特種設備用小管超聲波檢驗工藝

黃進福

摘要：在特種設備（包括承壓類及機電類）制造及使用、維護、改造過程中，小管子的焊縫質量影響著設備的安全，在每次例行的檢修工作中，若能采用適當的探傷方法對小管子進行檢測，及時發現裂紋，并消除焊縫的開裂現象，對避免承壓類特種設備泄漏事故、機電類特種設備事故的發生意義重大。

關鍵詞：小管 焊縫 超聲波檢驗

1 檢測方法的選擇

根據眾多爆管及割管情況看，開裂裂紋位于梳形密封板與管子焊縫根部，由管子外壁向內壁擴展，且擴展區基本位于焊縫熱影響區內，裂紋發展的方向與梳形密封板和管子的連接焊縫走向相一致，由于該部位管子外壁萌生的周向裂紋往往被密封焊縫及密封板所遮擋，滲透探傷、磁粉探傷和磁記憶等檢測方法都無法實施，只能優先采用超聲波檢測。

2 探傷儀及探頭的選擇

采用A型脈沖反射式超聲波探傷儀，探頭的選擇應考慮管子外壁曲率大，管壁薄，探頭必須能滿足一、二次波能掃查到整個管子壁厚截面，所以探頭的選擇高阻尼、短前沿的單晶橫波探頭，晶片尺寸、一般不大于6mm×6mm，前沿距離小于或等于5mm，偏差小于或等于0.5mm、工作頻率為5MHz，始脈沖寬度盡能小，一般小于或等于2.5mm（相當于鋼中深度）。由于密封板焊縫有一定寬度，且自焊縫兩端向中心寬度逐漸增寬（焊縫兩端寬度為8mm，中心為15mm），如圖1所示。為了直射波能掃查到管壁厚度1/4以上壁厚范圍，發現即將貫穿性裂紋，探頭折射角應根據管壁厚度的不同盡量取大，具體參數見表1。

3 探傷儀和探頭的系統性能

3.1 靈敏度余量：組合靈敏度余量必須大于探傷靈敏度6dB。

3.2 分辨力：應能將DL-1標準試塊上Φ10與Φ6兩孔的反射信號分開，當兩孔反射波幅相同時，其波峰與波谷的差值橫波探頭應不小于6dB。

4 試塊的選擇

用于測定探傷儀和探頭的系統性能以及掃描速度的調整，可采用DL/T820-2002中的DL-1型試塊。

5 靈敏度校準試塊制備

靈敏度校準試塊應選取與被檢鋼管規格、材質、熱處理工藝都相同的鋼管制作，鋼管橫向缺陷檢測試塊的尺寸、尖角槽形狀、尺寸和位置按圖2和表2的規定加工。

6 檢測靈敏度的調整

在靈敏度校準試塊上將人工尖角槽的反射回波幅度調到熒光屏滿刻度的50%，以此作為基準靈敏度，基準靈敏度再提高6dB作為檢測靈敏度。

7 檢驗標準

由于要檢測的對象不是焊縫本身，而是密封板焊縫處的穿頂棚管，且缺陷為管子外壁的橫向裂紋，因此，可參照JB/T4730.3-2005《承壓設備無損檢測》附錄D進行檢測和評判。當缺陷回波幅度大于或等于人工缺陷的基準回波幅度時則予以判廢。

8 探傷過程中注意事項

探頭的接觸面必須與管子外表面緊密接觸，其邊緣與管子外表面的間隙不大于0.1mm?？梢酝ㄟ^在管子表面上鋪上細砂紙沿軸向輕輕研磨，使探頭表面與管子的外表面緊密接觸。不同規格直徑的小徑管均應使其接觸面經修磨后與管子外表面緊密接觸的探頭進行探傷。

9 缺陷的評定

9.1 當一次回波信號水平定位在焊縫下熔合線或熱影響區，且指示長度大于5mm時，則為裂紋信號；當一次回波信號位于一倍管子壁厚處，指示長度小于5mm時，為內壁腐蝕信號。

9.2 當二次回波信號水平定位在焊縫下熔合線或熱影響區，從外表面深度大于1.0mm，且指示長度大于5mm時，則為裂紋信號；當二次回波位于兩倍管子壁厚處，深度小于1.0mm時，為焊縫咬邊或焊縫夾角信號。

10 檢查結果

按照上述制定的檢驗措施在2008年小修期間對后屏再熱器和末級再熱器穿頂棚管在密封盒焊縫處進行超聲波探傷，最終檢測出近80管密封盒焊縫出現裂紋信號，全部進行更換，并將更換的管密封盒焊縫進行車削驗證裂紋信號，基本準確，排除近期隱患，也給密封盒焊縫檢驗提供了經驗。

參考文獻：

[1]JB/T4730.3－2005承壓設備無損檢測.

[2]DL/T820-2002管道焊接接頭超聲波檢驗技術規程.

[3]蒸汽鍋爐安全技術監察規程.96版.

[4]焊接冶金和金屬的焊接性.