N08810 奥氏体不锈钢无损检测要点

热度 3已有 597 次阅读2012-12-24 19:51 | 无损检测, 不锈钢, 奥氏体

 N08810属于镍基合金,又因为该材料在常温下,主要以奥氏体形态存在,同时该材料含有大量的Fe元素(约40%),故该材料与奥氏体不锈钢具有同样的声学特征。但是该材料在声速上与真正的奥氏体不锈钢又有区别。查国外文献得知,常规奥氏体不锈钢声速一般在5660左右,而N08810声速一般在5710附近。网上有文献研究奥氏体不锈钢(304)超声声速与晶粒度之间的关系,声速越小,晶粒越粗大。可是实际检测的时候,粗晶的N08810声速实测为5750,没有粗晶回波现象的N08810声速实测却在5710附近,这种情况值得进一步研究。N08810的声速与晶粒度之间的依赖关系,还没有试验数据出来。
  本文通过一些实际检测实例,向大家介绍一些笔者近期接触n08810检测方面的一些心得体会。希望抛砖引玉,让做过此方面检测的专家学者不吝赐教;与同道之人共勉。
  1原材料检测
  原材料检测,主要是纯N08810板材检测和N08810复合板(覆材为N08810)的检测。N08810板材检测,一般不做超声检测,只做外观、尺寸、超声测厚,化学元素、力学性能方面的检测。但4730标准对n08810板材检测是适用的,参照钢板检测执行。这里要注意:超声测厚容易出现测厚不准,主要是常规超声检测仪都是针对铁素体钢(细晶)进行配置的,一般都是5M及以上频率的双晶直探头,N08810与铁素体钢最大的不同,就是晶粒较为粗大,声衰减极为严重。故配备一般探头的测厚仪,遇到N08810粗晶材料,要么显示值偏小,要么无显示。对于显示值偏小的解决方案,换低频探头、或低频单晶探头进行重新检测(检测之前一定要校准声速和零点);对于无显示的解决办法,同样采取低频单晶探头进行重新检测。同时,对于显示值偏小的材料晶粒较无显示的同种材料晶粒更为粗大。中厚板N08810检测经常会出现测厚仪无显示,一般是材料声衰减严重,无底面回波。要么更换探头,要么提高测厚仪测量增益(前提是,测厚仪具备调节增益功能模块)
  n08810超声对板材质量进行检测时,需注意制作同材质的标准试块(CB2-2或CB3-2),利用同材质的标准试块对板材进行检测符合标准要求,并且不会出现争议。如果没有标准试块,采用五次底波法检测同样可行(通过对比试验得到75mm厚N08810标准试块法比五次底波法基准灵敏度低1.5dB),但是采用五次底波法对于晶粒噪声十分严重的N08810检测十分不利,晶粒噪声信号超过50%,与缺陷信号无法分别。同时晶粒噪声信号在声程上分布并无规律。一般从反面进行检测进行判断是否为噪声信号,如正反面深度位置重合为缺陷信号;在板材边缘检测时,注意与侧壁干涉信号区分。针对晶粒噪声较严重的材料,可以采用同晶粒状况制作的标准试块进行检测,还可以采用近场区较小的单直探头,利用一次底波法进行检测,避免增益较大,将晶粒噪声误判为缺陷信号,影响对材料的评定、验收。同时,对于出现晶粒噪声的板材,在后期制作过程当中,一定要注意焊接的控制要比晶粒较细、材质均与的板材焊接要严格。且焊缝的超声检测,同样需要引起足够的重视。
  复合板超声检测与奥氏体不锈钢(覆材)检测情况类似,由于覆材一般较薄,不会对复合板检测带来较大的影响。
  2 n08810焊缝的检测
中厚板N08810焊缝的检测优先选择射线检测。虽然,中厚板N08810焊缝的射线检测灵敏度不佳,容易造成裂纹漏检。但是4730目前只认可厚度在50mm以内奥氏体不锈钢焊缝超声检测,且需要对比试块。对比试块最好为同材料、同焊接参数制作而成。对于小于50mm的N08810仍然优先选择射线检测,必要时候超声检测作为辅助手段。采用射线检测时,若能量足够的话,优先选择X射线透照。笔者针对43.5mm(实测)封头拼缝射线检测,采用3005X射线机,290KV,23分钟左右,得到的底片非常清晰。该焊缝(不含试板)共拍17张,有4张底片出现裂纹。由于不知道缺陷的深度,故凭经验定深,同时采用铣床铣到指定深度,未在解剖当中看到实际裂纹(该材料不允许碳弧气刨)。正是由于射线检测无法定深,所以笔者开始采用超声对该材料进行补充检测。
  由于没有制作对比试块(后期正在制作),采用HS800超声检测设备、探头 K1 13*13(多普乐)在CSK-3A试块(碳钢) 制作DAC曲线(采用10、30、50、70深 fai 1*6孔制作,10mm孔调至满屏高80%,未加耦合补偿),定量线为fai 1*6-9dB,针对射线检测出的自然裂纹进行超声检测,发现自然裂纹引起的缺陷回波处于定量线附近,略低于定量线,缺陷深度在33.4,与焊接工程师经验公式推算的裂纹深度非常接近。根据自然裂纹缺陷回波以及奥氏体不锈钢焊缝检测(附录N),定量线调整为fai 1*6-18dB(评定线为fai 1*6-12dB,判废线fai 1*6-4dB),同时增加8dB为耦合补偿(根据自然裂纹与噪声信号的信噪比以及三条线在屏幕位置)对其它厚度(超过50mm)的焊缝进行检测,检测情况较好。主要是缺陷回波清晰,主要处于定量线与评定线之间,与噪声信号区分度较好,满足对缺陷定深的目的。实际检测效果良好,采集到许多有价值的波形图谱。
