T91钢焊接接头的超声波探伤

T91钢焊接接头的超声波探伤,电厂焊接～

实践经验无损检测

T91钢焊接接头的超声波探伤

杨建华

(河南第一火电建设公司,平顶山　467031)

UltrasonicDetectionofWeldingJointsofT91Steel

YANGJian2hua

(HenanNo.1ThermalPowerConstructionCompany467031　　中图分类号:TG115.28　　　文献标识码:B　　　文章编号()082　　T91(ASTMA2132T91),是在T9(9Cr2、、T9钢,是美国。其高温强度因合金元素碳化物的析出硬化而得到改进,在600℃时,仍有较好的高温强度与蠕变性能,并且具

cL

=

cS1

=

cS2

(2)

α—式中　——探头入射角

cL———探头纵波声速

β——碳素钢中的横波折射角1—

cS1———碳素钢的横波声速

有良好的抗氧化性能,其在电站锅炉受热面的应用也越来越广泛。因其声学性能和普通钢材有较大的差异,有必要对其焊接接头的超声波探伤进行探讨,以便发现其变化规律,提高检验的准确性。

β——T91钢中的横波折射角2—

cS2———T91钢的横波声速

从上式可以看出,对同一个探头,α和cL不变,

待检焊接接头和试块的横波声速不同,将导致β1和β2不同,即在试块上测得的K值与实际探伤时的K值不同。以K值为2.0的探头为例,取cS1=3230m/s,cS2=3310m/s。运用折射定律计算出

1　T91钢焊接接头超声波探伤存在的问题

横波在弹性介质中的传播速度为[1]

cS=

)2(1+σ

探头在T91钢中的K值为2.29,可见声速变化对

(1)

K值影响较大。

式中　cS———横波声速

E———介质弹性模量

现具体分析声速变化对缺陷定位的影响。首先分析声速变化对缺陷深度定位的影响。根据超声波探伤原理,反射波在示波屏上的水平刻度反映的是声波的传播时间,因此可列出如下关系式

t1=t2=

ρ———介质密度

σ———泊松比

[2]由《火力发电厂金属材料手册》查得T91钢

βcS1cos1βcS2cos2

(3)

在室温下E=2.20×105MPa,ρ=7.78t/m3,σ=0.29,将其代入式(1)得到T91的横波声速为3310.64m/

s,与碳素钢的声速有很大的差异。声

速的差异给超声波探伤带来诸多的影响。首先分析声速变化对探头K值的影响。根据折射定律

收稿日期:2005206202

作者简介:杨建华(1980～),,助工,从事常规无损检测工作。

ξ=1=

βt1cS2cos2

式中　H———反射体的深度

t1———碳素钢中的声波传播时间t2———T91钢中的声波传播时间

ξ——扫描比例的修正系数1—

438　　

2006年第28卷第8期

T91钢焊接接头的超声波探伤,电厂焊接～

杨建华:T91钢焊接接头的超声波探伤无损检测

同一探头,其入射角不变,由式(2)和式(3)求出扫描比例的修正系数ξ1,其表示仪器水平线性调节好后,未经修正,直接检验T91钢的实际深度为示波屏显示深度的ξ1倍。其次分析声速变化对缺陷水平定位的影响。在试块上调节仪器后,未经修正,直接检验T91钢焊接接头时,实际深度为示波屏显示深度的ξ1倍,若规则反射体的深度是H,则示波

ξ屏显示深度是H×1,可得到如下关系式:

计算水平距离

ξβs1=H×tg1×1

实际水平距离

βs2=H×tg2

ξ=2=

s1

(1)第一种方法　优点是简单易懂,操作方便,

不必繁琐的计算;缺点是和试块大小相当的T91钢

或声学性能相似的材料不易找到;若就地取材,用现有管材做专用试块,则焊缝检验常用的横孔规则反射体难以加工,并且精度难以保证;试块加工精度及表面光洁度要求高,相应成本增加。

(2)第二种方法　优点是无需加工专用试块,降低成本,缺陷评定不用另行探讨,对异种钢焊接接头的检验无需重新调节或转换通道;缺点是现场探伤时,每次缺陷定位都需用修正系数进行修正,且各修正系数是非整数,增加了计算的工作量。

(3)第三种方法　,,减少了繁;,需根据声速变,有一在绘制DAC曲线时,示波屏显示数据不是标准试块上的实际数据。

从以上利弊分析可见,第三种方法更适合于与试块声速有差异的焊接接头的检验。

ξβtg1×1

(4)

由式(3)代入式(4),可进一步推导出如下重要推论

2

ξ2=22　　tcS11

式中ξ2由上式可知,接接头的修正系数ξ2是定值,对T91钢来说不同K值探头的ξ2都是1.05。运用上述方法求得K2.5的探头的实际K值为3.09,ξ1值为1.18。

综上所述,在试块上调节好仪器对T91钢焊接接头检验时,由于声速的变化,导致K值发生变化,使超声波的传播路径和传播时间发生了变化。这时如不进行修正,会使缺陷定位存在较大的偏差。

