無損檢測(cè)是在不損壞物體的情況下對(duì)物體進(jìn)行的檢測(cè)。無損檢測(cè)技術(shù)廣泛應(yīng)用在工業(yè)、食品、醫(yī)學(xué)等等很多方面。是大家非常喜歡的一種檢測(cè)方法。
對(duì)管座角焊縫按要求進(jìn)行一定比例的無損檢測(cè),選擇抽查樣本時(shí)通常做法是基于如下幾方面因素的綜合考慮,即:宏觀檢查的初步結(jié)果;機(jī)組運(yùn)行期間的運(yùn)行狀況對(duì)部件安全的影響;以前檢查多次發(fā)現(xiàn)缺陷的部位;等等。
這種選取樣本的方法存在最大的問題就是只有當(dāng)部件中的缺陷發(fā)展到一定程度從而存在宏觀表征的管座角焊縫才可能被選中以做進(jìn)一步的檢驗(yàn),缺陷已初步形成而未有宏觀表征但可能在兩大修期間擴(kuò)展引起事故的管座角焊縫很可能漏檢。為了解決這一現(xiàn)實(shí)問題,我們將金屬磁記憶檢測(cè)(MMMT)的方法引入管座角焊縫的檢驗(yàn)。
電站鍋爐中大量使用的金屬一般都為鐵磁性材料。此類材料中存在缺陷或其他原因引起局部應(yīng)力集中時(shí),會(huì)產(chǎn)生很高的應(yīng)力能。在應(yīng)力能的作用下,其內(nèi)部磁疇在地球磁場(chǎng)中產(chǎn)生疇壁的位移甚至不可逆的重新排列,產(chǎn)生磁彈性以抵消應(yīng)力能的增加,從而在應(yīng)力集中區(qū)形成微弱的“漏磁場(chǎng)”,表現(xiàn)為金屬的磁記憶特性。
漏磁場(chǎng)強(qiáng)度的切向分量Hp(x)具有最大值,法向分量Hp(y)改變符號(hào)且具有零值點(diǎn),利用MMMT可在不施加外部磁場(chǎng)的作用時(shí)檢測(cè)到Hp(y),經(jīng)過對(duì)采集信號(hào)的放大、處理后,可顯示出材料中的應(yīng)力集中部位及強(qiáng)弱,從而方便地查找出可能存在缺陷的部位。這就是我們應(yīng)用金屬磁記憶檢測(cè)選擇管座角焊縫抽查樣本的物理基礎(chǔ)。
利用金屬磁記憶儀對(duì)角焊縫進(jìn)行檢測(cè)時(shí),只要參數(shù)選擇得當(dāng),在沒有應(yīng)力集中的部位,屏幕上的磁記憶信號(hào)應(yīng)該有周期性且均勻顯示,當(dāng)存在一定程度的應(yīng)力集中時(shí),儀器屏幕上會(huì)出現(xiàn)明顯的有一定寬度的突變信號(hào)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn),建議對(duì)管座抽查選擇的樣本應(yīng)該包含所有存在明顯磁記憶突變信號(hào)的角焊縫。
A、管座角焊縫的表面質(zhì)量無損檢測(cè)
對(duì)管座角焊縫表面缺陷進(jìn)行探測(cè)主要采用的方法有滲透探傷和磁粉探傷兩種,并且,應(yīng)盡可能優(yōu)先選擇磁粉探傷。
磁粉探傷時(shí),為了排除偽缺陷的干擾,保證探傷儀 與工件表面的良好接觸,探測(cè)前應(yīng)磨掉角焊縫及其邊緣的氧化皮、油漆、銹蝕等直至出現(xiàn)金屬光澤,并將咬邊等表面宏觀缺陷修磨干凈(滲透探傷對(duì)角焊縫表面質(zhì)量的要求基本相同)。檢測(cè)過程中,為了保證能夠檢出所有的橫向缺陷和縱向缺陷,在檢測(cè)條件允許的情況下,對(duì)角焊縫共應(yīng)探測(cè)8次。
電站高壓鍋爐熔化焊角焊縫所連接的材料很多時(shí)候?yàn)楫惙N鋼材,由于材料成分相差較大,特別是當(dāng)Cr與Mo元素含量相差較大時(shí),磁粉探傷過程中磁痕往往易偏向顯示于某一側(cè)的熔合線上。此時(shí),可應(yīng)用滲透探傷對(duì)熔合線上磁痕的真?zhèn)芜M(jìn)行辨別。如滲透探傷沒有顯示,則可以排除缺陷的存在。如果滲透探傷仍有缺陷顯示,則需進(jìn)一步以超聲波或射線探傷方法予以確認(rèn)。
