使用超聲B掃描成像檢測小口徑管座角焊縫
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一、ISONIC 2001智能超聲檢測系統(tǒng)技術(shù)特征及功能
ISONIC 2001超聲檢測系統(tǒng)（以色列Sonotron NDT制造），不需要繁重的輔助器械，僅利用空氣傳播的常規(guī)聲波來記錄探頭X-Y軸位置和探頭角度，即可對缺陷定位、定量。為了獲得探頭位置和轉(zhuǎn)動角度，在探頭固定器上裝有兩個發(fā)射器，發(fā)射的信號由裝在定位條上的兩個聲接收器接收；軟件被用于對這些信號計時，在兩個接收器上的空氣傳播聲波到達的時間差分別表示探頭探測點的位置和方向。一個友好的圖形使用界面（GUI）指導(dǎo)操作者進行全部必需的步驟?？稍诿總€焊縫的任何位置放置探頭，即使在非常困難位置也能使用。定位條可以放在探頭固定器的前面或者后面。唯一必須的是兩個接收器要平行或垂直于焊縫放置。當(dāng)焊縫在掃描時在儀器顯示屏上指示了探頭的位置。
操作人員僅僅需要依照顯示屏定義的“掃描框”來確保整個焊縫的覆蓋，軟件會“調(diào)教”出焊縫的曲面（如果需要），以及直接顯示出, C-掃描（頂視）、B-掃描（側(cè)視、端視）覆蓋在焊縫上實時的焊縫缺陷圖像。當(dāng)超聲耦合可接受時，顯示信息；當(dāng)己超出掃描框邊界或探頭旋轉(zhuǎn)角度錯誤時，顯示一個同類的信息。在檢測中，超聲A掃描同步顯示，并且超過預(yù)設(shè)定波高限制的所有信息都有記錄，缺陷特征和方位在X—Y軸和深度方向顯示并記錄，信號波高以不同色彩顯示；在焊縫中缺陷的準(zhǔn)確位置在三維方向上顯示；在常規(guī)后處理工作中被精確測量；內(nèi)置的自動報告裝置可獲取所有有效的檢驗參數(shù)制作精確檢測副本。
ISONIC 2001便攜式智能超聲波檢測系統(tǒng)具有A、B、C、P 掃描和TOFD衍射成像功能。該系統(tǒng)配有二十多種標(biāo)準(zhǔn)和專用軟件，為各種現(xiàn)場檢測應(yīng)用提供直觀的多媒體人機對話窗口，集檢測跟蹤、數(shù)據(jù)記錄、缺陷成像功能于一體。已使用該設(shè)備對65~200mm厚汽包環(huán)縫成像，并對缺陷成功定位、定量，在多個發(fā)電廠使用該儀器對風(fēng)機軸、循環(huán)泵軸，安全門閥體、管道焊縫、厚壁壓力容器進行缺陷成像、定位等，解決了困擾客戶多時的難題，可靠且直觀，得到參與電力設(shè)備檢修的外國專家的好評。
二、小口徑管座焊接質(zhì)量檢查的現(xiàn)狀
目前電站鍋爐“四管”爆漏事故中，除了運行中因管壁減薄引起的爆管、對接焊口缺陷引發(fā)的爆漏外，集箱管座焊接缺陷引起的爆漏還有一定比例（去年某電廠統(tǒng)計為20%）。
由于技術(shù)、管理上的原因，小管座接頭容易產(chǎn)生嚴重的缺陷，這些缺陷有焊接缺陷，也有運行中產(chǎn)生的缺陷，以往由于缺乏對這類接頭的檢測手段，管座接頭缺陷引起的爆漏事故有上升的趨勢。
鍋筒、集箱管座焊接接頭的缺陷主要有裂紋、未焊透、未熔合、夾渣、氣孔等。其中裂紋、未焊透、未熔合為平面型缺陷，危害性大，是不允許存在的。國際焊接學(xué)會的有關(guān)研究報告指明：夾渣為體積型缺陷，比氣孔對焊接接頭失效影響要大，而氣孔的位置比其大小對接頭失效影響更大。
現(xiàn)階段，小管座焊接接頭的檢測手段以磁粉法、滲透法為主，這些方法僅是檢測表面和近表面的缺陷。而小管座焊接接頭質(zhì)量控制重點應(yīng)在焊縫根部。研究表明，管座泄漏大部分是從根部缺陷引起的，如果焊縫根部的嚴重缺陷不能被檢測出來，這種表面探傷是毫無意義的。
電力標(biāo)準(zhǔn)DL/T820-2002《管道焊接接頭超聲波檢驗技術(shù)規(guī)程》中已提出超聲波檢測小管座焊口的可行性、必要性。由于常規(guī)超聲波探傷檢出率及定量技術(shù)問題，超聲檢測手段并不為各部門所完全使用，部分嚴重缺陷就被掩蓋，從而對設(shè)備的安全運行形成很大的威脅。
