摘要:因孔板流量計殼體焊縫結(jié)構(gòu)特殊,其流量計管道短接外形和厚度尺寸變化等因素影.響了無損檢測方法的應(yīng)用,為了解決殼體焊縫缺陷檢出和厚度的測量問題,以及滿足檢測的要求，開展了時差衍射法超聲檢測、全聚焦相控陣超聲檢測和常規(guī)超聲檢測技術(shù)的檢測試驗,優(yōu)化了超聲檢測方法,確保了檢測的可靠性和準(zhǔn)確性。通過檢測數(shù)據(jù)分析，對不同超聲檢測方法的結(jié)構(gòu)顯示和.相關(guān)焊縫缺陷顯示特征進(jìn)行了總結(jié),為開展類似的檢測活動提供參考。孔板流量計殼體焊縫超聲檢測缺陷
在電站鍋爐的給水裝置和供汽裝置上裝有較多的流量計,流量計上選用了焊接孔板,其常見結(jié)構(gòu)如圖1所示,殼體焊縫的品質(zhì)無法保證,焊接接頭大多存在焊縫超標(biāo)缺陷，同時存在焊縫厚度不足、結(jié)構(gòu)性應(yīng)力集中、焊縫內(nèi)部開裂等問題。
在排查安全隱患時，由于流量計殼體短節(jié)材料為碳鋼,只能采用超聲檢測技術(shù)對殼體焊縫進(jìn)行全面檢測。如今工業(yè)超聲檢測技術(shù)發(fā)展迅速，可用方法有常規(guī)脈沖反射法超聲檢測(UT)、超聲衍射時差法檢測(TOFD)和相控陣超聲檢測(PAUT)結(jié)合流量計的外形規(guī)格尺寸、焊縫區(qū)域的厚度、底部和內(nèi)部結(jié)構(gòu)、人員技術(shù)水平、檢測工藝和儀器設(shè)備狀況等,綜合考慮檢測數(shù)據(jù)可記錄、信號掃描顯示、缺陷分辨率、可靠性、精準(zhǔn)和高效等,筆者采用以上幾種超聲檢測方法對其進(jìn)行檢測試驗,得出TOFD超聲檢測具有較大技術(shù)優(yōu)勢的結(jié)論。采用TOFD檢測時,現(xiàn)場在用流量計殼體焊縫的余高不需要打磨平，可一次性完成焊縫接頭區(qū)域厚度的精準(zhǔn)測量和焊縫根部危害性缺陷的檢出。UT和PAUT檢測時，均要對焊縫余高進(jìn)行磨平處理后才能移動探頭，使探頭覆蓋焊縫接頭區(qū)域進(jìn)行檢測,采用斜探頭檢測焊縫缺陷,采用直探頭測量厚度。另外，全聚焦相控陣超聲技術(shù)(TFM)與傳統(tǒng)相控陣超聲檢測技術(shù)有較大區(qū)別,具有技術(shù)優(yōu)勢,此方法在檢測時同樣要去除焊縫余高,但缺陷顯示效果最佳,能形成高分辨率、完整的缺陷和結(jié)構(gòu)的回波圖形，能同時完成焊接接頭的厚度測量和缺陷檢測。
1檢測方法
1.1超聲衍射時差法
TOFD法采用一發(fā)一收探頭工作模式，主要利用缺陷端點的衍射波信號檢測和測定缺陷的位置及尺寸,該方法廣泛用于焊縫檢測中,在電站鍋爐及管道范圍內(nèi)使用的焊接孔板流量計的焊縫厚度不超過50mm,可使用一組探頭進(jìn)行檢測，聚焦深度選擇與焊縫厚度一致,若未知焊縫厚度時，可選用接管的厚度,其檢測示意如圖2所示，
1.2相控陣超聲檢測
相控陣超聲檢測是利用多壓電陣元和延遲控制來激勵和接收超聲波信號的，發(fā)射端的延遲法則控制聲場的偏轉(zhuǎn)和聚焦畢l,該檢測方法廣泛應(yīng)用于焊縫的檢測,常見的掃查方式是將扇形角度范圍覆蓋焊接接頭的檢測區(qū)域,其檢測示意見圖3.