B、管座角焊縫內(nèi)部質(zhì)量無損檢測(cè)
電站高壓鍋爐存在大量規(guī)格φ133 mm和φ108 mm接管的安放式管座角焊縫,對(duì)于管徑大于或等于這兩種外徑的接管座角焊縫可以采用射線探傷或超聲波探傷方法檢測(cè)。接管外徑小于上述尺寸的管座角焊縫一直是無損檢測(cè)的難點(diǎn),一般用超聲波探傷進(jìn)行檢測(cè)。
C、接管外徑大于或等于108 mm的管座角焊縫內(nèi)部質(zhì)量無損檢測(cè)
對(duì)于接管外徑大于或等于108mm的管座角焊縫進(jìn)行射線探傷,主要目的是為了檢測(cè)出角焊縫中是否存在坡口未熔合、根部未焊透等缺陷。底片的布置主要有兩種方法。
射線探傷時(shí),由于焊縫長(zhǎng)度、寬度范圍內(nèi)透照厚度變化較大,必須采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行補(bǔ)償,通常采用的方法是異速雙片法;為了保證坡口未熔合、根部未焊透等缺陷的最佳檢出效果,在進(jìn)行探傷前,應(yīng)充分了解焊縫結(jié)構(gòu)特點(diǎn),并有針對(duì)性地選擇透照方向;角焊縫透照周向位置一般采用“鐘點(diǎn)”定位法定位,工件上12點(diǎn)位置應(yīng)打上低應(yīng)力鋼印,以便分析缺陷位置、性質(zhì)并做出適當(dāng)?shù)奶幚,同時(shí),評(píng)定底片時(shí)要注意影像畸變、位移對(duì)缺陷顯示的影響。
目前,有關(guān)管接頭角焊縫射線透照方法與驗(yàn)收條件在我國(guó)還未有自己的標(biāo)準(zhǔn),實(shí)際應(yīng)用中一般可參考英國(guó)BS及德國(guó)DIN等標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)內(nèi)容。
電站鍋爐中接管外徑大于或等于108 mm的管座角焊縫進(jìn)行超聲波探傷通?蓞⒖糐B 473 0—1994《壓力容器無損檢測(cè)》的有關(guān)規(guī)定,共有5種探測(cè)方式,可根據(jù)工件的實(shí)際狀況選擇其中一種或幾種方式實(shí)施檢測(cè)。但始終應(yīng)堅(jiān)持如下原則:以直探頭檢測(cè)為主,直探頭檢測(cè)不到的區(qū)域,采用斜探頭檢測(cè);檢測(cè)時(shí)必須充分考慮角焊縫中可能存在的各類缺陷,并使主聲束盡可能垂直于焊縫中的危險(xiǎn)缺陷,以保證危險(xiǎn)缺陷能被檢查出來。
D、接管外徑小于108 mm的管座角焊縫內(nèi)部質(zhì)量無損檢測(cè)
由于下述三方面因素的存在,接管外徑小于108 mm的管座角焊縫的超聲波探傷儀探傷一直是檢測(cè)的難點(diǎn),這些因素包括:管徑小,探傷面曲率大,容易造成聲束擴(kuò)散使得靈敏度降低;管壁薄,聲程短,近場(chǎng)干擾較大;為保證盡可能大的掃查范圍,探頭折射角大,從而容易產(chǎn)生變形波。
經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室研究和現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證,對(duì)于接管外徑不大于108 mm的管座角焊縫,超聲波探傷時(shí)我們選擇小晶片、小前沿尼龍?zhí)筋^(晶片尺寸6 mm×6 mm較為合適,探頭前沿長(zhǎng)度l0≤5 mm),探頭頻率選擇5 MHz,此時(shí)最小可檢出缺陷尺寸約為0.6 mm。
檢測(cè)時(shí)必須使用至少兩種不同折射角的探頭:為檢出角焊縫上部區(qū)域的缺陷,一般選用K=2.5~2.7;但檢查根部缺陷時(shí),考慮到端角反射問題,選用K=0.7~1.5,以提高根部缺陷檢出能力。檢測(cè)前為保證探頭與工件的充分耦合,探頭底面應(yīng)修磨成圓弧面。 |