廣東沙角A電廠200MW機組2號爐省煤器2004年進行了整體改造。由于此前1號爐省煤器改造中發(fā)現(xiàn)管座焊口存在制造質(zhì)量問題，為保證設(shè)備安全運行，決定對2號爐省煤器所有管座角焊縫進行100%的超聲波檢查，使用ISONIC 2001便攜式智能超聲波檢測系統(tǒng)，對省煤器6個集箱的1372個小管座（φ32mm×5mm,φ45mm×5mm）以及10個大管座（φ133mm×14mm,φ108mm×10mm）進行UT 檢驗，發(fā)現(xiàn)63個小管座存在超標(biāo)缺陷，另有46個小管座存在點狀缺陷，大管座基本合格。
三、小口徑管座角焊縫探傷
ISONIC 2001專用軟件ABIScan的技術(shù)特點
1、ABIScan具有快速B掃描成像功能，使用斜探頭利用一次波和一次反射波相結(jié)合對被測物件截面成像，對成像過程能實現(xiàn)A超數(shù)據(jù)及截面圖形自動記錄功能。
2、探測條件
此次集箱共有1372個小管座角焊縫，材質(zhì)20g，集箱（φ273mm×32mm）厚度大，僅能在小管上用斜探頭掃查；檢測要求和標(biāo)準(zhǔn)完全按DL/T 820-2002《管道焊接接頭超聲波檢驗技術(shù)規(guī)程》。
(1) 選用探頭。選擇頻率5MHz，5Z6×6K3小徑管專用探頭。
(2) 探頭修磨。參照探傷管子對探頭進行表面修磨，使其達到規(guī)程規(guī)定的要求。
(3) 耦合劑。選用漿糊。
(4) 儀器調(diào)整和校驗。掃描速度按深度比例1:1：使用1號DL-1專用試塊，測定修磨后的參數(shù)，并在A超界面按規(guī)程繪出DAC曲線，方便了解缺陷波高以備參考。由于ISONIC 2001的A型脈沖顯示界面為數(shù)字式結(jié)構(gòu)，可以直接精確讀出缺陷深度、水平距離、聲程、波幅、波高比，這也為B掃描成像記錄提供基礎(chǔ)。在實際檢測工作中，使用一次波和一次反射波，掃查靈敏度DAC+10dB，補償2dB。
3 檢測方法
斜探頭在小管壁作垂直于焊縫上下掃查，相鄰兩次探頭移動掃查面應(yīng)有20%以上重疊。保證焊縫部分都能被一次波和一次反射波掃查到。
在掃查過程中如發(fā)現(xiàn)缺陷，找到最大反射波，記錄最大反射波幅度，對縱向缺陷，將探頭平行焊縫移動，采用5EC 法或半波高度法測定缺陷長度；并對缺陷最嚴重部分截面成像（C 掃描成像）。
4 探 傷
調(diào)整好每個參數(shù)，就可以進行探傷，掃查方式是沿小管方向垂直焊縫前后掃描。如發(fā)現(xiàn)可記錄缺陷（依規(guī)程的回波波高）啟動ABIScan軟件對缺陷部位進行記錄，軟件將掃描到的部位所對應(yīng)回波幅度值，以不同的顏色在成像截面圖上顯示，不同顏色對應(yīng)的回波幅度標(biāo)示在截面圖左側(cè)，其他檢測參數(shù)也隨機儲存，包括同步的全A型脈沖數(shù)據(jù)記錄下來。
隨后對記錄進行后處理。首先過濾圖像，根據(jù)檢驗規(guī)程，這里過濾4dB，即評判回波幅度達到DAC+6dB的缺陷；測量缺陷深度、寬度及其他量化數(shù)據(jù)，缺陷任意位置的A超曲線也可恢復(fù)，這些焊縫檢測結(jié)果的重要信息可儲存，自動生成報告并打印輸出。
5 檢測結(jié)果及分析
對這批管座角焊縫探傷共有63個超標(biāo)缺陷焊口，發(fā)現(xiàn)缺陷回波幅度較高，波峰尖銳，認為主要缺陷是未焊透，其次是未熔合，及部分夾渣、氣孔。原因是坡口加工、對口間隙等工藝過程中監(jiān)控不好而造成的。在檢測現(xiàn)場多次解剖了十幾個判廢焊口，都證明缺陷的存在，定位是準(zhǔn)確的，產(chǎn)品制造商對探傷結(jié)果是認可的，用戶對檢測結(jié)果是滿意的。
四、小 結(jié)
從本次對沙角A電廠2號爐省煤器聯(lián)箱小管座焊接探頭的超聲波探傷的結(jié)果來看，ISONIC 2001超聲B掃描成像檢測技術(shù)，完全符合DL/T 820-2002《管道焊接接頭超聲波檢驗技術(shù)規(guī)程》要求；對小口徑管座角焊縫根部未熔合、未焊透等缺陷有極高的檢出率，能做到檢測直觀、評定客觀，是電站鍋筒和集箱小口徑管座角焊縫有效的探傷方法。探頭前沿短，聲波覆蓋范圍大，顯示直觀，適應(yīng)范圍廣。(end)
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