shí)行一定階段的TOFD與RT的對(duì)比檢測研究，通過對(duì)焊接缺陷的解剖驗(yàn)證，進(jìn)一步了解TOFD與RT對(duì)焊縫焊接缺陷的檢出吻合程度，根據(jù)對(duì)比檢測研究的成果再確定TOFD檢測技術(shù)在該工程中的應(yīng)用范圍。

2 研究工作的開展情況

2.1 檢測對(duì)象

選取糯扎渡水電站8、9號(hào)機(jī)壓力鋼管安裝焊縫和1、6、7、9號(hào)機(jī)蝸殼安裝焊縫作為對(duì)比檢測的對(duì)象，在滿足原設(shè)計(jì)中RT、UT（超聲波檢測，Ultrasonic Testing）、 MT （磁粉檢測， Magnetic Particle Testing）要求的基礎(chǔ)上增加TOFD與RT的對(duì)比研究工作。對(duì)比檢測內(nèi)容如表1所示。

2.2 技術(shù)措施

（1）對(duì)比部位。RT檢測圖譜的有效長度300 mm/張，TOFD檢測圖譜的有效長度也為300 mm/張，對(duì)比檢測規(guī)定，TOFD檢測部位和RT檢測部位完全重合。

（2）不同板厚部位的技術(shù)處理。采取雙面掃查的方式，并采用不同板厚計(jì)算的PCS值分別進(jìn)行對(duì)中掃查。

（3）板厚T大于50 mm時(shí)，采用不同探頭進(jìn)行分層掃查。

（4）對(duì)T字頭焊縫，增加橫向非平行掃查。

（5）表面盲區(qū)的處理。在雙面采用MT檢測加以彌補(bǔ)。

2.3 缺欠評(píng)定與驗(yàn)收規(guī)定

2.3.1 MT缺欠評(píng)定與驗(yàn)收規(guī)定

（1）壓力鋼管。磁粉探傷標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行JB/T 4730—2005《承壓設(shè)備無損檢測》第4部分，壓力鋼管管壁縱縫及壓力鋼管管壁環(huán)縫Ⅰ級(jí)合格。

（2）蝸殼。磁粉探傷標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行ASME第Ⅷ-1卷2007版強(qiáng)制附錄6。所有受檢表面不允許有如下缺欠顯示：①相關(guān)的線形顯示；②尺寸大于4.8 mm的計(jì)作缺欠的圓形的磁痕顯示；③在一條直線上，有4個(gè)或4個(gè)以上的計(jì)作缺欠的圓形磁痕，其邊緣之間相隔距離不大于1.6 mm；④缺欠顯示可能大于缺欠本身，但是以顯示尺寸作為合格評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。

2.3.2 RT缺欠評(píng)定與驗(yàn)收規(guī)定

（1）壓力鋼管。射線探傷按GB/T 3323—2005《金屬熔化焊焊接接頭射線照相》標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定，壓力鋼管管壁縱縫BⅡ級(jí)合格，壓力鋼管管壁環(huán)縫BⅢ級(jí)合格。

（2）蝸殼。射線探傷執(zhí)行ASME第Ⅷ-2卷2007版射線驗(yàn)收相關(guān)條款，需要注意的是：①任何顯示特征為裂紋或未熔合或未焊透區(qū)域?yàn)椴缓细?；②任何其他條形顯示缺欠長度L大于：6 mm（T＜19 mm）、 1/3 T （19 mm≤T≤57 mm）、 19 mm （T＞57 mm）；③任何一群成一直線分布的顯示，在12 T的長度內(nèi)累計(jì)長度大于T值，但相鄰缺欠間的間距超出6 L者除外，這里L(fēng)為該群顯示內(nèi)最長缺欠的長度；④圓形顯示超過ASMEⅧ附錄4中合格標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定者。

2.3.3 TOFD缺欠評(píng)定與驗(yàn)收規(guī)定

TOFD檢測執(zhí)行糯扎渡水電工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)Q/HNNZD1—JD16—2010《超聲衍射時(shí)差法檢測》規(guī)定，缺欠評(píng)定與驗(yàn)收規(guī)定如下：

