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日志

奥氏体不锈钢焊缝超声检测工艺实践体会

热度 49已有 1832 次阅读2013-11-4 14:36 | 超声检测, 不锈钢, 奥氏体

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。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δ  mm

第一层TRL 70°爬波

NTRL 45°/37°

备注

δ≤50

F=20 检测范围

0--20;δ-20--δ

N=2

F=δ-10检测范围20--δ-20

余高磨平,双面双侧

50<δ≤80

F=20 检测范围

0--20;δ-20--δ

N>2

F=δ-20检测范围30--δ-30

余高磨平,双面双侧

80<δ

F=20 检测范围

0--20;δ-20--δ

N>2

F=δ-30检测范围40--δ-40

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40--δ-40

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(欧标也有采用特殊偏振方向横波SV探头对焊缝进行检测的规范)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1-2.5MHzTRL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*14TRL 45°2M  F=30,晶片尺寸9*15TRL 45°/37°1.0M  F=80,晶片尺寸16*29,晶片尺寸大致满足12;设置非对称坡口,可焊性和超声可检性提高,如果是非对称X坡口(1:2),从小坡口侧进行扫查定量较为可靠。

(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15*10 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。母材一般设置1020,30,40,50五个Φ2,(母材标称厚度50mm以下,δ=70,只需在母材上设置103050三个位置孔)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10mmT/4T/2 三个Φ2孔;对于焊缝中心一般设置T/4T/23T/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-1AIIW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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发表评论 评论 (13 个评论)

回复 梁金昆 2013-11-4 15:59
后生可畏!不唯书,不唯上,不唯前人,做自己的试验,总结自己的东西,结合兼容各方面知识,相信远东网上崭露头角的这一批年轻人,将来会是如强先生一样的大家!
回复 luolang1314 2013-11-4 17:33
梁金昆: 后生可畏!不唯书,不唯上,不唯前人,做自己的试验,总结自己的东西,结合兼容各方面知识,相信远东网上崭露头角的这一批年轻人,将来会是如强先生一样的大家! ...
梁老抬爱了!夸得我都不好意思了!
回复 luolang1314 2013-11-4 17:34
要成为一方大家,还需要走很远的路!
回复 chenxinyi2k 2013-11-5 14:13
TRL是什么意思,百度“全方位”,有全方位双晶探头吗?另晶界回波与坡口未融合如何分辨?学习了!!
回复 luolang1314 2013-11-5 16:39
TRL为纵波双晶斜探头的英文缩写。坡口未熔是真实缺陷,其回波一般较高,更换不同角度探头或从另外一侧进行检测,能得到验证。晶界回波一般在采用普通横波(注意偏振方向与SV横波不同)检测粗晶材料焊缝时候,出现的伪缺陷回波,采用纵波或其他检测方式例如RT,金相可以排除。另外,对于非异种材料焊接,晶界回波波幅并不是想象中那么高!
回复 wjjxuey 2013-11-6 11:03
支持!
回复 糟老头子 2013-11-7 20:42
支持罗先生。最近检测一个管子环焊缝,材质是304不锈钢,管子是离心铸造的。壁厚100mm左右,单V坡口,余高磨平。罗先生有这样的检测经验吗?请不吝赐教。
回复 luolang1314 2013-11-7 20:55
我做过304H不锈钢60mm,X型坡口手工焊缝的超声检测。管子是对接焊缝还是角焊缝。
需要提供更多的参数,焊缝简图,焊接工艺以及标准要求等信息。
离心铸造会导致母材晶粒较为粗大,在核电一半采用离心铸造的方法制作结构件,目前有采用相控阵进行检测的研究,主要是刚铁等人做过这方面的模拟和检测试验。你可以上网查一下相关文献。
单v坡口会导致外表面焊缝晶粒进一步粗大,采用爬波探头(70°)或纵波双晶斜探头70°检测外表面下0-20mm范围作为第一组探头;管子内侧能否进行检测?一般设置单v型坡口,管子直径不大,不容易从内侧施焊。如果能从内侧进行检测,则内侧20-60mm信噪比不成太大问题。
回复 luolang1314 2013-11-7 21:03
糟老头子: 支持罗先生。最近检测一个管子环焊缝,材质是304不锈钢,管子是离心铸造的。壁厚100mm左右,单V坡口,余高磨平。罗先生有这样的检测经验吗?请不吝赐教。 ...
关注一下母材晶粒噪声大小,如果晶粒噪声较大,则焊缝更不好检测;有对比试块没有?如果有,测一下最大反射体的信噪比,100mm对于采用国标来说,是超过标准范围了!
如果按ASME 标准,需要满足最大反射体信号比噪声至少3:1的要求,也就是在试块上100mm深孔的信噪比要达到9.54dB;至少要达到欧标6dB要求。
回复 糟老头子 2013-11-7 21:51
有对比试块,不过是加工的1.7mm直径的横通孔。试块刚拿到,还没来得及测试块。等做了实验再来汇报。O(∩_∩)O谢谢
回复 糟老头子 2013-11-7 21:57
luolang1314: 我做过304H不锈钢60mm,X型坡口手工焊缝的超声检测。管子是对接焊缝还是角焊缝。
需要提供更多的参数,焊缝简图,焊接工艺以及标准要求等信息。
离心铸造会导致 ...
是对接接头,直径不大,人钻不进去的。只能在外面检测。目前的检测手段是拍片。
回复 wrahut 2013-11-14 15:34
楼上兄弟是做检测的还是做设备销售的啊
回复 huashaoning 2015-5-13 20:23
我们公司生产了很具有竞争力的双晶纵波斜探头,性能比市场上好很多,希望给各位探伤员免费试用,18521393363(华工)

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