天津市金桥焊材集团有限公司

首页 | 联系方式 | 加入收藏 | 设为首页 | 手机站

产品展示

联系方式

联系人:孙继田
电话:022-8116886
手机:131156785
邮箱:service@ehansom.com
当前位置:首页 >> 技术文章 >> 正文

管道及集箱测温热电偶套管角焊缝质量的超声波检测

编辑:天津市金桥焊材集团有限公司  时间:2012/05/18  字号:
摘要:管道及集箱测温热电偶套管角焊缝质量的超声波检测
    目前测温热电偶在火力发电厂集箱、管道上应用广泛,它通过在集箱和管道上焊接温度套管,安插热电偶, 对集箱和管道上的温度进行实时数据采集。由于集箱和管道通常处于高温、高压状态,测温热电偶套管角焊缝上承受着巨大的载荷,且热电偶套管角焊缝大多为异种钢焊缝,易出现焊接缺陷。目前已发现多个火电厂测温热电偶套管角焊缝发生泄漏[1]、开裂[2]现象,因此测温热电偶套管角焊缝质量的检测非常重要。
    1    测温热电偶套管角焊缝的几种类型与质量控制
    测温热电偶接头型式为角接头,其焊缝类型按照坡口型式分为鞍座式(见图1中a)和插入式两种,而插入式焊缝可分为半插入(见图1中b)和全插入(见图1中c)两种。按照设计要求其中全插入焊缝为全熔透,半插入焊缝则允许未焊透。根据不同的坡口型式和插入类型,测温热电偶套管角焊缝的超声波检测方法也各不相同。
    2    测温热电偶套管角焊缝质量超声波检测
    2.1 鞍座式角焊缝质量超声波检测
    鞍座式角焊缝测温热电偶套管管座本身高度(如图2中H)一般为20~ 30mm,直径约为100mm,可采用斜探头在测温热电偶管座上对焊缝进行扫查,根据测温热电偶套管管座高度,通常采用一次波或二次波对焊缝内部进行扫查。
    本文用横波斜探头法检测鞍座角焊缝见图2。
    2.1.1    探头的选择:为了更好的扫查到焊缝根部,宜采用小晶片探头进行探伤。选择探头k值时,应使一次波至少扫查到焊缝端部O点,则可根据测温热电偶管座厚度、焊缝宽度等几何条件进行计算。工程实例:热电偶套管管座厚度b为25mm,焊脚高度h 为20mm,采用晶片大小为6×6前沿l0 为6mm的超声波探头,则探头K值需满足:
    根据(1)式计算可知此时需选用K值不小于1的探头。
    对于其他不同的现场参数,用公式(1)计算后选择探头K值,b越小则应选择K值越大的探头,反之亦然。为保证尽可能扫查到全部焊缝,可根据实际情况选取两种K值探头配合扫查。探头频率一般选用2.5MHz或5MHz。
    2.1.2    工程检测实例
    某600MW机组再热蒸汽管道上测温热电偶套管角焊缝,焊缝坡口型式为鞍座式,管座厚度b=25mm,焊缝高度h=20mm,H=65mm检测采用STAV-ELEY数字式超声波探伤仪,探头为2.5P6 6K2.5(经测,探头前沿为6mm)。采用GB11345-89检测标准[3]。
    探伤方法采用直射法和一次反射法,以B级检验确定探伤灵敏度,即以30mm处Φ3×40-16dB作为探伤灵敏度。若考虑耦合补偿3dB,则探伤灵敏度应为Φ3×40-19dB。经检测,在h= 12.5mm处发现一缺陷波(见图3),当量为Φ3×40+2.5dB,以6dB测长法测得尺寸12mm,不合格。经解剖,发现该缺陷为一夹渣。
    2.2   半插入式与全插入式测温热电偶套管角焊缝质量超声波检测
    2.2.1    半插入式测温热电偶套管角焊缝检测方法
    半插入式测温热电偶套管外径一般为38mm,有内螺纹,不宜从套管侧进行探伤。因此,对半插入式焊缝和全插入式焊缝宜在集箱侧进行检测。探头K值根据被检焊缝的高度参照DL /T820-2002标准选取。
    如图4,当探头从集箱远处向焊缝移动,探头到达a处时,超声波检测仪上可观察到一反射波,此时深度显示为集箱厚度,该反射波为集箱O点端角反射波。探头继续朝靠近焊缝方向移动,当到达b点时,又可见一反射波, 此时深度显示为焊缝高度,该反射波为焊缝根部端角O‘反射波。探头继续前移,若发现反射波,在排除内孔反射波(见2.2.3)后则可判定为缺陷反射波。根据实际情况,可选用多种K值探头配合扫查。
