TOP

超声波检测在压力管道中应用
2011-06-23 20:41:16 来源:《大观周刊》 作者:高振方 【 】 浏览:1741次 评论:0
  摘要:下文介绍了纵向缺陷的检测方法和参数,分析缺陷产生原因,着重介绍两个对比试块的制作、探头的磨制和使用,分析了探头错误磨制方法的危害。
  关键词:压力管道;超声波;检测;应用分析
  
  1管道母材的超声波探伤
  某氢气管道为无缝钢管架空铺设,级别为GCl级,规格为76mmX10mm,材料为20钢,起点为氢气压缩机,终点为某加氢类装置。该管道经过外部宏观检验、超声波测厚、硬度测量、外表面金相检验、对地电阻测量、磁粉检测抽查、射线检测抽查等均未发现异常。笔者根据此类管道以往的失效案例,增加了管道母材检测。
  该管道内、外径之比较小,管道规格不属于常用检测范围,经使用单位同意,采用横波对母材的纵向缺陷进行了100%超声波检测。该管道为无缝钢管,内外径之比为0.737,不符合内、外径之比≥80%的采用范围。但经计算,当T/D<0.226时,横波声束可以扫查到钢管内壁。
  探伤仪使用CTS-22型仪器,按对比试块钢管内外壁人工缺陷调起始灵敏度,制作距离一波幅曲线,作为检测时的基准灵敏度,藕合剂为机油,将磨好的探头置于管子表面水平移动,旋转探头,使探头相对于管子作螺旋线状轨迹运动,移动速度≤150 mm/s,保证15%轴向覆盖率,即探头每次轴向移动≤7. 65 mm。在管子两侧按相同旋转方向检测,并保证周向覆盖率。管道检测分段进行,每段同一旋转方向检测完成后,或发现可疑信号时,按另一旋转方向检测,即双向探测。发现可疑信号后,对缺陷进行定位和定量。经常用对比试块进行灵敏度校验,间隔不超过4h,对检测有怀疑时,也要对比试块进行校验。管道母材超声波检测要点为调节灵敏度、磨制探头以及测量探头参数。
  2第一试块
  使用被检管道的备用管子制作第一试块,即对比试块。试块的规格、材质、热处理工艺和表面状况与被检管道基本相同。对比试块应无明显自然缺陷。对比试块管子一端外表面纵向加工40 mm长60°开口角度的V型槽,深度t占壁厚的百分比为5%即0. 5 mm, V型槽宽度为0. 578 mm,长度为40 mm。在另一端内表面加工同样V型槽,用光学显微镜对内外表面纵向刻槽深度进行检测,槽深度在0. 44~0. 56 mm范围内为合格。
  调节超声波检测基准灵敏度时,先将探头移到试块一端,在对比试块上找到内壁人工V型槽直射波的最高回波,将回波高度调到荧光屏满刻度的80%,再将探头移到试块另一端,找到一次反射波的外壁人工V型槽的最高回波,在荧光屏或记录纸上分别标注这两个最高回波,连接两点制成距离一波幅曲线。由于对比试块被摩擦得比管子光滑,表面补偿2 dB,扫查灵敏度比基准灵敏度高6 dB。
  3探头
  3.1探头要求
  探头K值应满足:
  D为管外径;T为壁厚
  即K≤1. 09,才能保证声束扫查到管子内壁。选择探头频率2. 5 MHz,型号2. 5P9 ×9K1,采用无金属壳的探头磨制。挑选K值较小的探头,即选用K=0. 95的探头。另外压电晶片应远离探头检测面,即挑选与有机玻璃斜楔底端距离较大的探头,这样在工作过程中,探头磨损时不容易损坏压电晶片。
  3. 2探头磨制
  磨制探头时,尽量保持人射主声束从被检管材弧面最高点进人管材,将探头有机玻璃斜楔磨成与管道外径吻合的曲面。先粗磨,当磨到探头与管材基本吻合时,再在钢管表面衬一张水磨细砂纸,将探头蘸水置于细砂纸上细磨,至探头弧面完全与钢管表面吻合,且探头弧面平滑光洁、主声束基本上自该弧面最高点处进人管材。磨制后的探头的入射点是人射主声束线与探头弧面的交点,K值应基本保持磨制前的数值。
  探头磨制前先测量探头的入射点和K值,通过K值和超声波在钢材与有机玻璃中的声速,计算出有机玻璃内入射角a。然后在探头的侧面,从入射点开始,沿入射角a,向晶片画一条线,即得到入射角束轴线。
