304不銹鋼管接頭超聲波檢測工藝探討分析
由于304不銹鋼管中超聲波聲速和晶粒度大小與普通低合金鋼有較大的不同,若直接使用標(biāo)準(zhǔn)試塊調(diào)試儀器用于檢驗(yàn)304不銹鋼管焊縫,則缺陷的定位和定量存在較大偏差。而成套的304不銹鋼管對比試塊比較少見且價(jià)格較貴。為了使在標(biāo)準(zhǔn)試塊上調(diào)試的儀器適合于檢驗(yàn)304不銹鋼焊縫,掃描速度和檢測靈敏度就必須被修正。本文著重介紹相關(guān)計(jì)算修正方法,并進(jìn)行實(shí)際檢驗(yàn)驗(yàn)證,證明了該方法是可行的。
一、304不銹鋼管的介紹及檢測問題
隨著火電工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,超臨界和超超臨界機(jī)組越來越多地出現(xiàn)在我們的視野中,而隨著機(jī)組大型化的發(fā)展,對于機(jī)組使用材料的各種性能要求也越來越高。目前,火電超臨界和超超臨界機(jī)組大量使用了304不銹鋼管建造,該鋼種是在304不銹鋼的基礎(chǔ)上添加W元素,適當(dāng)減少M(fèi)O元素的含量,開發(fā)出來的一種新型鋼種,屬于高強(qiáng)度細(xì)晶型回火馬氏體鋼。主要使用于高溫過熱器、屏式過熱器、主蒸汽、高溫再熱器、再熱熱段等部件的集箱、蛇行管及連接管等通道管。與其它合金鋼相比較,304不銹鋼管具有了更好的耐熱性能、提高了蠕變斷裂強(qiáng)度和使用溫度;但具有冷裂傾向和時(shí)效傾向。含有微量的Nb、Al、N、B、V等元素,其C、S、P等的含量低,顯微組織為Mo和W固溶強(qiáng)化回火馬氏體。由于焊接接頭的特殊性,一般對304不銹鋼焊接接頭采用50%射線檢測和100%超聲波檢測、304不銹鋼焊接接頭采用100%射線和超聲波檢測。由于該焊接接頭容易產(chǎn)生微小裂紋,RT檢測對微小裂紋靈敏度差,所以通常使用超聲波來檢驗(yàn)延遲裂紋和再熱裂紋等。
二、304不銹鋼聲速的測試方法和結(jié)果
超聲波在304不銹鋼管中的橫波傳播速度可以使用同一探頭和同一超聲波探傷儀,在標(biāo)準(zhǔn)試塊和304不銹鋼對比試塊上對同一深度的人工缺陷測得,具體方法如下:由于同一探頭的前沿不隨被檢工件不同而變化是固定值,假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)試塊上探頭到人工反射體的水平距離。由于檢測試塊上人工缺陷的深度是固定的,因此一般采用深度調(diào)節(jié)法對掃描速度的變化進(jìn)行計(jì)算,然后再根據(jù)計(jì)算結(jié)果對掃描速度進(jìn)行修正。詳細(xì)計(jì)算過程為:當(dāng)檢測儀器在常規(guī)DL標(biāo)準(zhǔn)試塊上按照深度調(diào)整好后,由于工件聲速的改變,掃描速度也發(fā)生了變化,工件中實(shí)際掃描速度。
三、計(jì)算并討論T92/P92鋼焊接接頭超聲波檢測工藝,研究其可行性
在進(jìn)行超聲波檢測前,首先按照文獻(xiàn)DL/T820-2002《管道焊接接頭超聲波檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)程》的相關(guān)要求在試塊上對超聲波儀器和檢測探頭進(jìn)行校準(zhǔn),然后繪制出DAC曲線,調(diào)試好設(shè)備后才能進(jìn)行超聲波檢測操作。在對304不銹鋼焊接接頭進(jìn)行超聲波檢測時(shí),檢測儀器和探頭的校準(zhǔn)方法有兩種:方法一、在T92/P92材質(zhì)的對比試塊上(結(jié)構(gòu)及參數(shù)同圖3所示)校核,直接測量出探頭前沿、折射角等參數(shù),繪制DAC曲線。方法二、在常規(guī)的DL標(biāo)準(zhǔn)試塊上校核儀器與探頭,繪制出DAC曲線。但是這時(shí)試塊上的超聲波聲速與工件的聲速因材質(zhì)不同而不同,在檢測前需要進(jìn)行一系列的計(jì)算,找出因材質(zhì)不同而引起的偏差。從上表可以看出,在對304不銹鋼管進(jìn)行超聲波檢驗(yàn)前,一定要注意所選用的探頭的折射角。小徑管焊縫檢測時(shí),探頭的K值選擇一般應(yīng)該小于3;對于中徑厚壁管而言,探頭的K值選擇一般應(yīng)不大于2.5。根據(jù)上表數(shù)據(jù)可以看到,常規(guī)探頭K值為1.6的時(shí)候在304不銹鋼中檢測,其折射角接近60°,這將造成端角反射率最低,從而降低了超聲波對單面焊根部未焊透和裂紋的檢出靈敏度,因此在選用探頭時(shí)需慎重考慮,并關(guān)注探頭的磨損情況,尤其是標(biāo)稱K值為1.5的探頭。
不同材質(zhì)的工件,其超聲波衰減的不同主要表現(xiàn)在衰減系數(shù)上,超聲波在固體材料中的衰減與材料晶粒直徑及頻率成正比。所以當(dāng)頻率固定不變時(shí),隨著材質(zhì)晶粒度增大,超聲波的衰減急劇增加;反之相反。由于304不銹鋼管的晶粒是高密度位錯(cuò)和高度細(xì)化的晶粒,不存在聲特性各向異性的現(xiàn)象,晶粒直徑大大小于普通鋼,所以304不銹鋼超聲波衰減系數(shù)大大減小。在測定304不銹鋼超聲波衰減系數(shù)是很有必要的。由于304不銹鋼是特殊材質(zhì)的鋼材,對其焊接接頭檢驗(yàn)時(shí)同材質(zhì)的對比試塊不夠完備,而且價(jià)格比較昂貴,所以采用方法二進(jìn)行檢驗(yàn)是經(jīng)濟(jì)有效的選擇。但需要注意的是,由于材料的各向異性造成不同角度的入射超聲波傳播聲速略有不同,從而造成或多或少的定位定量不夠完全準(zhǔn)確的情況,在實(shí)際檢測過程中要加以判別。
本文標(biāo)簽:304不銹鋼管
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