  采用TOFD对43.5厚度N08810进行检测,对着自然裂纹扫查,无法发现缺陷信号。
本次对N08810检测,对50mm以上焊缝,采用加速器及Co60进行射线检测,值得注意的是一定要采用T2类胶片,不然极易造成裂纹漏检。即使采用了高级别胶片,仍然会有裂纹漏检。主要是浅表裂纹(去除余高后深7mm左右,自身高度3-6mm裂纹)、内部裂纹漏检较多。很大的一个可能,就是焊接残余应力较大,自动焊(SAW)成分偏析造成焊缝存在脆性组织,遇到打磨解除拘束力后,出现断裂。
3表面检测
由于PT检测一般不分材质,故在N08810表面检测上,非常有优势。N08810一般没有磁性,所以不考虑做磁粉检测。但是笔者偶然一次实际检测当中,发现该材料母材焊接前没有磁性,焊接过后,具有一定的磁性了。等到重新加热过后,磁性消失。有文献也指明,该材料在735度以上会退磁。
  本次焊缝超声检测要点总结
1一定要了解材料特点及该材料的焊接情况。对于焊接方式、顺序、焊接坡口以及焊接电流、焊速都要有所了解。甚至是自动焊机也都要注意。笔者从车间得到信息,由于焊丝较硬,导致送丝困难,进而使得焊接电流不稳定,焊道成型不佳,使得裂纹出现的可能性增大。
2,对奥氏体不锈钢检测的资料收集要足够。一些值得借鉴的经验需要及时消化和吸收。同时,尽信书不如无书。要具有实践精神。比如,附录N推荐斜射纵波检测,横波检测会出现很多不利因素(声各向异性、声速畸变导致定位定量不准等),但本次采用普通横波检测,效果非常明显,信噪比虽然没有标准要求的10dB及以上,但是对于区分缺陷已经足足有余。相反的采用TOFD斜射纵波探头,检测效果非常差。有可能选择斜射纵波探头不合适吧。同样,也有一篇硕士论文在对奥氏体不锈钢焊缝超声检测,提出要采用斜射纵波和横波检测相结合的办法进行检测。其文章结论比较中肯,纵波检测信噪比较高,但缺陷回波不如横波检测明显,值得学习。对于粗晶材料,大家首先想到的是采用低频进行检测。但是奥氏体不锈钢焊缝检测,却不适用。有文献采用小波分析对奥氏体不锈钢焊缝进行信号处理当中,就明确提出,缺陷回波信号在频谱分析当中,不在于低频,在于相对高频信号。故附录推荐采用2.5M而不是1.25M,是比较合理的。不过,一切还是用试验比较的方法,得出的结论才可靠。
3,对于采用X坡口,且非对称等厚坡口,不是每一个超过定量线的回波都是缺陷。超声教材当中,对比试块开的单V型坡口,实际当中较为常见的是开X型坡口。教材当中的异质界面的影响,在横波检测当中没有发现,倒是坡口钝边的形态回波分别在外侧检测和内侧检测当中发现。该形态回波超过定量线与裂纹回波具有同样当量,只是出现的位置(深度)通过计算处于氩弧焊打底区(如实测母材厚度为63.5的,钝边距离内侧深度为40,缺陷回波在内侧检测为25左右,在外侧检测约为46附近,回波根部较宽,与裂纹尖锐回波不同)
4,很多裂纹回波可能仅仅是一个点,没有长度或自身高度。但是剖开就是一条长的裂纹。
5,射线拍片合格后,对焊缝检测UT检测,仍然会发现一些与裂纹回波相似的信号。保守的做法,UT检测进行返修定位。但是UT检测是裂纹的焊缝,返修后,的确发现射线未曾发现的裂纹。
6,N08810采用自动焊裂纹出现的概率大于手工焊接。自动焊接的控制需要更为严格。如果控制的好,自动焊同样可以像手工焊一样,焊出质量较好的焊缝,而且节省大量人力、时间等。如果追求较高的质量,不推荐自动焊。因为自动焊出现的裂纹机理不明。无法做到有的放矢,进行调整参数,改善焊缝质量。
7,检测只是一种手段或者工具。它的意义不仅在于发现缺陷,也在于预防缺陷。而焊接是检测的一种有效延伸。检测的基础还是在于对焊接的了解和把握。而焊接的管理和控制,尤其重要。检测部门有时候,偏偏心有余而力不足。那些能做好的事情,在习惯和经验面前,显得不可逾越!
  

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发表评论 评论 (2 个评论)

回复 luolang1314 2012-12-25 12:43
还有就是从小坡口侧(外侧)进行检测,容易发现缺陷。同时,小坡口侧(距离钝边较近的一侧)焊缝组织状况要好些。晶粒噪声和信噪比皆要高一些。
回复 luolang1314 2012-12-25 12:49
对于射线底片发现裂纹,返修时发现正反表面浅表裂纹,同时内部裂纹具有延展特点

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