P92鋼焊接接頭超聲波檢測(cè)缺陷的分析

賈少威

摘要：現(xiàn)階段，因?yàn)榛痣姍C(jī)組發(fā)電對(duì)鋼材耐熱性要求的提升，使得新型馬氏體耐熱鋼P(yáng)92鋼得到了普遍應(yīng)用，而該鋼材的大量使用也給鋼焊接、熱處理以及無(wú)損檢測(cè)帶來(lái)了更多困難。本文將主要對(duì)該新型鋼焊接接頭中可不記錄缺陷的再判斷，來(lái)闡釋P92鋼焊接接頭超聲波檢測(cè)技術(shù)，希望對(duì)該鋼焊接接頭缺陷檢測(cè)工作有一定借鑒。

關(guān)鍵詞：P92鋼;焊接接頭;超聲波檢測(cè);缺陷

1?P92鋼焊接概述

P92鋼是在P91鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，是一種以P91鋼為基礎(chǔ)，增加1.8%左右的鎢、減少0.5%左右的鉬，加入少量B形成的具有高韌性、耐腐蝕性和抗氧化性，較小的熱膨脹系數(shù)、較好的導(dǎo)熱性能和抗熱疲勞性能的新型鋼。該鋼在進(jìn)行焊接時(shí)，主要焊接工藝具有以下特點(diǎn)：第一，要求采取多層多道焊接的方式，且要求每一層焊道的焊接厚度不能超過(guò)焊條的直徑，焊道的寬度不能超過(guò)焊條直徑的4倍。雖然要求十分嚴(yán)格，但是在該鋼進(jìn)行焊接時(shí)依然會(huì)在其內(nèi)部存在一些不易察覺(jué)的缺陷。

2?對(duì)P92鋼進(jìn)行超聲波檢測(cè)

P92鋼和普通碳鋼的性質(zhì)存在很大的差異性，尤其在密度、彈性模量上的差異較大，所以聲速也有很大的差距，在進(jìn)行超聲波檢測(cè)時(shí)就不能采用普通碳鋼的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，需要結(jié)合P92鋼的密度和彈性模量特點(diǎn)合理調(diào)整超聲波檢測(cè)儀器，校準(zhǔn)探頭，避免因?yàn)樘筋^誤差而引起檢測(cè)誤差，導(dǎo)致無(wú)法及時(shí)有效地找到缺陷具體位置。但是因?yàn)镻92鋼屬于新型鋼，是這幾年才被大量應(yīng)用到火力發(fā)電中的，因此在對(duì)其進(jìn)行缺陷檢測(cè)方面還存在一些不足。具體包括：首先P92鋼在焊接時(shí)容易在焊縫中出現(xiàn)一些細(xì)小的缺陷，這些缺陷包括微小的夾渣、未熔合的坡口、未熔合的層間等。根據(jù)常規(guī)檢測(cè)要求，這些缺陷都屬于細(xì)小的可以不被記錄的缺陷，所以經(jīng)常在超聲波檢測(cè)中被忽視。尤其是未熔合缺陷，若其缺陷長(zhǎng)度小于10mm往往會(huì)因?yàn)椴ǚ^低而被當(dāng)作是可不記錄缺陷沒(méi)有被記錄下來(lái)。但是就是因?yàn)檫@些細(xì)小的缺陷會(huì)給火力發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行埋下很大的隱患，如果長(zhǎng)此以往不被發(fā)現(xiàn)就可能會(huì)引發(fā)安全事故。為避免這類(lèi)問(wèn)題的出現(xiàn)，對(duì)P92鋼的超聲波檢測(cè)提出了更高的要求，而負(fù)責(zé)檢測(cè)人員的素質(zhì)自然要求更高，不僅要掌握超聲波檢測(cè)的原理和技術(shù)，而且必須全面了解P92鋼的特性和對(duì)其進(jìn)行超聲波缺陷檢測(cè)的特征和需要注意的問(wèn)題，以免根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，尤其是對(duì)普通碳鋼檢測(cè)的經(jīng)驗(yàn)去對(duì)P92鋼進(jìn)行一樣的檢測(cè)。

