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奥氏体不锈钢焊缝超声检测工艺实践体会

来源:无损检测人才网 时间:2013-11-06 作者:luolang1314 浏览量:
1, 探头选取
探头首选TRL纵波双晶探头、纵波单晶探头;但在进行超声可检性试验的基础上,可以适当采用普通横波斜探头对焊缝部分区域进行扫查。但应注意横波奥氏体不锈钢晶界回波的辨识。某一材料的可检性试验内容应包括探头基本调校测试、部分参数复验,标准试块、对比试块、模拟试块(标准试块用来调校探头及仪器,对比试块用来定量制作DAC曲线,模拟试块用来验证检测工艺符合性),最深人工反射体信噪比(至少6dB)。如有条件的情况下,双晶探头实际焦点及可检测范围(6dB法,从焦点波幅降低6dB对应声程范围)应在专用奥氏体不锈钢测试试块测定。
根据前期检测经验,特提出下列TRL探头焦点选择参考
X型坡口焊缝超声检测第一组、第N组(最末一组)TRL探头焦点选取规则

板厚δmm

第一层TRL70°爬波

NTRL45°/37°

备注

δ≤50

F=20检测范围0--20

N=2

F=δ-10检测范围10--20δ-20--δ

余高磨平,双面双侧

50<δ≤80

F=20检测范围0--20

N>2

F=δ-20检测范围10--30δ-30--δ

余高磨平,双面双侧

80<δ

F=20检测范围0--20

N>2

F=δ-30检测范围10--40δ-40--δ

余高磨平,双面双侧

V型坡口焊缝超声检测第一组、第N组(最末一组)TRL探头焦点选取规则

20<δ

F=20检测范围0--20

N=2(δ=50);N>2(δ>50)

F=δ-30检测范围10--40δ-40--δ

余高磨平,双面双侧

备注:对于X型坡口深度范围在20-50范围(不含距离内外表面20mm的区域),根据实际情况,也可采用纵波单晶斜探头、普通横波斜探头进行双面双侧检测。对于任一厚度的奥氏体不锈钢焊缝,距离内外表面20mm深度范围晶粒情况相较焊缝中心区域更为粗大,因而粗晶产生的噪声较大,导致相应的超声检测信噪比不足,需要引起足够的重视。对于焊缝余高未磨平或不能增加双面双侧扫查的焊缝检测,最好增加TRL探头分区进行检测。探头检测频率1-2.5MHz;TRL探头检测估测范围(2/3F实测-2F实测),以实际测试为准。纵波单晶斜探头目前可检范围10-70(枫林晚检测图形)。晶片尺寸和探头前沿依据理论计算和实际检测试验合理选取,一般TRL 70°1.5M F=20,晶片尺寸7.6*14;TRL 45°2M F=30,晶片尺寸9*15;TRL 45°/37°1.0M F=80,晶片尺寸16*29,晶片尺寸大致满足1:2;
(网上文献推荐优化设计晶片尺寸13*22,笔者自行设计12*24,汕头10*15 荷兰探头参数未知)
2, 试块设计
焊缝对比试块采用声学性能相同、相同焊接工艺(坡口、WPS、焊材等)焊接,然后机加工而成。母材上一般设置10,20,30,40,50五个Φ2孔,(母材标称厚度50mm以下,δ=70,只需在母材上设置10,30,50三个位置孔)对于母材厚度δ大于50mm的,试块厚度至少为δ+10mm,可以考虑设置10mm,T/4,T/2 三个Φ2孔;对于焊缝中心一般设置T/4,T/2,3T/4(对称坡口可以少设置一个孔);是否在热影响区设置人工反射体,由具体检测责任人员根据实际缺陷返修统计规律确定。
模拟试块应模拟生产当中实际缺陷或采用含自然缺陷试块。
校准试块参照CSK-1A或IIW试块制作,可以将校准试块与焊缝对比试块合并设计制作。另外双晶纵波直探头、斜探头校准工艺有必要进行规范,有许多坛友对这一块不是很熟悉。
3, 检测仪器
检测仪器尽量采用大功率高级数字机,能进一步调节探头阻抗匹配、脉冲宽度等参数(奥氏体不锈钢材料会导致探头回波频率往低频段移动,选择好阻抗、感抗后,设置合适的脉冲宽度可以使得回波信号更加优化--幅值、波形均有所提高);最好采用负方波激发,可以进一步获得优质的回波信号。采用相控阵或TOFD设备向下兼容的超声模块,不失为一个较好的解决办法。当然单独配置的高级数字机,能实现检测目标。当采用宽带窄脉冲探头,配合大功率模拟机,也能实现检测,但对探头的要求较高。
4, 检测人员
检测人员需要有材料、焊接方面的知识,了解焊接工艺及焊接控制程序。最好有大量的某一奥氏体不锈钢材料的超声检测经验,这对于将检测经验移植到别的材料上,有一定优势。但是每一种材料都有自己独特的声学性能,不能盲目的进行经验、知识的迁移,需要检测人员熟练掌握材料可检性评价的内容,及现场检测缺陷判定的依据和规范。
5, 检测工艺的标准规范及适用的规程。
目前尚缺乏对标准规范的深度分析资料,对适用的规程需要由具体检测负责人进行编写,这成为企业较为薄弱的环节。追求检测准确性和工艺完善性要和实际情况结合起来考虑。任何检测工艺都没有十足的完备,都存在一定漏检和误判,不必责全求备。对于奥氏体不锈钢检测来说,任何对于检测的改善、学习、规范、尝试,都应该鼓励,而不是片面的用硬性的条框来限制实际检测技术探路式发展。可检性实验要灵活,必要时用其它检测手段进行补充检测。
PS:由于本人接触的奥氏体不锈钢材料有限,许多个人经验都是来自于N08810、304、316以及枫林晚坛友提供S309这些材料焊缝的超声检测实例,不免有所错漏。如有指正,欢迎交流!
本文是对上一篇文献的补充,仅仅起一个抛砖引玉的作用。本文只是从基础上对奥氏体不锈钢做了基本梳理工作,奥氏体不锈钢焊缝的超声检测研究,还有很多功课要做!希望坛友能将自己的心得体会与大家分享交流。
每一种材料都有独特的声学性能,一个人能接触到的毕竟有限。而标准往往是针对这一类材料提出,需要寻找这些材料共性的东西。
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