    2.2.2    全插入式测温热电偶套管角焊缝检测方法
    全插入式测温热电偶套管角焊缝探测面和探头K值选择与半插入式测温热电偶套管角焊缝检测相同。
    如图5,当探头从集箱远处向靠近焊缝方向移动,探头到达a处时,超声波检测仪上可观察到集箱O点的端角反射波,深度显示为集箱厚度。当探头继续前移若发现反射波,在排除内孔反射波(见2.2.3)后则可判定为缺陷反射波。根据实际情况,可选用2种K值探头配合扫查。
    2.2.3    半插入式与全插入式测温热电偶套管角焊缝检测的难点
    半插入式与全插入式测温热电偶套管角焊缝检测的难点在于区别探伤过程中出现的结构回波与缺陷波。
    半插入式与全插入式测温热电偶套管内孔直径约为Ф6mm,当探头围绕焊缝检测时,可能出现内孔的反射回波。如图6所示,当探头绕焊缝扫查到p位置时,超声波与内孔的反射角正好为直角。此时可发生套管内孔的垂直反射,在检测仪显示屏上可观测到内孔垂直反射波信号。一般来说,当探头位于径向方向时,反射波幅最大。此时,通过计算,可知所使用的探头发生内孔反射时沿集箱外壁其前沿到套管外壁的距离P=R×(90-arctan K)-l0-δ(其中,R为集箱外径,K为探头K 值,l0为探头前沿值,δ为套管半径), 实地量取发生反射时探头前沿离套管外壁距离,对比后可判断是否为内孔反射。亦可用两种K值的探头(如K1 和K2或K2和K2.5)配合扫查,一般来说,内孔反射波由于其反射角度的特殊性,不会在两种不同K值探头扫查时同时存在。
    2.2.4    工程检测实例
    某电厂600MW哈锅“Л”型炉主蒸汽管道全插入式测温热电偶套管角焊缝,主蒸汽管道规格为Φ569mm×75mm,焊缝的设计要求全熔透。选用2.5P13×13K1及2.5P8×10K2两种探头(经测,探头前沿为10mm)配合扫查。检测时采用深度定位,采用RB-1试块(Φ3mm×40mm的横通孔)制作距离波幅曲线。探伤方法采用直射法,以B级检验确定探伤灵敏度,即以30mm处Φ3×40-16dB作为探伤灵敏度。
    采用K2探头扫查时,发现两处可疑信号,信号1记录为Φ3×40+7.8dB, 指示深度为54.0mm,探头沿集箱表面的前沿到套管外壁距离P为231.5mm。信号2记录为Φ3×40-0.7dB,指示深度为58.70mm,P为123.3mm。采用K1 探头扫查时,发现一处可疑信号即信号3(见图7),记录为Φ3×40+1.2dB, 指示深度为39.5mm,P为45.5mm。
    经计算,K1发生内孔反射时P为417.9mm,K2发生内孔反射时探头沿集箱表面前沿到套管外壁距离应P为228.3mm。可判定信号1为内孔反射波, 信号3不是内孔发射波。信号2和信号3按照周向检测修正计算,实际深度分别为35.9mm和36.8mm,按照跨距定位,两信号在集箱表面位置几乎在同一位置,据此判定两信号为同一缺陷信号。用K1探头以6dB法测长,长度约25mm。按验收标准,判定其为Ⅳ级,为不合格焊缝。
    3    结束语
    采用本文的超声波探伤工艺对火电厂用测温热电偶套管角焊缝进行超声波检测,通过对检验结果的分析,可以得出以下几点结论:
    3.1   本文的横波斜探头法可有效的对测温热电偶套管角焊缝的两种类型的焊缝(鞍座式和插入式)进行工程质量检测。
    3.2   插入式和半插入角焊缝检测时,易产生套管内孔反射回波,可采用计算法将内孔反射波和缺陷反射波区别开来,亦可用两种K值探头配合扫查加以区别。
    3.3 选择合适的探伤面,采用深度定位和大K值探头的检测方法可对测温热电偶套管角焊缝进行检测,准确可靠,简便易行。
    参考文献
    [1] 李岩,吴国忠。 中宁发电厂#2炉过热器出口集箱热电偶插座的焊接返修[J].宁夏电力,2007(3)。58~59
    [2] 彭欣。 湘潭电厂主蒸汽管道管座焊缝裂纹原因分析及处理[J].机械工人,2006(11)。41~42
    [3] DL/T820-2002管道焊接接头超声波检验技术规程[S].
上一条:国产2 Cr-1Mo- V钢工艺焊接性试验 下一条:工业锅炉焊接工序监检主要控制环节