3?超聲波檢測(cè)原理

3.1?超聲波檢測(cè)原理

在對(duì)P92鋼進(jìn)行超聲波檢測(cè)時(shí)，超聲波從上表面傾斜進(jìn)入工件，若超聲波在工件內(nèi)部傳播時(shí)沒(méi)有遇到缺陷引起的異質(zhì)介面超聲波就不會(huì)反射回來(lái)，熒光屏外只有始波而沒(méi)有其他波形。如果超聲波在工件內(nèi)部檢測(cè)時(shí)遇到了因?yàn)槿毕菀鸬漠愘|(zhì)介面，就會(huì)見(jiàn)部分聲波反射回到探頭中，熒光屏上會(huì)顯示出缺陷波。反射波進(jìn)入到探頭中后，通過(guò)調(diào)整探頭可尋找缺陷回波，并可以通過(guò)熒光屏上的缺陷波觀察其靜態(tài)波形和動(dòng)態(tài)波形，然后根據(jù)探頭移動(dòng)到的位置尋找到具體發(fā)生缺陷的地方，根據(jù)工件的幾何特征分析缺陷的特點(diǎn)。

3.2?對(duì)缺陷波靜態(tài)波形的常規(guī)分析

對(duì)熒光屏上的缺陷波進(jìn)行靜態(tài)波形分析時(shí)，主要分析以下內(nèi)容：第一，靜態(tài)波形呈鋸齒狀，波形底部較寬，根部存在次波，常見(jiàn)缺陷為夾渣。第二，靜態(tài)波形在基線上的反射波較為密集且波高不等，在探頭移動(dòng)時(shí)會(huì)使波形呈現(xiàn)起落現(xiàn)象，這時(shí)容易出現(xiàn)密集氣孔缺陷。第三，在探頭平行于焊縫移動(dòng)時(shí)，當(dāng)波形升高消失較快時(shí)易出現(xiàn)單個(gè)氣孔缺陷，當(dāng)波動(dòng)升高或消失的速度較慢，且反射波位置和高度變化較小時(shí)常見(jiàn)缺陷為未熔合;當(dāng)反射波清晰且波幅較大時(shí)，轉(zhuǎn)頭探頭反射波未呈現(xiàn)顯著的錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象，波高消失、轉(zhuǎn)角較大時(shí)常見(jiàn)缺陷為裂縫或裂紋;當(dāng)反射波尖銳、開(kāi)口較窄時(shí)根部沒(méi)有雜波，這時(shí)在利用超聲波進(jìn)行焊縫兩邊檢測(cè)時(shí)，當(dāng)反射波的高度位置相差較大則通常為未熔合坡口缺陷。

4?超聲波檢測(cè)P92鋼時(shí)的技術(shù)要求

4.1?合理選擇檢測(cè)的條件

在利用超聲波技術(shù)對(duì)P92鋼進(jìn)行缺陷檢測(cè)前首先要根據(jù)P92鋼的特點(diǎn)合理選擇檢測(cè)條件，檢測(cè)條件包括超聲波儀器型號(hào)、探頭標(biāo)準(zhǔn)、試塊和對(duì)比試塊的標(biāo)準(zhǔn)等。

4.2?根據(jù)P92鋼特征合理調(diào)節(jié)儀器

第一關(guān)于入射點(diǎn)以及前沿的測(cè)定。首先應(yīng)該將斜探頭放在標(biāo)準(zhǔn)試塊的圓心位置，然后移動(dòng)探頭直到反射波出現(xiàn)在波形顯示區(qū)域，然后定位最高的反射波位置，使回波的高度在滿(mǎn)刻度10%以上。這時(shí)圓心位置對(duì)應(yīng)探頭上的點(diǎn)就是本次超聲波測(cè)試探頭的入射點(diǎn)，固定好入射點(diǎn)以后固定探頭，用尺子測(cè)量出探頭前端到試塊圓弧邊緣的距離是多少，然后該探頭前沿長(zhǎng)度可以根據(jù)公式計(jì)算得出，同時(shí)計(jì)算探頭前沿到試塊圓弧邊緣的距離是多少，該探頭的前沿長(zhǎng)度可以計(jì)算得出。第二，關(guān)于k值的計(jì)算，將斜探頭放在標(biāo)準(zhǔn)試塊上，然后再測(cè)試k值，在測(cè)試過(guò)程中需要根據(jù)探頭的位置移動(dòng)合理調(diào)整，使回波能夠顯示在波形顯示區(qū)域范圍內(nèi)，前后移動(dòng)的探頭可使該回波達(dá)到最大的波幅。這時(shí)固定探頭顯示屏幕上就會(huì)出現(xiàn)k值信息，此時(shí)可以測(cè)得斜探頭k值。第三，關(guān)于DAC曲線繪制，將斜探頭放在對(duì)比試塊上，對(duì)準(zhǔn)第一個(gè)測(cè)試孔，然后移動(dòng)探頭定位最高的波回波，將該回波幅度調(diào)整到80%左右后鎖住可完成該點(diǎn)測(cè)試。之后將斜探頭放在對(duì)比試塊上對(duì)準(zhǔn)第一個(gè)測(cè)試孔，移動(dòng)探頭找到最高波回波，再將該回波幅度調(diào)整到80%后鎖住該回波可完成該點(diǎn)的測(cè)試。此后依舊按照上述步驟采樣，完成曲線基準(zhǔn)線測(cè)試，再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求在顯示屏上輸入評(píng)定、定量、判廢和表面補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，在經(jīng)過(guò)合理調(diào)整后可得到DAC曲線。

