劉新生

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院 連云港分院，江蘇 連云港 222004）

管座角焊縫對(duì)接焊接接頭的超聲波檢測(cè)

劉新生

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院 連云港分院，江蘇 連云港 222004）

文章對(duì)管座角接焊縫超聲波探測(cè)中遇到的聲束入射方向與掃查范圍、掃描線比例調(diào)節(jié)、檢測(cè)靈敏度、曲面探測(cè)、幾種特殊波形的利用、典型缺陷探測(cè)與判斷及缺陷類型的判別等技術(shù)問題進(jìn)行了論述。

管座角接頭；焊縫；超聲波探傷

0 引言

管座角接頭焊縫在鍋爐壓力容器中大量應(yīng)用，由于其結(jié)構(gòu)特殊，幾何形狀多變，受力狀況復(fù)雜等原因，造成施焊條件困難，焊接質(zhì)量難以保證，同時(shí)，對(duì)超聲波檢測(cè)技術(shù)提出了更高的要求，即要求對(duì)此類焊縫的檢測(cè)方法和檢測(cè)工藝參數(shù)的選擇、缺陷判別及結(jié)果評(píng)定等方面應(yīng)采用行之有效的方法來控制焊縫內(nèi)部質(zhì)量，以確保鍋爐壓力容器的安全運(yùn)行。近年來，已有一些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對(duì)此類焊縫采用超聲波檢測(cè)JB/T4730.3—2005《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》中5.1.6.3管座角焊縫的檢測(cè)；GB 11345—1989鋼焊縫手工超聲波探測(cè)方法和探測(cè)結(jié)果的分級(jí)》中10．4“T型接頭”和“管座角焊縫”的檢驗(yàn)；；JB 3144《鍋爐大口徑管座角焊縫超聲波探傷》等標(biāo)準(zhǔn).在這些標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)檢測(cè)頻率、探頭參數(shù)的選擇、探測(cè)試塊、檢測(cè)面、檢測(cè)靈敏度、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容作出了規(guī)定，但是對(duì)如何確定缺陷位置，幾種典型缺陷如何檢測(cè)等內(nèi)容未作出規(guī)定，給廣大無損檢測(cè)工作者在對(duì)此類焊縫進(jìn)行超聲波檢測(cè)時(shí)帶來一定困難，雖然廣大高級(jí)無損檢測(cè)技術(shù)專業(yè)工作者為解決T型接頭和管座角接頭這一焊接和檢測(cè)均為薄弱的焊縫檢測(cè)問題進(jìn)行了大量試驗(yàn)，作出了很大努力，且已經(jīng)解決了其中某些檢測(cè)技術(shù)問題，但是仍然存在著一些急需解決的重要技術(shù)問題，本文就這一問題進(jìn)行論述。

1 關(guān)于結(jié)構(gòu)形式和檢測(cè)方式

根據(jù)焊縫結(jié)構(gòu)形式，管座角焊縫的檢測(cè)有5種探測(cè)方式，可選擇其中一種或幾種方式組合實(shí)施檢測(cè)。檢測(cè)方式的選擇應(yīng)由合同雙方商定，并考慮檢測(cè)主要檢測(cè)對(duì)象和幾何條件的限制，如圖1—2所示。

圖1 插入式管座角焊縫

圖2 安放式管座角焊縫

a在接管內(nèi)壁采用直探頭檢測(cè)，見圖1位置1。

b板在容器內(nèi)壁采用直探頭檢測(cè)，見圖2位置1。

c在接管外壁采用斜探頭檢測(cè)，見圖2位置2。

d在接管內(nèi)壁采用斜探頭檢測(cè)，見圖1位置3和圖2位置3。

e在容器外壁采用斜探頭檢測(cè)，見圖1位置2。

管座角焊縫以直探頭檢測(cè)為主，探頭頻率、尺寸及掃查方法應(yīng)按JB/T4730.3—2005《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》中3.3.3條的規(guī)定執(zhí)行。對(duì)直探頭掃查不到的區(qū)域，可采用斜探頭檢測(cè)。

2 關(guān)于聲束入射方向與掃查范圍

聲束入射方向和掃查范圍確定的原則有二點(diǎn)：一是確保聲束入射方向盡量與所檢測(cè)的主要缺陷垂直，二是聲束的掃查范圍必須確保掃查到T型接頭焊縫和管座角接焊縫的全體積及熱影響范圍。為此，必須合理選擇探測(cè)面和斜探頭的入射角度。

管座角接頭焊縫的檢測(cè)面和斜探頭K值：（1）插入式管座角焊縫檢測(cè)方法按圖1所示，采用直探頭在接管內(nèi)壁于位置1進(jìn)行探測(cè)；采用斜探頭在筒體外壁位置2利用一次波與二次波進(jìn)行探測(cè)；對(duì)厚壁筒體也可在筒體內(nèi)壁探測(cè)；采用斜探頭在接管內(nèi)壁位置3利用一次波進(jìn)行探測(cè)，也可在接管外側(cè)利用二次波探測(cè)。斜探頭K值可根據(jù)板厚選擇，當(dāng)板厚小于或等于20 mm時(shí)可選用K1和K2.5聯(lián)合探測(cè)，當(dāng)板厚大于20 mm時(shí)可選用K1和K2聯(lián)合探測(cè)。（2）安放式管座角焊縫如圖2所示，按下列方法探測(cè)：

