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球罐焊縫TOFD檢測圖譜缺陷評定與簡要分析
2014-02-03 09:35:45  作者:韓艷 趙洪波  來自:   字體大小:【】 【】 【
摘要:本文簡要的介紹了TOFD檢測前的準備及工藝制定,分別列舉焊縫檢測高危缺陷:裂紋和密集氣孔的TOFD掃查圖譜,并對該圖譜影像和缺陷圖譜特征進行簡要分析,為TOFD掃查中發現該類缺陷定性判斷提供參考。關鍵詞:...
摘要:本文簡要的介紹了TOFD檢測前的準備及工藝制定,分別列舉焊縫檢測高危缺陷:裂紋和密集氣孔的TOFD掃查圖譜,并對該圖譜影像和缺陷圖譜特征進行簡要分析,為TOFD掃查中發現該類缺陷定性判斷提供參考。
關鍵詞:TOFD檢測;圖譜分析;缺陷定性;球罐焊縫;
1、引言
    隨著工廠規模及單體設備處理能力趨于大型化方向發展,球罐在大容量的貯存介質方面具有獨特的優越性,也越來越廣泛的被使用。由于球罐體積的巨大,在其現場組裝焊接時多采用手工焊,且焊縫為全位置甚至分多層進行焊接,因現場環境條件的影響及焊接過程中人工的操作因素,焊縫易出現錯邊、 氣孔、 夾渣、 未熔合、 未焊透和裂紋等焊接缺陷[1]。 而對于大厚度球罐,常規的射線和超聲無損檢測都具有其局限性,而TOFD 檢測技術具有檢測效率高、缺陷檢出率高等優點[2],使得TOFD技術在大厚度球罐對接焊縫的檢測中具有較大的優勢[3-4]。本文以140mm板厚的球罐對接焊縫為例,針對實際檢測過程中出現的裂紋和密集氣孔類缺陷圖譜進行列舉和簡單的分析。
2、檢測前的準備及檢測工藝的制定
    TOFD檢測要求被檢測工件表面平整,探頭移動區無飛濺物,氧化皮、銹蝕、油垢及其它雜物[5]。耦合劑通常選用水、甘油、機油、化學漿糊等。對于球罐TOFD檢測,掃查面多選球罐內表面,檢測區域由其高度和寬度表征,檢測區域高度為工件厚度。若對已發現缺陷部位進行復檢或已確定的重點部位,檢測區域可縮減至相應部位。
   以140mm板厚的球罐對接焊縫TOFD檢測為例,根據實際測量,焊縫母材板厚139.6mm,焊縫寬度為93~98mm,參照檢測標準[6],TOFD檢測分三個厚度區域,即三個檢測通道,探頭選擇及參數設置如表1所示。因探頭(含楔塊)本身具有一定的前沿長度,則通道1的PCS應大于等于被檢焊縫寬度與楔塊前沿的和,同時又考慮實際檢測過程中檢測人員對掃查架的控制因素,故實際的第一通道參數設置可把PCS適當調整以適合掃查,一般建議探頭前沿距同側焊縫邊沿約20~30mm。
表1  板厚140mmTOFD檢測工藝設置
通道 厚度分區(mm) 頻率(MHz) 晶片尺寸(mm) 楔塊角度(°) PCS(mm) 探頭延時(μs) 楔塊前沿(mm) -12dB聲束擴散角(°) 時間窗口設置
1 0-28 5 6 70 102.6 4.91 9.75 52.3-90 22.14μs+7.1mm
2 28-84 5 6 60 226.3 5.17 8.75 45.4-90 43.86μs+25.8mm
3 84-140 3.5 9 45 242.7 5.64 10.0 34.1-58.4 55.72μs+45.2mm
 
3、檢測圖譜的分析與缺陷判定
3.1裂紋類缺陷
   如圖1所示,該缺陷類型評定為裂紋,且為平行的兩條裂紋。裂紋類缺陷是一種二維空間的面性缺陷,一般寬度很小,具有一定的長度,兩端尖窄。TOFD檢測的裂紋圖譜起點、終點影像清晰,長度方向過渡相對平滑,中部信號較強,兩端信號較弱,且有明顯的端點衍射信號,影像分辨明顯。

        圖1 裂紋缺陷的TOFD圖譜及焊縫刨開照片
3.2密集型氣孔缺陷
    如圖2所示,該缺陷類型評定為密集型氣孔。單個氣孔缺陷圖譜上一般呈現為一個獨立的衍射信號,影像表現為一個平滑的拋物線狀,沒有明顯的長度,信號強度不強,起止端點影像界限模糊,沒有明顯的起止端點衍射,拋物線的頂點色度最濃,邊緣信號漸淡。密集型氣孔圖像表現為多個獨立的點狀衍射的集合和疊加,各點衍射信號強度基本一致,和氣孔缺陷類似,密集氣孔中的單個氣孔影像拋物線的頂點色度最濃,邊緣信號漸淡,多個氣孔集中在一起,表現為多個頂點色度交濃的拋物線相互重疊,且具有一定的深度和長度。

圖2 密集氣孔的TOFD圖譜及焊縫刨開照片
4、結束語
4.1 TOFD技術運用于球罐對接焊縫檢測上對于高危害性的裂紋、密集氣孔檢測效果明顯;
4.2 TOFD技術焊縫檢測中裂紋、密集氣孔的特征圖譜清晰明確,該技術對此類缺陷定性準確,檢出率高;
4.3 TOFD技術對大厚度對接焊縫檢測可用實現多通道的掃查,具有較高的效率高。
參考文獻
[1] 牟彥春 等. TOFD檢測技術在球形儲罐檢驗中的應用[M] . 無損檢測.2011年 第33卷 第 3期
[2]強天鵬. 超聲衍射時差( TOFD) 檢測技術[ Z] . 特種設備無損檢測人員資格考核委員會, 2008
[3]李衍.厚板焊縫TOFD檢測及其與傳統檢測方法的比較[M].無損檢測.2007年第四卷第12期;
[4]黃長輝.超聲TOFD技術球罐焊縫檢測[M].中國化工貿易 2012年第四期
[5]彭國平 等. TOFD檢測技術在球罐檢驗中的應用[M].無損探傷 第34卷;
[6]JB/ T 4730. 10 -2005.承壓設備無損檢測[ S] .
責任編輯:chenweihr
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