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球罐焊缝TOFD检测图谱缺陷评定与简要分析
2014-02-03 09:35:45  作者:韩艳 赵洪波  来自:   字体大小:【】 【】 【
摘要:本文简要的介绍了TOFD检测前的准备及工艺制定,分别列举焊缝检测高危缺陷:裂纹和密集气孔的TOFD扫查图谱,并对该图谱影像和缺陷图谱特征进行简要分析,为TOFD扫查中发现该类缺陷定性判断提供参考。关键词:...
摘要:本文简要的介绍了TOFD检测前的准备及工艺制定,分别列举焊缝检测高危缺陷:裂纹和密集气孔的TOFD扫查图谱,并对该图谱影像和缺陷图谱特征进行简要分析,为TOFD扫查中发现该类缺陷定性判断提供参考。
关键词:TOFD检测;图谱分析;缺陷定性;球罐焊缝;
1、引言
    随着工厂规模及单体设备处理能力趋于大型化方向发展,球罐在大容量的贮存介质方面具有独特的优越性,也越来越广泛的被使用。由于球罐体积的巨大,在其现场组装焊接时多采用手工焊,且焊缝为全位置甚至分多层进行焊接,因现场环境条件的影响及焊接过程中人工的操作因素,焊缝易出现错边、 气孔、 夹渣、 未熔合、 未焊透和裂纹等焊接缺陷[1]。 而对于大厚度球罐,常规的射线和超声无损检测都具有其局限性,而TOFD 检测技术具有检测效率高、缺陷检出率高等优点[2],使得TOFD技术在大厚度球罐对接焊缝的检测中具有较大的优势[3-4]。本文以140mm板厚的球罐对接焊缝为例,针对实际检测过程中出现的裂纹和密集气孔类缺陷图谱进行列举和简单的分析。
2、检测前的准备及检测工艺的制定
    TOFD检测要求被检测工件表面平整,探头移动区无飞溅物,氧化皮、锈蚀、油垢及其它杂物[5]。耦合剂通常选用水、甘油、机油、化学浆糊等。对于球罐TOFD检测,扫查面多选球罐内表面,检测区域由其高度和宽度表征,检测区域高度为工件厚度。若对已发现缺陷部位进行复检或已确定的重点部位,检测区域可缩减至相应部位。
   以140mm板厚的球罐对接焊缝TOFD检测为例,根据实际测量,焊缝母材板厚139.6mm,焊缝宽度为93~98mm,参照检测标准[6],TOFD检测分三个厚度区域,即三个检测通道,探头选择及参数设置如表1所示。因探头(含楔块)本身具有一定的前沿长度,则通道1的PCS应大于等于被检焊缝宽度与楔块前沿的和,同时又考虑实际检测过程中检测人员对扫查架的控制因素,故实际的第一通道参数设置可把PCS适当调整以适合扫查,一般建议探头前沿距同侧焊缝边沿约20~30mm。
表1  板厚140mmTOFD检测工艺设置
通道 厚度分区(mm) 频率(MHz) 晶片尺寸(mm) 楔块角度(°) PCS(mm) 探头延时(μs) 楔块前沿(mm) -12dB声束扩散角(°) 时间窗口设置
1 0-28 5 6 70 102.6 4.91 9.75 52.3-90 22.14μs+7.1mm
2 28-84 5 6 60 226.3 5.17 8.75 45.4-90 43.86μs+25.8mm
3 84-140 3.5 9 45 242.7 5.64 10.0 34.1-58.4 55.72μs+45.2mm
 
3、检测图谱的分析与缺陷判定
3.1裂纹类缺陷
   如图1所示,该缺陷类型评定为裂纹,且为平行的两条裂纹。裂纹类缺陷是一种二维空间的面性缺陷,一般宽度很小,具有一定的长度,两端尖窄。TOFD检测的裂纹图谱起点、终点影像清晰,长度方向过渡相对平滑,中部信号较强,两端信号较弱,且有明显的端点衍射信号,影像分辨明显。

        图1 裂纹缺陷的TOFD图谱及焊缝刨开照片
3.2密集型气孔缺陷
    如图2所示,该缺陷类型评定为密集型气孔。单个气孔缺陷图谱上一般呈现为一个独立的衍射信号,影像表现为一个平滑的抛物线状,没有明显的长度,信号强度不强,起止端点影像界限模糊,没有明显的起止端点衍射,抛物线的顶点色度最浓,边缘信号渐淡。密集型气孔图像表现为多个独立的点状衍射的集合和叠加,各点衍射信号强度基本一致,和气孔缺陷类似,密集气孔中的单个气孔影像抛物线的顶点色度最浓,边缘信号渐淡,多个气孔集中在一起,表现为多个顶点色度交浓的抛物线相互重叠,且具有一定的深度和长度。

图2 密集气孔的TOFD图谱及焊缝刨开照片
4、结束语
4.1 TOFD技术运用于球罐对接焊缝检测上对于高危害性的裂纹、密集气孔检测效果明显;
4.2 TOFD技术焊缝检测中裂纹、密集气孔的特征图谱清晰明确,该技术对此类缺陷定性准确,检出率高;
4.3 TOFD技术对大厚度对接焊缝检测可用实现多通道的扫查,具有较高的效率高。
参考文献
[1] 牟彦春 等. TOFD检测技术在球形储罐检验中的应用[M] . 无损检测.2011年 第33卷 第 3期
[2]强天鹏. 超声衍射时差( TOFD) 检测技术[ Z] . 特种设备无损检测人员资格考核委员会, 2008
[3]李衍.厚板焊缝TOFD检测及其与传统检测方法的比较[M].无损检测.2007年第四卷第12期;
[4]黄长辉.超声TOFD技术球罐焊缝检测[M].中国化工贸易 2012年第四期
[5]彭国平 等. TOFD检测技术在球罐检验中的应用[M].无损探伤 第34卷;
[6]JB/ T 4730. 10 -2005.承压设备无损检测[ S] .
责任编辑:chenweihr
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