3　具体应用

现以汕头ECHOPE2220模拟超声波探伤仪和友联PXUT2350数字超声波探伤仪为例具体说明其应用。3.1　汕头ECHOPE2220模拟超声波探伤仪

(1)首先通过式(1)和式(2)计算出修正系数ξ1和在T91钢中的实际K值。

(2)在调节扫描速度时,使规则发射体的最高

2　解决方法的比较和确定

2.1　解决方法的种类

从以上分析可知,由于T91钢与试块横波声速的差异,导致探头K值变化和定位偏差。解决这一

问题可通过三个途径来实现:

(1)选用同材质或与声学性能相似的材料制作专用试块,来调节仪器。

(2)根据已知T91钢的横波声速,利用折射定律和几何关系找出声速变化对K值和扫描速度的影响规律,对示波屏显示数值进行修正。

(3)在测K值调节扫描速度时,运用已发现的声速变化对缺陷定位的影响规律反方向修正扫描速度,使示波屏上显示数值为实际数值。2.2　解决方法的确定首先对各方法优缺点进行分析,以便确定最优方案。

反射波在实际深度的1/ξ1处。

(3)计算水平距离时,用实际K值计算。

值得注意的是,在修正的扫描比例下绘制DAC曲线时,标准试块上H深的反射体在示波屏上的显示并不在H深处,而是在H/ξ1处,致使绘制的DAC曲线与实际探伤时的DAC曲线略有偏差。因

考虑到在焊接接头检验时,很多缺陷特别是根部缺陷性质的推断与缺陷定位密切相关,一般情况下对定位精度要求较高,对定量精度要求相对较低,这种偏差可忽略不计。3.2　友联PXUT2350数字超声波探伤仪

经与厂家设计人员沟通和实际测试,找到了用该超声波探伤仪检验与试块声速有偏差的焊接接头的有效方法,具体步骤如下:

(1)和模拟超声波探伤仪的调节方法一样,先

2006年第28卷第8期　

439

T91钢焊接接头的超声波探伤,电厂焊接～

信息与动态无损检测

全国在役设备和管道无损检测研讨会在井冈山成功举办

全国在役设备和管道无损检测研讨会于2006年6月12-16日在江西省井冈山市召开。来自机械、石化、化工、高校、航空、水电和质检等行业的30名代表参加了会议。

会议由中国无损检测学会在役设备工作委员会副主任李明主持。会议开幕式上在役设备工作委员会主任潘荣宝首先介绍了在役设备委员会近年来的活动情况;会议宣读了无损检测学会秘书长徐永昌的祝词;上海无损检测学会张国诚秘书长介绍了上海学会活动的开展情况,介绍和上海市劳动局联合举办无损检测技能培训的情况;上海汇丰检测公司总经理马奇中在会上发言,展的工作是必要的,了积极的贡献。

本次研讨会交流的内容有ASME取证工作、超声爬波检测技术的应用、射线和超声检测技术的进展、制氢转化炉管蠕变损伤程度的现场超声检测、角焊缝的射线检测、多层包扎容器的超声检测技术、外

75

资项目的无损检测管理、Seγ射线源的曝光时间计算和透照工艺分析、厚壁加氢反应器的无损检测、缺陷自身高度的超声测试、超声检测仪器以及无损检测试块。

,,时,,,无损检测学会在役设备无损检测工作委员会)　　NR26型工业X射线胶片高亮度冷热光源观片灯是苏州纳尔检测科技有限公司为适应

GB/T4730—2005标准而研制的新一代高亮度观片灯。

冷光源变有级调光为无级连续可调技术,改变亮度跃变对人眼的一时不适应性。最高照度可达180000lx(>57000cd/m2,可清晰观察黑度达3.8

的X射线胶片)。

热光源照度可达600000lx(>190000cd/m2,可清晰观察黑度达4.3的X射线胶片)。

观片窗口为冷光源80mm×330mm,热光源<50mm。

NR26型观片灯是当前国内亮度最高的观片灯,得到了业界人士的好评。

算出修正系数ξ1和在T91钢中的实际K值。

(2)按照测零点K值及绘制DAC曲线的方法做好仪器调解工作。

(3)把通道设置菜单中的“工件声速”设置为原“工件声速”的1/ξ1倍,通过上述调节使数字超声波探伤仪示波屏显示深度是实际深度的1/ξ1倍,这样在检验T91钢焊接接头时,探伤仪示波屏显示深度就是实际深度。

(4)计算水平距离时,用实际K值计算。

言,只要把通道设置菜单中的“工件声速”设为原“工件声速”的1/ξ1倍,计算水平距离时,用T91钢中的实际K值计算,就能实现与试块声速不同的焊接接头的检验,简单方便。

(3)对T91钢焊接接头检验时,由于声速的变化,导致K值发生变化。用该方法检验时,需先算出T91钢中的实际K值,这样就可以避免以标称K值或以标准试块上测得的K值选用探头。

(4)由此推广开来,该方法可适用于任何与试块声速不同的焊接接头的检验。参考文献:

[1]　胡天明.超声探伤[M].武汉:武汉测绘电力大学出版

4　结论

(1)对模拟超声波探伤仪而言,只要在调节扫

描速度时,用修正系数修正声速变化对缺陷定位的

影响,计算水平距离时,用在T91钢中的实际K值计算,就可以省去制作专用试块的繁琐工作。

(2)就友联PXUT2350数字超声波探伤仪而

社,1994.

[2]　姜求志,王金瑞.火力发电厂金属材料手册[M].北京:

中国电力出版社,2001.

44

0　　

2006年第28卷第8期

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/bew1.html