采用直探頭在筒體內(nèi)壁于位置1進(jìn)行探測(cè)，采用斜探頭在接管外側(cè)利用二次波于位置2進(jìn)行探測(cè)，采用斜探頭在接管內(nèi)側(cè)面位置3利用一次波進(jìn)行探測(cè)。斜探頭K值按插入式管座角焊縫要求選擇。

3 關(guān)于掃描線比例

直探頭探測(cè)時(shí)，可利用工件上或試塊上已知尺寸的底面回波來調(diào)整適當(dāng)比例。斜探頭探測(cè)時(shí)，為有利于對(duì)缺陷判斷，推薦聲程比例法，即利用CSK—I A或I W：試塊按聲程比例調(diào)節(jié)，使最大探測(cè)聲程位于探測(cè)儀掃描線上第6～8格之間。

4 關(guān)于檢測(cè)靈敏度

管座角焊縫以直探頭檢測(cè)為主，探頭頻率、尺寸應(yīng)按JB/ T4730.3—2005《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》中4.2.2的規(guī)定執(zhí)行，管座角焊縫焊接接頭超聲檢測(cè)時(shí)，管座角焊縫斜探頭的距離-波幅曲線靈敏度按表1的規(guī)定，直探頭的距離-波幅曲線靈敏度按表2的規(guī)定。距離-波幅曲線的制作可在CSⅡ試塊上進(jìn)行，詳見JB/T4730.3—2005《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》中5.1.5.1。必要時(shí)應(yīng)增加斜探頭檢測(cè)的內(nèi)容。

表1 距離-波幅曲線的靈敏度

表2 管座角焊縫直探頭距離-波幅曲線的靈敏度

5 關(guān)于缺陷的定量與評(píng)定

（1）靈敏度應(yīng)調(diào)到定量線靈敏度。

（2）對(duì)所有反射波超過定量線的缺陷，均應(yīng)確定其位置、最大反射波幅和缺陷當(dāng)量。

（3）缺陷當(dāng)量。應(yīng)根據(jù)缺陷最大反射波幅確定缺陷當(dāng)量直徑￠或缺陷指示ΔL。

①缺陷當(dāng)量直徑￠，用當(dāng)量平底孔直徑表示，主要用于直探頭檢測(cè)，可采用公式計(jì)算距離—波幅曲線和試塊對(duì)比來確定缺陷當(dāng)量尺寸。

②缺陷指示長(zhǎng)度ΔL的測(cè)定采用以下方法：

a.當(dāng)缺陷反射波只有一個(gè)設(shè)點(diǎn)，且位于Ⅱ區(qū)時(shí)，用6dB法測(cè)其指示長(zhǎng)度。

b.當(dāng)缺陷反射波峰值起儀變化，有多個(gè)設(shè)點(diǎn)，且位于Ⅱ時(shí)，應(yīng)以端點(diǎn)6dB法測(cè)其指示長(zhǎng)度。

c.當(dāng)缺陷反射波峰位于Ⅰ區(qū)，如認(rèn)為有必要記錄時(shí)，將探頭左右移動(dòng)，使波幅降到評(píng)定線，以此測(cè)定缺陷指示長(zhǎng)度。

（4）缺陷評(píng)定。①超過評(píng)定線的信號(hào)應(yīng)注意其是否具有裂紋等危害性缺陷特征，如有懷疑時(shí)，應(yīng)采取改變探頭K值，增加檢測(cè)面、觀察動(dòng)態(tài)波形并結(jié)合結(jié)構(gòu)工藝特征作判斷，如對(duì)波形不能判斷時(shí)，應(yīng)輔以其它檢測(cè)方法作綜合判定。②缺陷指示長(zhǎng)度小于10mm時(shí)按5mm計(jì)。③相鄰兩缺陷在一直線上，其間距小于其中較小的缺陷長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)做為一條缺陷處理，以兩缺陷長(zhǎng)度之和作為其指示長(zhǎng)度(不考慮間距)。

（5）缺陷等級(jí)評(píng)定

①不允許存在下列缺陷：

a.反射波幅位于判廢線及Ⅲ區(qū)的缺陷；

b.檢測(cè)人員判定為裂紋等危害性的缺陷；

②最大反射波幅位于；Ⅱ區(qū)的缺陷，應(yīng)根據(jù)其指示長(zhǎng)度按表3的規(guī)定予以評(píng)級(jí)。

③最大反射波幅低于定量線的非裂紋類缺陷，均評(píng)為Ⅰ級(jí)。

④不合格的缺陷應(yīng)予以返修。返修部位及熱影響區(qū)仍按本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)和等級(jí)評(píng)定。

表3 Ⅱ區(qū)缺陷的等級(jí)評(píng)定

[1]承壓設(shè)備無損檢測(cè)[M].新華出版社，北京：2005.

[2]中國特種設(shè)備檢驗(yàn)協(xié)會(huì)，超聲檢測(cè)[M].北京：中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2002.

Ultrasonic testing of welded joints of butt joint f i llet weld

Liu Xisheng
(Lianyungang Branch of Jiangsu Province Special Equipment Safety Supervision Inspection Institute, Lianyungang 222004, China)

The fillet weld ultrasonic flaw encountered in the beam incident direction and scanning range and scanning line ratio adjustment, detection sensitivity, surface detection, the use of several special waveform, discrimination and other technical problems of typical defect detection and judgment and defect types are discussed.

fi llet joint; weld; ultrasonic testing

劉新生（1962— ），男，漢族，江蘇連云港人，助理工程師；研究方向:承壓類檢驗(yàn)。