4.3?對(duì)缺陷的評(píng)定

在經(jīng)過(guò)上述測(cè)試后，可對(duì)缺陷進(jìn)行評(píng)定，關(guān)于評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)有以下要求：第一對(duì)于波幅超過(guò)評(píng)定線的反射波或者波幅沒(méi)有超過(guò)評(píng)定線，但是其有一定長(zhǎng)度是來(lái)自鋼焊接接頭被檢測(cè)區(qū)域反射回波的，都需要注意是否產(chǎn)生裂紋等缺陷，根據(jù)缺陷的反射波信號(hào)特點(diǎn)和部位，通過(guò)動(dòng)態(tài)波形分析、探頭移動(dòng)和掃查等方式，結(jié)合焊接工藝綜合分析該缺陷特征，當(dāng)無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確判斷時(shí)可再次通過(guò)其他檢驗(yàn)來(lái)判定。第二，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)非裂紋和未熔合缺陷的反射波幅度達(dá)到評(píng)定線的可以不做記錄，最大反射波幅度達(dá)到SL線或?qū)儆贗I區(qū)的缺陷，可根據(jù)缺陷長(zhǎng)度結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定表進(jìn)行評(píng)定。第三缺陷是裂紋或者未熔合、根部未焊透的可以評(píng)定為IV級(jí)，反射波幅度在RL線或III區(qū)的缺陷評(píng)定為IV級(jí)，最大反射波幅度不超過(guò)評(píng)定線，且幅度在I區(qū)的屬于非裂紋和未熔合等缺陷的評(píng)定為I級(jí)。

4.4?初次檢測(cè)結(jié)果分析

初次檢測(cè)得到的結(jié)果數(shù)據(jù)中要包括缺陷的指示長(zhǎng)度、各類(lèi)缺陷的長(zhǎng)度、缺陷當(dāng)量、缺陷波形特征、缺陷類(lèi)型以及缺陷級(jí)別等。然后根據(jù)上述對(duì)缺陷的評(píng)定規(guī)定判斷各類(lèi)缺陷屬于合格可不記錄缺陷還是其他級(jí)別的缺陷，但是有的缺陷如果其最大反射波幅度達(dá)到了評(píng)定線但是根據(jù)波形特征缺陷是未熔合的，就很難進(jìn)行缺陷評(píng)級(jí)，這時(shí)需要進(jìn)行下一步的判定。

4.5?二次檢測(cè)判定

考慮到P92鋼的焊接采用的是薄焊層、多層多道焊接技術(shù)，對(duì)于初次檢測(cè)無(wú)法進(jìn)行級(jí)別判定的可以進(jìn)行二次檢測(cè)后再判定。一般采取在焊縫兩邊同次波檢測(cè)法，查看缺陷在兩邊回波變化幅度，如果兩邊的回波幅度差較大可以判斷該缺陷是未熔合缺陷，可以確定該缺陷是不合格的焊縫。

4.6?返修再確定

對(duì)于經(jīng)過(guò)兩次檢測(cè)都判定為不合格缺陷的需要進(jìn)行返修處理，這些有問(wèn)題的焊接主要是對(duì)存在缺陷的位置進(jìn)行重新打磨，然后根據(jù)缺陷波形是鋸齒狀、波底較寬且伴有次波、缺陷類(lèi)型多是夾渣、未熔合等缺陷的特征，可以進(jìn)行解剖到一定深度，然后開(kāi)展?jié)B透檢驗(yàn)，確定該缺陷的指示長(zhǎng)度。

5?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，利用超聲波檢測(cè)技術(shù)對(duì)P92鋼焊接接頭進(jìn)行缺陷檢測(cè)，主要是判斷存在的缺陷屬于合格、可不被記錄缺陷還是需要進(jìn)行返修處理的缺陷。該檢測(cè)工藝的主要目的是為保障P92鋼的焊接質(zhì)量，避免因焊接缺陷問(wèn)題的存在而影響該鋼在火力發(fā)電機(jī)組中的應(yīng)用，影響發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的安全性。

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