TOFD檢測中橫向裂紋的判定

張智偉鄭其海柳雪飛

（1.寧波市鎮(zhèn)海甬安無損檢測工程有限公司 寧波 315207）

（2.鎮(zhèn)海石化建安工程有限公司 寧波 315207）

TOFD檢測中橫向裂紋的判定

張智偉1鄭其海1柳雪飛2

（1.寧波市鎮(zhèn)海甬安無損檢測工程有限公司 寧波 315207）

（2.鎮(zhèn)海石化建安工程有限公司 寧波 315207）

通過大量的TOFD檢測案例研究，發(fā)現(xiàn)了幾種具有共性，非常容易引起誤判的橫向裂紋圖譜。結(jié)合超聲檢測和實(shí)際解剖驗(yàn)證，得出橫向裂紋圖譜特征和判定方法，可以有效的防止實(shí)際檢測中缺陷誤判。

TOFD檢測 橫向裂紋圖譜 超聲檢測

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國內(nèi)大型石油化工企業(yè)的興建，設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)越來越高，致使制造的設(shè)備的厚度、強(qiáng)度和質(zhì)量要求逐步提高。隨著人們對質(zhì)量、安全、環(huán)保等意識的不斷增強(qiáng)，焊縫質(zhì)量的可靠性尤為重要。TOFD檢測結(jié)果的評定還需要進(jìn)一步的研究，才能準(zhǔn)確的對缺陷進(jìn)行定性。在設(shè)備制造和安裝過程中，通過對大量的實(shí)際檢測圖譜分析及缺陷的解剖驗(yàn)證，總結(jié)了具有規(guī)律的橫向裂紋圖譜的特征，降低了TOFD檢測結(jié)果的誤判幾率。

1 TOFD檢測圖譜

TOFD技術(shù)把一系列A掃數(shù)據(jù)組合，通過信號處理轉(zhuǎn)換為TOFD圖像。TOFD圖譜一般上由A掃和D掃或者B掃組成，在圖譜中每個獨(dú)立的A掃信號成圖譜中很窄的一行，通常一幅TOFD圖像包含了數(shù)百個A掃信號。A掃信號的幅度在圖譜中上以灰度明暗顯示的。通過灰度等級表現(xiàn)出幅度大小[1]，如圖1所示。

圖1 TOFD檢測圖譜

TOFD檢測橫向裂紋圖譜類似于點(diǎn)狀缺陷圖譜，TOFD檢測非平行掃查典型圖譜一般顯示為一組典型的雙曲線。通常，采用TOFD檢測非平行掃查很難將橫向裂紋圖譜與近表面氣孔的圖譜顯示區(qū)分開來。典型的橫向裂紋圖譜見圖2[2]。

圖2 典型的TOFD檢測橫向裂紋圖譜

2 設(shè)備制造和安裝過程中的橫向裂紋圖譜示例

本文引用的TOFD圖譜都上采用ISONIC-2007的檢測儀器采集的數(shù)據(jù)，在眾多圖譜中進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)了具有一定規(guī)律性的圖譜，結(jié)合超聲檢測和解剖驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)該類圖譜為橫向裂紋圖譜。下面通過例子說明橫向裂紋圖譜：

1）某廠制造的厚壁壓力容器對接環(huán)向焊縫檢測中發(fā)現(xiàn)的橫向裂紋圖譜。

主體材質(zhì)：Q345R，規(guī)格為T=70mm，坡口型式為U型，焊接方法：SAW；掃查方式：非平行掃查；探頭規(guī)格：5MHzφ6；楔塊角度45°；聚焦深度為70mm；探頭間距：140 mm；本次檢測儀器設(shè)置采用的上企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB/T 47013.10—2010還未頒布實(shí)施），發(fā)現(xiàn)的橫向裂紋圖譜如圖3所示。

圖3 橫向裂紋圖譜1

2）某廠制造的壓力容器對接環(huán)向焊縫檢測中發(fā)現(xiàn)的橫向裂紋圖譜。

主體材質(zhì)：Q345R，規(guī)格為T=34mm，坡口型式為X型，焊接方法：SAW；掃查方式：非平行掃查；探頭規(guī)格：5MHzφ6；聚焦深度為23mm；楔塊角度60°；探頭間距：79mm；發(fā)現(xiàn)的橫向裂紋圖譜如圖4所示。

圖4 橫向裂紋圖譜2

3）某廠制造的厚壁壓力容器封頭拼縫檢測中發(fā)現(xiàn)的橫向裂紋圖譜。

主體材質(zhì)：09MnNiDR，規(guī)格為T=66mm，坡口型式為X型，焊接方法：SAW；掃查方式：非平行掃查；探頭規(guī)格：5MHzφ6；聚焦深度為66mm；楔塊角度45°；探頭間距：132mm；本次檢測儀器設(shè)置采用的上企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB/T 47013.10—2010還未頒布實(shí)施），發(fā)現(xiàn)的橫向裂紋圖譜如圖5所示。

