淺談板材焊后波浪變形及超聲波探傷

劉 釗

（長慶油田分公司物資供應(yīng)處，陜西 西安 710200）

一、板材焊后波浪變形

安裝油罐時(shí)罐底板形狀呈現(xiàn)出中間高、兩邊低的形狀，除了罐體形狀特殊外，鋼板的材質(zhì)也具有較薄的特點(diǎn)，這些都在不同程度上給油罐罐體的給組裝帶來難度，所以在現(xiàn)實(shí)中要改進(jìn)焊接工藝，盡量減少焊后的波浪變形。

（一）變形的原理

鋼材焊前波浪變形的主要原因是軋制時(shí)軋輥的間隙不一致，導(dǎo)致沿鋼材的寬度方向產(chǎn)生了壓縮率不均勻，最終引起鋼材每根縱向纖維的延伸率不同所致。一般而言，壓縮率大的部分便獲得較大的延伸率，反之亦然，于是不同延伸部分的纖維相互作用，使延伸較多的纖維部分產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，而延伸較少的纖維部分則產(chǎn)生了拉伸應(yīng)力。在壓縮應(yīng)力的作用下，延伸得較多的纖維部分就會(huì)失去穩(wěn)定性而發(fā)生皺曲，皺曲形式呈橫向的波紋狀，使板材產(chǎn)生輕微或者嚴(yán)重的波浪變形?；谝陨显?，假若在石油罐體進(jìn)行焊接之前，沒有對(duì)板材進(jìn)行正確有效地矯正，必然會(huì)產(chǎn)生板材焊后波浪變形。

在石油罐體建造過程中常發(fā)生的底板焊接后變形，除了以上原因外，還有一些自身特有的原因，如兩板搭接角焊施焊時(shí)，焊接面溫度高，非焊接面溫度低，溫度高的一面產(chǎn)生壓縮塑性變形較大。冷卻時(shí)，沿板厚出現(xiàn)不均勻的收縮，產(chǎn)生了角變形。除此之外，電弧對(duì)薄板進(jìn)行加熱時(shí)，會(huì)出現(xiàn)中間溫度高，兩邊溫度低的現(xiàn)象，這樣就出現(xiàn)中間的應(yīng)力與兩邊的應(yīng)力是相互影響的反應(yīng)，因此就出現(xiàn)焊縫縱向產(chǎn)生收縮變形。

（二）變形的表現(xiàn)

多鋼板拼接制作立式儲(chǔ)罐是石化行業(yè)常用的方法，利用該方法最值得注意的地方就是底板的焊接，因?yàn)榈装搴附幼钜装l(fā)生變形。在變形的諸多種類中波浪變形最常見，多表現(xiàn)為焊后波浪變形，也就是由于板架結(jié)構(gòu)中板材和扶強(qiáng)材均以角焊縫連接，角焊縫的橫向收縮，其中焊縫的外表面橫向收縮大，內(nèi)表面收縮小，造成角變形，每個(gè)扶強(qiáng)材處的角變形連貫起來就成為整個(gè)板材的波浪變形。事實(shí)上，只有采用合理的焊接方法和工藝，才能最大限度上減少變形的幾率，提高罐底施工質(zhì)量。

二、石油鋼管的超聲波探傷

焊管生產(chǎn)的必要工序就是超聲波探傷，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，所有被用于石油和電的輸送套管，管體及兩端焊縫均要進(jìn)行無損損傷?，F(xiàn)在國內(nèi)焊管的機(jī)組配備都是超聲波探傷。

自動(dòng)化超聲檢測(cè)的系統(tǒng)分為兩大類：

第一種是在線自動(dòng)化超聲檢測(cè)系統(tǒng)，作為自動(dòng)生產(chǎn)線上的一種檢測(cè)系統(tǒng)，它在實(shí)施的過程能夠?qū)ぜ暮细裥宰龀龇诌x和標(biāo)記，其系統(tǒng)本身的運(yùn)行速度和檢測(cè)時(shí)間需與自動(dòng)生產(chǎn)流水線相符合，必須適應(yīng)其高速穩(wěn)定可靠的要求。

第二種是離線自動(dòng)或半自動(dòng)超聲檢測(cè)系統(tǒng)。現(xiàn)在國內(nèi)的大多數(shù)采用自動(dòng)化檢測(cè)，在檢測(cè)過程中，機(jī)械裝置使得探頭和被檢測(cè)工件能夠作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，與手工檢測(cè)相比，能夠保證檢測(cè)過程的穩(wěn)定，速度上和面積上，自動(dòng)化的要比手動(dòng)的效率高，并且高效客觀的標(biāo)記和記錄，能夠避免人為因素下可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤或誤差。保障了檢測(cè)結(jié)果的有效性，大大減輕了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

但是自動(dòng)化的系統(tǒng)本身也存在局限性，但是基于上述優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的條件是機(jī)器設(shè)備必須具有抗干擾性和完好的工作狀態(tài)，機(jī)械設(shè)備本身的結(jié)構(gòu)精度必須高，運(yùn)行過程需穩(wěn)定可靠。 對(duì)于要檢測(cè)的材料和工件，要有明確的分段和標(biāo)準(zhǔn)，否則容易發(fā)生誤判和漏檢。在自動(dòng)化檢測(cè)的過程中一個(gè)重要的指標(biāo)是檢測(cè)速度，探頭和被檢測(cè)工件的相對(duì)速度要保證被檢測(cè)材料的全覆蓋，并且保證有充分的探測(cè)時(shí)間，才能夠獲得足夠強(qiáng)度的缺陷信號(hào)和足以用于判斷的缺陷信號(hào)重復(fù)次數(shù)。都要做到綜合考慮。

此外，隨著技術(shù)的迅速發(fā)展，自動(dòng)化超聲系統(tǒng)正逐步與微型電子計(jì)算機(jī)聯(lián)用，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化，數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化，徹底提高信號(hào)處理能力，包括對(duì)缺陷的詳細(xì)信息的判斷，從而做出建議評(píng)價(jià)，進(jìn)一步提高自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備的可靠性和準(zhǔn)確性。

結(jié)語

事實(shí)上，無論事前采取任何預(yù)防措施都只能減少變形量而不能消除變形，焊接后變形是難免的。但是為了符合油罐的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，我們要不斷加強(qiáng)創(chuàng)新，從多方面探索新的檢測(cè)技術(shù)，以提高石油罐體的質(zhì)量。

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