火力發(fā)電廠(chǎng)高溫螺栓檢驗(yàn)中的小角度縱波探傷法

火力發(fā)電廠(chǎng)高溫螺栓檢驗(yàn)中的小角度縱波探傷法

0高溫固定螺栓檢驗(yàn)高溫下擰緊螺釘是火力發(fā)電廠(chǎng)的重要加熱設(shè)備。在長(zhǎng)期的運(yùn)行中,由于高溫及高應(yīng)力的作用,螺栓材料易產(chǎn)生熱脆、蠕變、疲勞及應(yīng)力腐蝕;由于安裝中預(yù)緊力過(guò)高及不慎燒傷中心孔等原因,螺栓材料易產(chǎn)生裂紋。發(fā)電廠(chǎng)中的汽輪機(jī)汽缸、調(diào)速氣門(mén)、主汽門(mén)等緊固螺栓曾發(fā)生過(guò)斷裂,嚴(yán)重危及設(shè)備的安全,因此,加強(qiáng)對(duì)高溫緊固螺栓的有效檢驗(yàn)甚為重要。本文介紹小角度縱波探傷法輔以橫波探傷法的綜合工藝及其在≥M32高溫螺栓檢驗(yàn)中的應(yīng)用。1儀器、檢測(cè)和測(cè)試1.1測(cè)試方法未符合各條款(1)采用A型脈沖反射式超聲波探傷儀。(2)探傷儀的性能指標(biāo)和測(cè)試方法應(yīng)符合JB/T10061—1999《A型脈沖反射式超聲探傷儀通用技術(shù)條件》及JB/T9214—1999《A型脈沖反射式超聲探傷系統(tǒng)工作性能測(cè)試方法》規(guī)定的相應(yīng)條款。1.2接頭參數(shù)的選擇(1)主要采用小角度縱波斜探頭和橫波斜探頭,直探頭可以作為一種輔助檢測(cè)手段予以應(yīng)用。(2)探頭基本性能按JB/T10062—1999《超聲探傷用探頭性能測(cè)試方法》進(jìn)行測(cè)定。(3)對(duì)斜探頭聲束水平偏離角和雙峰的要求:將探頭對(duì)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)試塊上被測(cè)棱邊,當(dāng)反射波幅最大時(shí),探頭中心線(xiàn)與被測(cè)棱邊的夾角應(yīng)在90°±2°的范圍內(nèi),且主聲束在入射平面內(nèi)不應(yīng)有明顯的雙峰或多峰。(4)探頭的選擇。1)縱波斜探頭的選擇:縱波折射角βL一般取8.5°,頻率為5MHz,晶片尺寸根據(jù)螺栓規(guī)格選擇?？v波斜探頭晶片尺寸的選擇見(jiàn)表1?？v波斜探頭適用于剛性無(wú)中心孔螺栓本側(cè)與對(duì)側(cè)、柔性無(wú)中心孔螺栓本側(cè)、長(zhǎng)度符合表1規(guī)定的柔性無(wú)中心孔螺栓對(duì)側(cè)和柔性有中心孔螺栓的本側(cè)探傷。2)橫波斜探頭的選擇:K值一般取1.5～1.7,頻率為5MHz,晶片尺寸為8mm×12mm,對(duì)于直徑大于M100的螺栓,宜用2.5MHz的斜探頭。橫波斜探頭主要用于柔性有中心孔螺栓的對(duì)側(cè)、長(zhǎng)度超過(guò)表2規(guī)定的柔性無(wú)中心孔螺栓對(duì)側(cè)以及螺栓光桿部位的探傷,兩端頭無(wú)法放置探頭的螺栓應(yīng)用橫波斜探頭探傷。對(duì)螺栓光桿部位進(jìn)行探傷時(shí),可根據(jù)螺栓規(guī)格選擇折射角βL為2.0°～8.5°的縱波斜探頭或K值為1.0～2.0的橫波斜探頭進(jìn)行探傷。1.3探傷靈敏度結(jié)果(1)儀器和探頭的組合靈敏度余量:在所探傷工件最大聲程處,有效探傷靈敏度余量>10dB。(2)儀器和探頭組合分辨力:直探頭遠(yuǎn)場(chǎng)分辨力≥30dB,橫波斜探頭遠(yuǎn)場(chǎng)分辨力≥6dB。(3)探頭與儀器的組合頻率與公稱(chēng)頻率誤差≤10%。1.4螺栓探傷專(zhuān)用對(duì)比試塊(1)試塊的形狀和尺寸見(jiàn)DL/T694—1999《高溫緊固螺栓超聲波檢驗(yàn)技術(shù)導(dǎo)則》附錄A和附錄B。附錄A為螺栓探傷專(zhuān)用試塊(LS-1),附錄B為螺栓探傷便攜式對(duì)比試塊(LS-2)。試塊的制造應(yīng)符合JB/T10063—1999《超聲探傷用1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)試塊技術(shù)條件》的規(guī)定。