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    2. 奧氏體不銹鋼焊縫的超聲波檢測

      隨著特種設備行業的日趨發展,材質為奧氏體不銹鋼的壓力容器數量也直線上升。為了保證該類容器在制造過程中的質量及其使用過程中的安全運行,該類設備對接接頭無損檢測方法尤為重要。本文針對特殊結構的奧氏體不銹鋼焊接接頭,采用常規橫波斜探頭超聲波檢測進行了試驗性的檢測,得出了比較滿意的檢測結果。

      在特種設備壓力容器生產過程中有許多奧氏體不銹鋼焊縫由于結構原因不能做射線檢測,需要做超聲檢測。對于此類焊縫由于現行標準(NB/T47013-2015及老標準JB/T4730中要求進行縱波斜探頭一次波檢測。但對于薄壁焊縫的檢測,采用縱波斜探頭時無法進行二次波的檢查,漏檢的缺陷比例較大,為了解決這一技術問題,我們在實際工作中進行了對比性試驗,即使用常規橫波斜探頭進行探傷檢測,以便能對該類焊縫實現100%的超聲檢查。

      1奧氏體不銹鋼焊接概述

      在新時代下,為了使一些設備能夠惡劣的環境中運行,需要不斷提高自身的性能。對于這方面,奧氏體不銹鋼厚板具有多樣化的優點,能夠更好地滿足各方面的需求,比如,具有很好的抗腐蝕性,具有較高的屈服強度。同時,在設備運行過程中,焊接是其不可忽視的重要環節。就其焊接質量來說,在一定程度上,它會直接影響設備自身的質量,并影響它的安全性能。就奧氏體不銹鋼而言,由于多樣化的優點,其焊縫質量一直是國內外關注的焦點問題。就其焊接質量來說,其設計是否合理有著非常深遠的影響,也需要采取必要的檢測措施,加以檢測,使其存在的問題能夠得到有效的解決,能夠更好地發揮奧氏體不銹鋼自身的作用,更好地應用到不同領域中。和其它類型的不銹鋼相比,奧氏體不銹鋼具有很好的焊接性能。主要是因為在不同溫度下,奧氏體不銹鋼都不會發生任何變化,對氫脆卻不敏感。同時,在焊接狀態下,奧氏體不銹鋼具有較好的韌性以及塑造性。但在焊接過程中,也存在一系列的問題,比如,在焊接的時候,容易出現熱裂紋,對出現應力腐蝕。具體來說,主要體現在這幾個方面。首先,奧氏體不銹鋼材質較厚,其對應的焊接接頭具有較大的拘束度。通常情況下,在焊接之后,不銹鋼會產生比較的焊接殘余應力。在此基礎上,經過一系列相互作用,奧氏體不銹鋼的焊接處會產生焊接裂紋,嚴重影響焊接的效果,影響奧氏體不銹鋼自身的質量。其次,主要是因為奧氏體不銹鋼自身具有的一些特點導致。主要是因為奧氏體不銹鋼的柱狀晶具有很強的方向性,很容易使其中的晶格聚焦,影響焊接工作,形成對應的焊接裂紋。最后,在焊接中,需要對奧氏體不銹鋼的厚板進行多層焊接。在這個過程中,碳化格會發生對應的變化。在高溫狀況下,它會被吸出,產生對應的熱裂紋。對于奧氏體不銹鋼存在的問題來說,需要從設備的實際情況出發,以對應的焊接規范程序為基點,采取合理化的焊接工藝,提高焊接的質量,有效解決存在的安全問題,不免設備經常發生故障,延長設備的使用壽命,能夠更好地應用到實際操作中,減少不必要的運營成本,提高設備運營的經濟效益。當然,在解決奧氏體不銹鋼焊縫問題的過程中,需要采取適應的檢測方法,比如,超聲波檢測。

      2試驗

      在生產中的高壓繞管換熱器,由于設計的原因,管箱內接管對接焊縫位于換熱器外殼的壁內,無法進行射線檢測,進行超聲檢測時也只能進行接管內壁側的單面檢測,而此類焊縫承載的應力較大,必須進行100%的超聲波檢驗,以確保容器的安全運行。

      試驗中我們采用橫波斜探頭探傷檢測。對接接管為4326?2mm,材質為奧氏體不銹鋼,坡口型式如圖1,焊縫表面磨平。根據工件的特點及檢測要求設計了對比試塊,如圖2、圖3。圖2為不銹鋼板制作,規格為200?50?0mm,試塊上打了441x10mm的橫孔。圖3是使用工件相同的規格與焊接工藝制作的對比試塊,加工成為60mm寬,在焊縫邊緣加工了31*10mm盲孔。

      波幅曲線和校準儀器。圖3試塊用來測定耦合補償、焊縫晶粒度的差異引起的衰減補償和近表面檢測靈敏度。在檢驗前進行了工藝驗證。截取與產品相同規格的不銹鋼管,按產品相同的焊接工藝進行施焊,內埋藏有未焊透夾渣等焊接缺陷,進行超聲波縱、橫波的對比檢驗,并將橫波的檢測結果進行了解剖實驗,以驗證檢測結果的可靠性。經過一系列的技術準備,制定了滿足檢驗要求的焊縫超聲波探傷專用工藝。

      根據試驗結果,將評定線靈敏度定為41×10-10dB,判廢線靈敏度定為1×10-2dB,可滿足檢測要求。探頭使用6X6mm小晶體橫波斜探頭、8×12 mmF-40 mm)聚焦橫波斜探頭,儀器選用友聯的520B型數字超聲儀。經過測量,耦合補償3dB,焊縫晶粒度引起的衰減補償為2dB,掃查方向如圖1所示。

      在檢測過程中,可用聚焦斜探頭對橫波探頭顯示的缺陷部位進行復驗。經過實際對比檢測,所有顯示的超標缺陷均能在通過橫波探頭顯示出來發現,滿足了檢測的要求,達到了檢測的目的。

      我們增加檢測了幾個同類型的工件,經檢測,發現較薄的(5<16mm)奧氏體工件使用橫波超聲波探傷完全滿足檢測要求,避免了縱波斜探頭的不能進行二次波探傷的弊端;和普通碳鋼同類型的工件進行檢測比較,發現二者波形相差不大,薄壁奧氏體不銹鋼焊縫的晶粒度對聲場的影響不是太明顯,主聲束未發現明顯的畸變;薄壁焊縫的寬度不大,焊縫晶粒度引起的衰減量也較小,試驗表明,用CSK-II試塊調試儀器后檢測的結果也能滿足檢測要求。

      3總結

      特種設備監檢及定期檢驗中采用常規超聲波橫波斜探頭檢測應用非常成熟,但在奧氏體不銹鋼焊接接頭檢測中卻應用極少。尤其是在各標準沒有明確其使用方法的情況下,做為一名無損檢測人員,只有結合實際檢測過程中各方面的情況,細致分析,才能做出科學合理的評定。只有通過實踐對比試驗對該類焊接接頭進行檢測,才能對該材料中所允許的缺陷進行有效控制,才能對特種設備的安全性能進行更合理、更全面、更有效的評價。希望該技術能在奧氏體不銹鋼超聲波技術中廣泛應用。

      文章作者:不銹鋼管|304不銹鋼無縫管|316L不銹鋼厚壁管|不銹鋼小管|大口徑不銹鋼管|小口徑厚壁鋼管

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