圖5 橫向裂紋圖譜3

3 TOFD檢測圖譜比較和解剖結(jié)果

在實(shí)際檢測中對大量TOFD檢測圖譜進(jìn)行了比較，并對圖譜中的超標(biāo)缺陷進(jìn)行現(xiàn)場解剖驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)4臺容器的9條對接焊縫的37個TOFD檢測圖譜存在共性，圖譜中的缺陷特征比較相似，與典型的橫向裂紋缺陷圖譜不同。在對這4臺容器的9條對接焊縫TOFD檢測圖譜進(jìn)行解剖前，都采用了A型脈沖反射式超聲檢測儀器進(jìn)行檢測，缺陷回波信號比較低并且較雜，按照J(rèn)B/T 4730.3—2005評定滿足Ⅰ級合格要求。經(jīng)過解剖發(fā)現(xiàn)都上比較細(xì)小的橫向裂紋，并且裂紋都分布在坡口面上。解剖后的缺陷如圖6至圖8所示。

圖6

圖7

圖8

4 橫向裂紋的圖譜特征

1）TOFD檢測中出現(xiàn)的橫向裂紋與焊縫母材的材質(zhì)及規(guī)格無關(guān)。

2）橫向裂紋圖譜與點(diǎn)狀缺陷圖譜不同，點(diǎn)狀缺陷圖譜的弧形拋物線兩端較短并且黑白灰度較分明，橫向裂紋圖譜的弧形拋物線兩端較長并且黑白灰度不明顯。

3）用A型脈沖反射法超聲檢測時，缺陷回波較低并且有一定的寬度。

5 橫向裂紋形成原因

1）焊接材料使用不當(dāng)，TOFD檢測時可能產(chǎn)生橫向裂紋圖譜。

2）焊接環(huán)境如果較潮濕，在焊接前沒有按照材料的焊接性進(jìn)行焊前預(yù)熱或者焊接過程中未按要求保持一定的層間溫度。

3）焊后應(yīng)進(jìn)行消氫處理的未進(jìn)行消氫處理。

6 橫向裂紋圖譜的判定

為了更加有效的分辨現(xiàn)場檢測中出現(xiàn)的橫向裂紋圖譜，經(jīng)過與現(xiàn)場解剖對比發(fā)現(xiàn)，該類圖譜可以通過以下幾種方法進(jìn)行有效判定。

1）用A型脈沖反射法超聲檢測，觀察缺陷回波上否具有回波較低并且有一定的寬度的特征。

2）觀察圖譜中的缺陷上否具有弧形拋物線兩端較長且黑白灰度不明顯。

3）可以采用45°斜向掃查的掃查架進(jìn)行TOFD檢測，觀察缺陷上否具有一定的長度。

4）如果焊縫余高已磨平，可以通過采用垂直焊縫進(jìn)行TOFD非平行掃查，來觀察缺陷上否具有一定的長度。

5）如果還有懷疑，可以對圖譜中缺陷顯示最明顯的部位做少許的解剖驗(yàn)證。在解剖驗(yàn)證過程中，首先采用碳弧氣刨對缺陷部位進(jìn)行解剖，當(dāng)氣刨深度距離缺陷深度還差3～5mm時，要改用磨光機(jī)進(jìn)行一點(diǎn)一點(diǎn)的打磨，并進(jìn)行滲透檢測，由于這種橫向裂紋缺陷都較細(xì)小，不容易被發(fā)現(xiàn)。對該類缺陷進(jìn)行解剖時一定要有耐心。

7 結(jié)束語

TOFD檢測中會出現(xiàn)一些不具有常規(guī)橫向裂紋特征的圖譜，容易引起誤判。經(jīng)解剖、對比、分析和驗(yàn)證，得出此類圖譜的特征、產(chǎn)生原因及判定方法，可以防止誤判，從而大大減少了TOFD檢測中認(rèn)為因素對結(jié)果的影響。

[1] 強(qiáng)天鵬．衍射時差法（TOFD）超聲檢測技術(shù)［M］．2011：17．

[2] ASME BPVC Section V，2015 Addend，Article 4 Ultrasonic Examination Methods for Welds[S]．

Determination of Transverse Crack in TOFD Testing

Zhang Zhiwei1Zheng Qihai1Liu Xuefei2
(1. Ningbo City Zhenhai Yong An NDT engineering Co., Ltd. Ningbo 315207)
(2. Zhenhai Petrochemical Jianan Engineering Co., Ltd Ningbo 315207)

Through a lot of TOFD testing case study, several transverse crack maps with general characters are found, which are very easy to cause misjudgment. Combining ultrasonic testing and the actual verifcation, the transverse crack map feature and decision method is concluded, which can effectively prevent the defect misjudgment in practical detection.

TOFD testing Transverse cracks map Ultrasonic testing

X924

B

1673-257X(2017)02-0036-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2017.02.010

張智偉(1982～)，男，本科，工程師，從事無損檢測研究及應(yīng)用工作。

2016-08-05）