壓力容器焊縫超聲波探傷

1、壓力容器焊縫超聲波探傷壓力容器焊縫超聲波探傷第三組1壓力容器簡介 2壓力容器焊縫的主要缺陷3超聲波探傷技術4壓力容器焊縫超聲波探傷目錄1 1 壓力容器壓力容器簡介簡介長期在腐蝕、低溫、高溫和高壓下操作的容器存在材料劣化、脆斷、蠕變開裂和蠕變疲勞斷裂的可能性,原有缺陷的存在和擴展會導致容器失效，如何檢驗、檢測和監(jiān)測危險性缺陷,了解設備的運行狀態(tài),以判斷容器能否繼續(xù)使用,是保證壓力容器與管道安全運行的關鍵問題,也是目前壓力容器工程技術人員日益關注的問題壓力容器是一種典型的焊接結構產(chǎn)品，焊接成為壓力容器制造過程中最重要的環(huán)節(jié)，壓力容器主要受壓部件承壓殼體的主要焊縫（如殼體的縱焊縫和環(huán)焊縫等）主要采用

2、全焊透的對接接頭，對接接頭因其用料經(jīng)濟、傳力均勻、無明顯的應力集中和利于承受動力荷載等優(yōu)點，從力學角度看是比較理想的接頭形式 。典型對接接頭的坡口形式及其適合的板厚如表12 2壓力容器焊縫的主要缺陷壓力容器焊縫的主要缺陷2.1壓力容器焊縫的焊接形式 目前壓力容器的焊縫分類還是沿用美國鍋爐和壓力容器規(guī)范ASME中規(guī)定，將焊縫分為A、B、C、D種4大類。 A類：縱向接縫的圓柱部分（多層包扎容器板層除縱向接頭，球形封頭與筒體連接）連接環(huán)，各種凸頭拼接在焊接頭，埋管和殼體對接連接。 B類：環(huán)形殼接合部，錐形密封頭側與接管連接的接頭，長頸法蘭與接管連接的接頭。但已經(jīng)規(guī)定A，C，D類焊接接頭除外。 C類：

3、平蓋和對接連接氣瓶管板，法蘭與殼體，接管連接的接頭，感光頭搭接接頭和多層包扎容器板層縱向接頭筒。 D類：接管，人孔，法蘭連接，加強連接環(huán)和殼。但有規(guī)定，除A、B類焊接接頭。 2.22.2焊縫的常見缺陷以及防止方法焊縫的常見缺陷以及防止方法 焊縫的缺陷種類有很多，常見的內部缺陷主要有焊縫尺寸缺陷, 咬邊, 弧坑, 弧坑, 燒穿, 焊瘤, 焊接裂紋等。下面列舉幾種常見缺陷的形成原因，危害以及防治方法。表2 常見焊縫缺陷簡介2.32.3壓力容器焊縫等級劃分壓力容器焊縫等級劃分 參考JB4730-1994壓力容器焊縫質量等級要求的規(guī)定整理焊縫的質量等級要求：表3 焊縫的質量等級要求（注：b為焊縫寬度，

4、t為連接處較薄的板厚，hf為焊角尺寸。）3 3超聲波探傷技術超聲波探傷技術3.1 超聲波探傷設備及原理一般在均勻的材料中，缺陷的存在將造成材料的不連續(xù)，這種不連續(xù)往往又造成聲阻抗的不一致，由反射定理可知，超聲波在兩種不同聲阻抗的介質的交界面上將會發(fā)生反射，反射回來的能量的大小與交界面兩邊介質聲阻抗的差異和交界面的取向，大小有關，超聲波探傷儀是進行超聲波探傷的關鍵設備，超聲波探傷儀是根據(jù)超聲波的傳播原理、電聲轉換原理和無線電原理而設計的。超聲波探頭是實現(xiàn)電能和聲能相互轉換的器件，又稱超聲波換能器。在探傷過程中，由超聲波探傷儀發(fā)射電路產(chǎn)生的超聲波頻率的電振蕩脈沖通過探頭轉換成機械振動，以超聲波的形

5、式發(fā)射到被檢工件中去，而后，被缺陷反射回來的超聲波信號，又由探頭接受并通過探頭轉換成電信號，送入超聲波探傷儀的放大器進行放大，然后進行顯示。因此，探頭所起的作用是如何有效的使電能和聲能之間進行轉換，在穿透式或單發(fā)單收式超聲波探傷中，隨著不同的目的探頭將負有發(fā)射和接收等不同任務，而在脈沖反射式超聲波探傷中，探頭將同時負有發(fā)射和接收的雙重任務。3.23.2超聲波掃查機構超聲波掃查機構焊縫掃查機構用來攜帶超聲檢測機構,首先清除壁面鐵銹,涂抹耦合劑,然后利用超聲探頭進行檢測,對有缺陷的位置打標進行缺陷標記。 3.33.3超聲波探傷儀超聲波探傷儀超聲檢測模塊是完成壓力容器檢測的核心功能模塊,它由超聲檢測

