超聲波探傷在海洋系泊鏈檢測中的應用

引言

海洋系泊鏈主要應用于海洋石油鉆井平臺、單點系泊結(jié)構(gòu)等海洋開發(fā)設施，由于條件惡劣，鏈條長期浸泡在海水中，因此要求系泊鏈不僅強度高，韌性好，而且還要求具有耐海水腐蝕、抗疲勞、耐磨損等特性[1][2]。因此無損檢測對產(chǎn)品的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。超聲波探傷對系泊鏈產(chǎn)品的檢測靈敏度高，且操作簡單，費用低。因此在系泊鏈質(zhì)量檢測中得到了很好的應用。

在超聲波檢測中，影響缺陷判定的因素很多，根據(jù)檢測經(jīng)驗的積累，從幾個方面重點闡述了怎樣提高缺陷的定位精度，為缺陷的判定提供依據(jù)。

1 產(chǎn)品焊接缺陷及檢測部位

根據(jù)系泊鏈生產(chǎn)的特點，主要缺陷有兩種：一種為熱處理前的電極夾持區(qū)內(nèi)弧坑裂紋和焊縫裂紋；另一種為熱處理后復檢的拉力變形裂紋和橫檔壓延裂紋。所以根據(jù)產(chǎn)品產(chǎn)生缺陷的特點，主要的檢測部位為焊口及電極夾持區(qū)。產(chǎn)品圖片如圖1所示，檢測位置如圖2中白色部分。

圖1 圖2

2 檢測設備及檢測時機

2.1 超聲波探傷儀的性能應符合JB/T10061[3]的規(guī)定要求，選用CTS-9009數(shù)字式超聲波探傷儀。標準試塊選用CSK-ⅠA、ⅢA試塊。

2.2 探頭頻率和K值的選擇

系泊鏈材質(zhì)為合金結(jié)構(gòu)鋼，為了減少衰減帶來的影響，所以選擇探頭的頻率為2.5MHz。K值的選擇應使斜探頭的聲束能掃查到整個檢測區(qū)截面；聲束的中心線盡量與可能出現(xiàn)的危險性缺陷垂直并盡量使用一次波判別缺陷，K值選擇為K1。

2.3 晶片尺寸及耦合劑的選擇

根據(jù)系泊鏈的規(guī)格、檢測面的平整度以及檢測工作量的大小來選擇晶片的尺寸為10mm×10mm，耦合劑從耦合效果和經(jīng)濟性考慮選擇耦合效果好、成本低的化學糨糊。

2.4 檢測時機選取在產(chǎn)品經(jīng)過表面拋丸處理以后，熱處理前后各檢測一次。

3 檢測過程

3.1 對比試塊的儀器調(diào)節(jié)

根據(jù)鏈環(huán)金屬聲程用標準試塊調(diào)整儀器掃查比例，使之適當。選用相同直徑、相同狀態(tài)的參考試塊調(diào)節(jié)探傷靈敏度，使反射槽的一次反射波達到儀器幅度的75%，參考試塊焊縫兩側(cè)均需掃查。

3.2 掃查過程

先進行粗檢測掃查，發(fā)現(xiàn)回波高度超標后，可進行細致的掃查，以便觀察缺陷動態(tài)波型和區(qū)分缺陷信號或偽缺陷信號，確定缺陷的位置、方向和形狀等特征。

4 檢測標準及要求

超聲波檢測根據(jù)海洋系泊鏈產(chǎn)品規(guī)范進行檢測，在適當?shù)木嚯x時，鏈環(huán)包含缺陷回波等于或大于75%探傷靈敏度，則判不合格；大于等于40%靈敏度的信號，應進行記錄，包括缺陷位置、回波、大小。

5 缺陷的定位影響因素

5.1 針對系泊鏈產(chǎn)品形狀的特殊性，在對缺陷進行定位時，會出現(xiàn)探傷平面與探頭平面成一定角度，儀器所顯示的水平距離與垂直距離產(chǎn)生很大的誤差，甚至顯示的距離不在工件上，從而影響缺陷的定位精度，導致出現(xiàn)缺陷判定不準確的現(xiàn)象。

5.2 環(huán)體表面比較粗糙，對探頭前部磨損嚴重，K值在實際生產(chǎn)中會發(fā)生變小，影響缺陷的定位。

5.3 儀器的水平線性和垂直線性不準確，造成誤差過大。

6 缺陷定位不準的解決方法

6.1 根據(jù)數(shù)字式超聲波探傷機的工作原理，缺陷的聲程顯示數(shù)值是通過聲速在工件中的傳播時間計算得出的，即l=c*t，而水平距離和垂直距離是根據(jù)固化的公式計算得出，在檢測平面與探頭的角度發(fā)生變化時，聲程不會發(fā)生變化，但水平距離和垂直距離的測量方法就會發(fā)生改變。

對焊縫處缺陷的檢測定位如示意圖中的缺陷（一）（二）

6.2 在使用過程中，對探頭的K值、前沿長度、水平線性、垂直線性等按照標準規(guī)定進行校準，防止出現(xiàn)定位不準確的現(xiàn)象。

6.3 對橫檔尖角的定位判定

在橫檔與鏈環(huán)的擠壓成型過程中，橫檔的兩側(cè)弧度過度不圓滑，會造成鏈環(huán)環(huán)體出現(xiàn)尖銳部位，造成回波幅值很高，出現(xiàn)偽缺陷。這種缺陷可以通過定位測量的方式，計算得出缺陷的部位并采用手指蘸油觸摸定位的方法進行判定。

橫檔處偽缺陷的檢測定位如示意圖中的缺陷（三）

示意圖

7 總結(jié)

根據(jù)缺陷的準確定位，結(jié)合產(chǎn)品產(chǎn)生缺陷的原因分析，可以比較準確的判斷出缺陷的性質(zhì)及嚴重程度，從而提高了產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗水平，也為產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝優(yōu)化提供了參考依據(jù)。

參考文獻

[1]張文基，郭艷，張玉峰等.高強度高韌性海洋四級系泊錨鏈鋼的試制及應用[J].特殊鋼，2000，21（4）：43-45.

[2]董杰，孟兆生，楊浩，等.R4級海洋系泊鏈用熱軋圓鋼的研制[J].萊鋼科技，1994（3）：25.

[3]JB/T 10061-1999 A型脈沖反射式超聲波探傷儀通用技術(shù)條件.