(2)LS-1螺栓探傷專(zhuān)用試塊,主要用于對(duì)探傷儀、探頭性能及組合性能的測(cè)定并根據(jù)螺栓規(guī)格在試塊上調(diào)整掃描速度和校準(zhǔn)探傷靈敏度。(3)LS-2螺栓探傷便攜式對(duì)比試塊,主要用于現(xiàn)場(chǎng)探傷時(shí)測(cè)定探頭參數(shù),調(diào)整掃描速度,校準(zhǔn)探傷靈敏度等。2儀器調(diào)整2.1掃描速度掃描速度可利用LS-1,LS-2試塊或試件進(jìn)行調(diào)整。掃描速度的比例應(yīng)能使儀器熒光屏顯示出最大探測(cè)距離。2.2調(diào)整螺栓的絲扣反射波幅縱波斜入射探傷靈敏度用LS-1,LS-2試塊調(diào)整,靈敏度的確定參照表1。也可將螺栓的絲扣反射波幅調(diào)到60%基準(zhǔn)高度作為探傷靈敏度。一般以探傷部位的絲扣反射波來(lái)調(diào)整橫波探傷的靈敏度。調(diào)整方法:找到探傷部位的絲扣反射波,前后移動(dòng)探頭,使反射波最強(qiáng),然后調(diào)節(jié)衰減器,將絲扣反射波調(diào)到60%屏高即可。3試驗(yàn)方法3.1螺栓的探傷和測(cè)定(1)探傷前應(yīng)了解被探螺栓的名稱(chēng)、規(guī)格、材質(zhì)、熱處理工藝及螺栓結(jié)構(gòu)形式等。(2)原則上應(yīng)拆下螺栓進(jìn)行探傷,探測(cè)面應(yīng)打磨,端面須平整且與軸線(xiàn)垂直。(3)在螺栓上應(yīng)打上永久性鋼印編號(hào)。(4)耦合劑應(yīng)具有良好的透聲性能和浸潤(rùn)能力且不損傷工件表面,可選擇干油、機(jī)油或化學(xué)糨糊等作為耦合劑。3.2柔性有中心孔螺栓檢查兩端為平面的剛性無(wú)中心孔螺栓采用縱波斜入射探頭在端面掃查對(duì)側(cè),剛性無(wú)中心孔螺栓縱波斜入射探傷如圖1所示。符合表1條件的柔性無(wú)中心孔螺栓,采用縱波斜探頭從端面可一次掃查本側(cè)與對(duì)側(cè),柔性無(wú)中心孔螺栓縱波斜入射探傷如圖2所示。否則,應(yīng)采用K值為1.5～1.7的橫波斜探頭掃查對(duì)側(cè)。對(duì)于大于M48的柔性有中心孔螺栓,采用縱波斜探頭分別從兩頭端面掃查。端面無(wú)法放置探頭時(shí),應(yīng)采用橫波斜探頭掃查,如圖3所示。采用橫波斜探頭掃查時(shí),調(diào)整好探傷靈敏度,找到被探部位的絲扣反射波,探頭沿螺栓光桿周向移動(dòng),前后略作移動(dòng),繞螺栓掃查一周。3.3裂紋波的識(shí)別3.3.1縱波檢測(cè)時(shí)的特征(1)波形由于裂紋的裂面往往垂直于主聲束,因此,裂紋的波形清晰、陡直、尖銳且反射較強(qiáng)。(2)位置由于裂紋多出現(xiàn)在結(jié)合面附近1～2扣處,因此,裂紋波也一般位于結(jié)合面附近。(3)視聽(tīng)從螺栓兩端探測(cè),裂紋聲程之和等于螺栓全長(zhǎng)。(4)亞波當(dāng)螺栓中存在裂紋時(shí),裂紋處的底波將會(huì)下降,甚至消失。(5)裂紋波很高達(dá)到DL/T694—1999《高溫緊固螺栓超聲波檢驗(yàn)技術(shù)導(dǎo)則》中規(guī)定為裂紋的波高,稱(chēng)為裂紋波高。3.3.2裂紋遮擋波當(dāng)螺栓某個(gè)絲扣部分出現(xiàn)裂紋時(shí),其后鄰近的第1個(gè)絲扣反射波被裂紋遮擋。當(dāng)裂紋較大時(shí),第3個(gè)絲扣波也將被遮擋。如發(fā)現(xiàn)缺陷的反射波幅與其后的第1絲扣反射波幅之差≥6dB,指示長(zhǎng)度≥10mm時(shí),即可判定為裂紋,如圖4所示。3.3.3螺母螺釘螺紋泵缺陷的識(shí)別螺栓內(nèi)孔缺陷信號(hào)的識(shí)別可參照表1判傷界限的規(guī)定。3.3.4檢查方法縱波斜入射和橫波2種檢測(cè)手段可以互相驗(yàn)證。3.3.5波幅長(zhǎng)度測(cè)長(zhǎng)當(dāng)探傷時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷信號(hào)后,保持探傷靈敏度不變,探頭沿周向向兩側(cè)移動(dòng)來(lái)測(cè)長(zhǎng)。