1.3全聚焦相控陣超聲檢測
TFM方法以全矩陣數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),多陣元相控陣探頭依次激勵每一個晶片,激發(fā)球形波入射至材料中,每一次發(fā)射后,材料中不連續(xù)的反射回波將同時被所有晶片接收,將檢測信號通過后處理聚焦于檢測區(qū)域中的每一個點上,利用檢測區(qū)域中每一個點的幅值信息重構(gòu)出二維圖像,可獲得高分辨率成像.效果,實現(xiàn)缺陷的準(zhǔn)確定位及定量分析。流量計的焊縫TFM檢測示意如圖4所示,其能一次完成焊縫區(qū)域的厚度測量和缺陷檢測341
2缺陷的模擬仿真
流量計殼體焊縫的缺陷主要位于焊縫根部,缺陷形式一般為未焊透、側(cè)壁未熔合、裂紋、夾渣和氣孔等畢，采用CIVA仿真軟件對流量計殼體焊縫根部中的常見缺陷進(jìn)行全聚焦相控陣超聲檢測,結(jié)果如圖5~9所示
經(jīng)過上述缺陷仿真結(jié)果的對比可知,斜探頭相.控陣超聲檢測效果好于直探頭的,尤其是在面狀缺陷的顯示方面。
3檢測數(shù)據(jù)分析
3.1TOFD檢測結(jié)構(gòu)顯示
TOFD檢測流量計殼體焊縫具有優(yōu)勢,能有效地發(fā)現(xiàn)焊縫中的裂紋等缺陷,此法的正常B掃描顯示具有特點,能明顯顯示焊縫的底波，能準(zhǔn)確測量焊縫的厚度,在焊縫厚度較小(如低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的12mm)時,焊縫底波也明顯存在,但不能用于缺陷的檢測,TOFD檢測B掃描顯示如圖10所示
3.2TOFD檢測缺陷顯示
焊縫根部裂縫的TOFD顯示如圖11所示,可見只有裂紋的上端點顯示，沒有下端點顯示，焊接接頭部位底波受到影響
焊縫根部未焊透的TOFD顯示如圖12所示，上端點出現(xiàn)較直或圓弧狀斷續(xù)信號顯示,焊接接頭部位底波受到影響。
3.3相控陣檢測結(jié)構(gòu)顯示
相控陣超聲檢測掃查方式是前后移動結(jié)合左右移動，以底部凹槽端角回波結(jié)構(gòu)波顯示開始為準(zhǔn)，移動探頭直到其顯示消失為止,探頭移動到不同位置時的顯示如圖13所示，重點觀察A掃顯示和S扇形顯示的變化
3.4相控陣檢測缺陷顯示
相控陣檢測焊縫內(nèi)部及根部上的裂紋顯示如圖14所示,S形扇掃從40°~70°角度范圍均有不同程度的顯示。
相控陣超聲檢測殼體焊縫根部未焊透的顯示如圖15所示,S形扇掃45°角度左右時端角反射較強(qiáng),C掃描長度顯示連續(xù)或斷續(xù)，當(dāng)深度顯示值低于要求的焊縫厚度時就是未焊透。相控陣超聲檢測判定這種流量計殼體焊縫根部未焊透缺陷有一定的難度，容易與墊板焊縫根部間隙產(chǎn)生的反射回波相混而引起錯判,無未焊透時一般沒有信號,一旦產(chǎn)生信號需要進(jìn)一步分析。
4結(jié)語
在用的焊接孔板流量計殼體接頭的焊縫焊接部位厚度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下,首選TOFD檢測方法較好，檢測效率高,能一次完成焊縫缺陷檢測和焊.縫厚度測量。通過實踐應(yīng)用，認(rèn)為相控陣超聲或常規(guī)超聲檢測方法的選用也是可靠的檢測技術(shù),但需要磨平去除焊縫余高，才能保證探頭位置的移動以.覆蓋整個焊縫截面，若將各種超聲方法組合起來使用,將獲得更加全面的焊縫檢測數(shù)據(jù)。通過模擬仿真檢測流量計殼體焊縫缺陷的顯示結(jié)果進(jìn)行分析，并對結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析比較，建立起相關(guān)圖譜,能準(zhǔn)確地判斷出缺陷性質(zhì)。
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