（1）不允許存在的缺欠。①檢測人員判定為裂紋、未熔合、全熔透焊的未焊透等危害性的缺欠；②表面開口缺欠。

（2）單個(gè)缺欠信號(hào)，每150 mm焊縫長度內(nèi)個(gè)數(shù)應(yīng)小于等于N，N=1.2 T。

表1 對(duì)比檢測內(nèi)容

（3）在滿足兩個(gè)缺欠沿焊縫方向的距離小于最長缺欠的長度和兩個(gè)缺欠在厚度方向的距離小于最高缺欠的自身高度h時(shí)，視為單個(gè)缺欠，以兩缺欠長度之和作為其單個(gè)缺欠長度，高度之和作為其單個(gè)缺欠的高度 （間距不計(jì)入缺欠尺寸）。單個(gè)條狀缺欠和多個(gè)條狀缺欠總長的評(píng)定按照表2進(jìn)行。

表2 單個(gè)缺欠評(píng)定表

2.4 工作程序

（1）對(duì)焊縫進(jìn)行100%UT，由于本次檢測對(duì)比工作針對(duì)TOFD和RT，因此對(duì)UT檢出的焊接缺陷進(jìn)行返修處理，并復(fù)查合格。

（2）按既定比例對(duì)焊縫進(jìn)行RT，對(duì)RT評(píng)定出的焊接缺陷進(jìn)行保留，在RT部位進(jìn)行100%TOFD檢測，并對(duì)TOFD部位進(jìn)行100%MT補(bǔ)充檢測。

（3）根據(jù)RT和TOFD評(píng)定結(jié)果，對(duì)兩種方法檢出的所有焊接缺陷進(jìn)行逐個(gè)解剖驗(yàn)證。

（4）對(duì)焊接缺陷進(jìn)行返修處理，并分別用RT和TOFD進(jìn)行復(fù)查。

2.5 檢測成果

2.5.1 RT檢測成果

通過對(duì)1 430張RT底片進(jìn)行評(píng)定，發(fā)現(xiàn)有43個(gè)焊接缺陷，其中14個(gè)密集氣孔，13個(gè)未熔合，13個(gè)條形缺欠，2個(gè)裂紋，1個(gè)氣孔。

2.5.2 TOFD檢測成果

通過對(duì)1 430套TOFD檢測圖譜進(jìn)行評(píng)定，發(fā)現(xiàn)有75個(gè)焊接缺陷，其中14個(gè)密集氣孔，26個(gè)未熔合，32個(gè)條形缺欠，2個(gè)裂紋，1個(gè)氣孔。

2.5.3 MT檢測成果

通過對(duì)TOFD檢測部位焊縫進(jìn)行MT，未發(fā)現(xiàn)有表面或近表面缺欠。

2.6 檢測成果的對(duì)比

（1）以RT檢出的 43個(gè)焊接缺陷為基準(zhǔn)，TOFD與RT的檢出和定性吻合率均為100%。

（2）以TOFD檢出的75個(gè)焊接缺陷為基準(zhǔn)，RT僅檢出43個(gè)焊接缺陷，RT與TOFD的檢出和定性吻合率均為57%。

2.7 解剖驗(yàn)證結(jié)果及分析

（1）對(duì)TOFD和RT均檢出的43個(gè)焊接缺陷進(jìn)行解剖，解剖缺欠的性質(zhì)與評(píng)定的結(jié)果完全吻合。

（2）對(duì)RT底片顯示不超標(biāo)但TOFD圖譜評(píng)定為超標(biāo)的32個(gè)缺欠進(jìn)行解剖，解剖缺欠的性質(zhì)與TOFD評(píng)定的結(jié)果完全吻合。

（3）通過對(duì)RT漏檢的32個(gè)缺欠進(jìn)行解剖分析發(fā)現(xiàn)，漏檢的主要原因體現(xiàn)在RT顯示的缺欠是在焊縫表面方向的投影，而TOFD可以顯示多個(gè)方向的投影，尤其是TOFD檢出的與焊縫長度方向成較大角度的焊接缺陷，投影在底片上，其長度并不超標(biāo)。另外，RT漏檢與透照的角度等參數(shù)也有很大的關(guān)系。

（4）現(xiàn)場解剖采用氣刨的方法進(jìn)行，受該方法限制，對(duì)高度較大的焊接缺陷，解剖時(shí)解剖操作人員容易看見，但對(duì)高度較小的焊接缺陷，一般僅能看到缺欠的一小部分，缺欠的實(shí)際尺寸很難獲得，因此本次解剖僅定性而不注重焊接缺陷的具體尺寸。

3 結(jié) 論

TOFD檢測出的75個(gè)焊接缺陷中，RT僅能檢出43個(gè)，其余32個(gè)焊接缺陷均漏檢，TOFD與RT的對(duì)比檢測結(jié)果表明：TOFD在中厚板的檢測中，對(duì)焊接缺陷的檢出率優(yōu)于RT。