對(duì)于縱波斜入射法,當(dāng)缺陷波波幅降至與絲扣波波幅相同時(shí),探頭移動(dòng)距離為其指示長(zhǎng)度。對(duì)于橫波法,被遮擋的絲扣反射波升到與正常的絲扣反射波相同時(shí),此時(shí)探頭移動(dòng)的距離為其指示長(zhǎng)度。3.3.6錯(cuò)誤消息的識(shí)別螺栓探傷中,除了底波和裂紋波外,還會(huì)出現(xiàn)一些假信號(hào),干擾對(duì)裂紋波的判別。下面介紹常見(jiàn)的幾種假信號(hào)。(1)變形波聲程縱波端面探測(cè)螺栓時(shí),擴(kuò)散波束經(jīng)側(cè)壁反射產(chǎn)生變形橫波,變形橫波又經(jīng)對(duì)側(cè)螺紋反射,原路返回,被探頭接收形成一回波,此回波稱(chēng)為變形波,如圖5所示。變形波具有以下特點(diǎn):1)變形波聲程近似為式中:L為螺栓總長(zhǎng);a為另一端螺紋長(zhǎng)度;d為螺栓頸部直徑。2)變形波四周都有,兩端探測(cè)情況相同。3)用沾油手指拍打波形轉(zhuǎn)換點(diǎn),變形波HB上下跳動(dòng)。(2)退刀槽反射波ht在螺紋與頸部交接處加工有退刀槽的剛性螺栓中,超聲波入射到退刀槽,形成退刀槽反射波HT,如圖6所示。退刀槽回波特點(diǎn)是:四周都有,高度基本不變,聲程近似為本端螺紋長(zhǎng)度。(3)圓弧螺紋反射波聲程柔性螺栓的螺紋與頸部之間有一過(guò)渡圓弧R,用縱波斜探頭探測(cè)柔性無(wú)中心孔螺栓時(shí),擴(kuò)散波束經(jīng)圓弧R反射至對(duì)側(cè)螺紋,然后原路返回至探頭,形成圓弧螺紋反射波HR,如圖7所示。圓弧螺紋反射波聲程XR=b+d,四周都有且高度和位置基本不變。當(dāng)d=c時(shí),XR=b+c,與裂紋波聲程很接近,要特別注意判別。(4)螺釘波螺紋波的特點(diǎn)是四周都有,高度基本不變,反射信號(hào)較弱。(5)頂針孔雜波形成雜波不帶中心孔螺栓一般兩端加工有頂針孔,當(dāng)探頭部分壓在頂針孔上時(shí),波束指向性變壞,擴(kuò)散波束會(huì)在螺紋上反射,形成一些雜波。這些雜波位于始波附近,移開(kāi)頂針孔就會(huì)消失,因此不難判別。4評(píng)估結(jié)果表明的結(jié)果檢驗(yàn)結(jié)果按DL/T694—1999《高溫緊固螺栓超聲波檢驗(yàn)技術(shù)導(dǎo)則》第8條評(píng)定。具體內(nèi)容如下。4.1螺母污染凡判定為裂紋的螺栓應(yīng)判廢。4.2縱波斜入射檢測(cè)4.2.1剛性螺釘缺陷信號(hào)波幅≥?1mm反射當(dāng)量且指示長(zhǎng)度≥10mm,應(yīng)判為裂紋。4.2.2柔性螺釘(1)裂紋的判定見(jiàn)表1缺陷信號(hào)位于本側(cè),其反射波幅≥?1mm-4dB反射當(dāng)量且指示長(zhǎng)度≥10mm,應(yīng)判為裂紋。缺陷信號(hào)位于對(duì)側(cè),其反射波幅≥?1mm-10dB反射當(dāng)量且指示長(zhǎng)度≥10mm,應(yīng)判為裂紋。(2)柔性連接中心螺釘缺陷信號(hào)波幅≥?1mm反射當(dāng)量且指示長(zhǎng)度≥10mm,應(yīng)判為裂紋。4.2.3評(píng)估裂縫凡缺陷反射波幅大于或等于絲扣波6dB且指示長(zhǎng)度≥10mm,應(yīng)判為裂紋。4.3橫波激發(fā)絲扣部位橫波探傷時(shí),如發(fā)現(xiàn)缺陷的反射波幅與其后的第1絲扣反射波幅之差≥6dB,指示長(zhǎng)度≥10mm時(shí),即可判定為裂紋。4.4安裝位置和信號(hào)的做好缺陷當(dāng)量≥1mm模擬(聲程位置大致相同)當(dāng)量,且指示長(zhǎng)度≥10mm,應(yīng)判為裂紋。對(duì)于不足以判定為裂紋的較小信號(hào)應(yīng)做好記錄,并對(duì)安裝位置進(jìn)行記錄跟蹤,便于復(fù)查。應(yīng)注意區(qū)別由于螺栓結(jié)構(gòu)不同而產(chǎn)生的固有信號(hào)或變形波信號(hào)。高溫緊固螺栓超聲波探傷記錄報(bào)告應(yīng)