6、儀及其驅動軟件、超聲探頭、探頭攜帶機構組成。在無損檢測領域,超聲檢測技術已經(jīng)發(fā)展比較成熟,市場上已有較為成熟的產(chǎn)品出售。在本課題中,課題組選則了北京卓川電子科技有限公司生產(chǎn)的 BSN616 超聲波探傷儀。4 4壓力容器焊縫超聲波探傷壓力容器焊縫超聲波探傷4.1 超聲波探傷步驟焊縫超聲波探傷主要分為探傷準備階段和現(xiàn)場探傷兩個環(huán)節(jié)。（1）探傷準備a 探測面的修整：探測面上的焊接飛濺、氧化皮、銹蝕和油垢等應清除掉，探頭移動區(qū)的深坑應補焊后用砂輪打磨。檢測寬度應根據(jù)板厚 t和探頭的斜率 K 計算確定，一般應為 2.55Kt。b 斜探頭入射點和斜率的測定：對接焊縫內部缺陷的檢測主要選擇斜探頭。首先測定斜

7、探頭的入射點和 K 值，斜探頭聲束軸線與探頭楔塊底面的交點稱為斜探頭的入射點，斜探頭 K 值為斜探頭聲束在鋼中折射角的正切值，K 值與入射點等參數(shù)的準確性對缺陷定位精度影響很大，其標稱值也因制造和磨損等原因與實際值往往存在差異，要求每次焊縫測試前都要測定。c 距離 - 波幅曲線繪制：距離 - 波幅曲線按所用的探頭和儀器在試塊上實測的數(shù)據(jù)繪制而成，該曲線由評定線、定量線和判廢線組成，如圖 1 所示，常用距離 - 波幅曲線繪制試塊包括 CSK-和 CSK 。（2 2）現(xiàn)場探傷）現(xiàn)場探傷超聲波探傷應在焊縫及探傷表面經(jīng)外觀檢查合格后進行。探傷前，操作人員應了解受檢工件的材質、曲率、厚度、焊接方法、焊縫

8、種類、坡口形式、焊縫余高及溝槽等情況，當受檢工件的表面耦合損失及材質衰減與試塊不一致時，應考慮探傷靈敏度的補償。4.24.2超聲波探傷操作要點超聲波探傷操作要點（1）探頭探傷動作a 涂刷耦合劑，常用的耦合劑有機油、甘油、漿糊、潤滑脂和水等。b 用拇指和食指夾持斜探頭，大尺寸探頭可用拇指、食指和中指夾持，斜探頭也可用拇指和中指夾持，食指按在探頭上部。c 將探頭輕輕壓放在被測工件表面，推動探頭緩慢移動，保持探頭移動的穩(wěn)定性。d 轉動壓力容器，壓力容器環(huán)焊縫探傷時，探傷完成一段后，剩下的部分無法手工操作，轉動壓力容器，進行下一部分的涂刷耦合劑，探傷，直至整條焊縫探傷完畢。探傷掃查速度不應超過 150

9、m m /s，相鄰兩次探頭移動間隔要保證有大于 15% 的探頭覆蓋區(qū)域。（2 2）掃查方式）掃查方式a 為檢測縱向缺陷，斜探頭應垂直于焊縫中心線放置在檢測面上，作鋸齒型掃查，探頭前后移動的范圍應保證掃查到全部焊接接頭截面，在保持探頭垂直焊縫作前后移動的同時，還應作 1015-的左右轉動，掃描軌跡如圖2 所示。b 為觀察缺陷動態(tài)波形和區(qū)分缺陷信號或偽缺陷信號，確定缺陷的位置和方向和形狀，掃查方式如圖 3 所示。4 4.3.3 超聲波探傷存在的問題超聲波探傷存在的問題壓力容器焊縫較長，檢測工作量很大，現(xiàn)在壓力容器焊縫超聲波探傷以人工操作為主，存在工作效率低，勞動強度大，檢測精度低等缺點。隨著超聲波

10、探傷技術的發(fā)展，先進的超聲波探傷儀已經(jīng)能夠顯示焊縫內部的缺陷形狀和性質，超聲波探傷的主要工作逐漸轉移到涂刷耦合劑、探頭夾持、探頭移動和壓力容器轉動上。如果能夠設計一個代替人工操作的自動輔助探傷機構完成相應的操作，必將降低人為因素在探傷中的作用，能夠大大提高勞動效率，降低勞動強度，提高探傷精度針對超聲波探傷人工操作帶來的工作效率低、勞動強度大和檢測精度低等問題，采用仿生學原理，運用無損檢測技術結合機器人技術和數(shù)控技術相結合方法，研究開發(fā)能夠按照相關標準規(guī)定的技術要求進行涂刷耦合劑、焊縫檢測和標記記錄的自動探測機構?？刹捎玫奶筋^掃查方式主要有以下幾種前后掃查：手持探頭在被測工件表面作前后掃查，掃查過程中應同時使斜探頭向左右擺動，擺動角為 1015為宜。左右掃查：由于探頭的前后和左右運動使得探頭在被測工件表面運動軌跡呈鋸齒形，探頭每前后移動一次向右（或向左）移動的距離不得超過探頭在同一方向上的晶片尺寸，并保證每次移動有 10%20% 的覆蓋區(qū)域。轉角掃