  磨制时为了使入射角a和K值不变,入射点应只能在探头弧面的最高点。磨制过程应保证弧面最高点一直在入射角束轴线上,这样基本保证磨制后的探头的入射角a不变,K值保持磨制前的数值。磨制后声束如图1所示。
  3. 3错误磨制
  磨制时如果入射角a和K值改变,可能会降低声压往复透射率,改变检测灵敏度,严重时K>1. 09主声束可能检测不到内表面,或者没有折射横波,或者折射横波和折射纵波同时存在,不能进行检测。一种错误磨制方法是弧面最高点在入射角束轴线前方,如图2所示,这时入射角小于第一临界角,折射横波和折射纵波同时存在,无法检测。另一种错误磨制方法是弧面最高点在入射角束轴线后方,如图3所示,入射角大于第二临界角,只有表面波,没有折射横波和折射纵波,无法检测。
  3. 4探头使用
  使用磨制的探头时,拿探头的用力方向也要沿入射角束轴线,在探头磨损时,入射点始终在探头弧面的最高点,可保持K值不变。如图4所示,在探头磨损的不同时期,圆弧面逐渐变大,但入射点始终在探头弧面的最高点,探头的入射角a和K值保持不变。
  4第二试块
  探头磨制的过程和使用中,要定时测入射点和折射角,必要时进行调整,使探头折射角与磨制前保持一致。测入射点时,将探头的圆弧放在任一试块棱角处,前后移动探头,当棱角反射波最高时,试块棱角对应的就是入射点。测折射角时,多数人都采用小孔法,也可以使用V型槽法。
  第二试块为一个材料和外径D与管子相同的圆柱试块,表面C点开一个深0. 5 mm的V型槽,然后将探头放圆柱面前后移动,找到直射最高回波,测定入射点A到V型槽C点的距离b,如图5所示。图中,过A点作直径D的辅助线AB,与圆周交于B点,连接CB后,可得K=(D2一b2)1/2/b。
  5结论
  5.1检测要点
  采用上述检测方法,可以检测到管子是否存在纵向缺陷,同时检测时应注意以下问题:
  (1)不要忽视对焊缝附近和支撑件部位的检测,防止漏检。
  (2)测厚显示管子壁厚不均匀时,应以较大值计算K值,防止内壁缺陷漏检。
  (3)工作过程中,探头会磨损,应注意修磨,同时应保证原有K值。
   (4)校头称动要保证至少有15%的周向覆盖率和轴向覆盖率。
  (5)超声波检测前需对管子除锈打磨,检测后施加外涂层。
  5. 2检测结果
  检测中,缺陷回波幅度大于或等于相应的对比试块人工缺陷回波,则判为不合格。经超声波检测,发现该管道在始端5. 4 m处开始有1. 14 m长存在内表面超标缺陷,缺陷回波幅度大于内表面V型槽回波,最大处比V型槽回波大4 dB,判为不合格。
  5. 3原因和维修
  该公司在用氢气管道安装前都经过超声波检测合格,无缝钢管内表面存在超标信号往往是由于氢损伤。氢损伤有4种形态,即氢脆、氢鼓包、脱碳和氢腐蚀。氢损伤往往会导致管道缺陷,进一步发展可能造成恶性事故。上述不合格管子经解体后观察,内表面存在又长又直的线性缺陷,更换后经压力试验和泄漏性试验合格,管道至今运行两年未发现异常。
  总之,某些GCl级在用氢气管道全面检验时,可以对《在用工业管道定期检验规程》要求之外的母材进行超声波检测,T/D﹤0. 226时可以参考本方法检测,超声波检测中试块和探头制作是关键,K值应选择在合适范围内。
您看到此篇文章时的感受是:
Tags:压力管道 超声波 检测 应用分析 责任编辑:草木含羞

】【打印繁体】【投稿】【收藏】 【推荐】【举报】【评论】 【关闭】 【返回顶部
上一篇浅析电站锅炉多煤种混烧技术 下一篇浅析工程机械冬季的维护保养

最新热帖

评论

帐  号: 密码: (新用户注册)
验 证 码:
表  情:
内  容:

php168-->

推荐文章

相关栏目

图片主题

热门文章

最新文章

相关文章

竞价广告位