（中电建宁夏工程有限公司 宁夏银川 750000）
摘要：针对电站锅炉中小径管的焊缝裂纹超声检测，本文采用试验的方法，确定检测仪器对缺陷回波和检测灵敏度造成的影响，并通过实践验证了试验结果的真实性，提出实际的焊缝裂纹超声检测工作中需要注意的问题，为这一检测方法充分发挥应有作用效果和进一步推广应用提供参考借鉴。
关键词：电站锅炉；小径管；焊缝裂纹；裂纹检测；超声检测
1试验材料和主要方法
试验材料为从某电厂中选取的过热器管，将试验对象确定为其对接焊缝，焊缝的材质是T91，规格为 50.8mm×8.0mm，按300mm的长度取样，借助线切割技术，于外表面加工深度有所不同的裂纹，这些裂纹和小径管的外表面实际深度确定为0.3mm、0.5mm、1.0mm和1.5mm，焊缝的两侧设置检测探头，在小径管的轴向上作往返运动。
试验中使用的仪器设备为A型脉冲反射式反射波探头，其型号和规格如表1所示。
表1 试验仪器设备型号和规格
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选取试样后，先用金相砂纸对其表面进行打磨，选择机油作为耦合剂，将表面补偿确定为0dB。由DL-1作为对比试块，根据现行技术规程具体要求，对试验仪器设备的测量k值和零偏等进行调整[1]。
2试验结果和结果分析
2.1缺陷回波受试验仪器k值的影响
缺陷回波受试验仪器k值的影响如图1所示。采用5P6×6k1.5试验仪器对0.5mm裂纹进行检测后，可得到如图1（a）所示的波形图（67.9dB），由图1（a）可以看出，缺陷波十分明显，且根部前端存在反射波，但不会对缺陷波强度及检测造成影响。
采用5P6×6k2.0试验仪器对0.5mm裂纹进行检测后，可得到如图1（b）所示的波形图（73.2dB），由图（b）可以看出，缺陷波和反射波大致重叠，但缺陷波的变形波实际发射强度比缺陷波大，反射波对缺陷波实际强度和检测会造成严重影响。
采用5P6×6k2.5试验仪器对0.5mm裂纹进行检测后，可得到如图1（c）所示的波形图（62.7dB），由图（c）可以看出，反射波和缺陷波重叠，难以识别，同时反射波当量明显大于缺陷波，对缺陷波实际识别和判断造成严重影响[2]。
由图1中可以看出，试验仪器k值会对反射波造成很大的影响，k值越大，对反射波造成的影响越大，和缺陷波越重叠，如果k值在1.5以上，则反射波和缺陷波大致重叠；如果k值在1.5以内，则反射波基本不会造成影响，可忽略不计。
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图1 缺陷回波受试验仪器k值的影响
2.2检测灵敏度受试验仪器k值的影响
检测灵敏度受试验仪器k值的影响如图2所示，由图2可以看出，k值越小，检出率越高，采用k1.0试验仪器可以检出小裂纹，同时其当量等于 1+1dB；当裂纹的深度完全相同时，伴随k值不断减小，灵敏度明显提高，对于另外三种试验仪器，因受到反射波实际影响，和缺陷波相重叠，难以对缺陷波实施分辨和定量。因此，k值越小，检出率和灵敏度越高，裂纹深度和缺陷波高度具有线性关系；在不同的k值条件下，k值越小，缺陷波高度越大。
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图2 检测灵敏度受试验仪器k值的影响
2.3实例分析
近几年，新建的不小于600MW的机组锅炉项目中，开始大量使用新材料，即T23管，采用这种新材料后，很多锅炉的焊接接头出现开裂。为对这种材质的焊缝进行检测，必须采用专门的检测技术实施全面检测[3]。
在现场检测过程中，借助以上仪器设备进行，先用金相砂纸对管道表面进行打磨，采用DL-1作为对比试块，以机油为耦合剂。将检测位置确定为T23和短接管之间的焊缝，其规格大致为 50.8×4.5mm，V型坡口。在焊接时，主要采用全氩弧焊，选用R31型焊丝，在焊接以前，没有实施预热，同时完成焊接以后，也没有实施专门的热处理。
采用该方法检测的焊缝数量为840道，经检测有13道有缺陷，现场立即开始射线检测与复核，其检测结果主要为：第一处缺陷属于裂纹，其长度在5.0mm左右；第二处缺陷属于未熔合，其长度在8.0mm左右，在现场实施切割，并用k值不小于2.5的仪器进行检测，发现反射波会造成较大影响，包括缺陷波的识别与定量。
2.4结果分析
反射波会对最终的检测结果造成影响，所用仪器设备的k值越大，反射波可造成的影响明显增加，对开口性缺陷进行检测时，如果k值在1.5以上，则包含反射波在内的干扰波，将与缺陷波相临近，伴随k值不断增加，包含反射波在内的干扰波将进一步和缺陷波接近，增大了对定量和分辨造成的影响，对裂纹等缺陷进行检测时，借助k值小于1.5的仪器为宜。经试验与现场检测，现行技术规范提出的仪
器角度还需要商榷，当使用k值在2.5以上的仪器进行检测时，反射波会严重影响识别和定量，无法做到准确识别和定量分析。因此，对小径管上的焊缝实施超声波检测时，应优先考虑k值为1.0的仪器，然后是k值为1.5的仪器，最后考虑k值为2.0的仪器[4]。
仪器的k值，会对缺陷波的定量造成影响，从横波斜探头角度讲，k值不同对应不同的检测灵敏度，这对裂纹的检测而言，针对相同裂纹缺陷，在缺陷波的高度上会产生很大偏差，伴随k值不断增大，波高度明显减小。因此，当对横向裂纹进行检测时，建议采用k值较小的仪器，以此有效保证检测灵敏度。
缺陷的形状会对波高度造成很大的影响，伴随缺陷面积不断增加，波的高度明显增大，在相同的检测工件当中，缺陷波高度和其深度为正比关系。通过以上分析可以看出，借助k值相对较小的仪器进行缺陷检测时，具有很高的检出率和灵敏度，并且操作简单、效率快，在小径管专项检测工作中极为适用，尤其是快速检测工作。
3结束语
综上所述，在小径管焊缝的裂纹缺陷超声检测工作中，应根据小径管的实际情况，选择合适的超声检测仪器，比如检测焊缝上的横向裂纹时，应采用k值相对较小的超声检测仪器，并切实加强检测过程中的过程控制，保证检测操作的规范性与科学性，最终达到保证检测结果真实性与准确性的目标。
参考文献
[1]王维东,王中亚,王冰,刘洋,魏振伟.电站锅炉小径管焊接接头超声波检测定量误差分析[J].无损探伤,2015,39(04):41-44.
[2]杨建华,马文民.电站锅炉小径管内壁裂纹超声波检测[J].中国电力,2014,47(12):42-44.
[3]王勇刚,张维洪,李常山.超声波检测在电站锅炉小径管探伤中的特殊应用[J].无损探伤,2014,38(02):11-15.
[4]陈玉宝.电站锅炉小径管超声波检测技术[J].中国锅炉压力容器安全,2015,21(02):26-28.
论文作者:陈全才
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/17
标签：缺陷论文; 裂纹论文; 反射论文; 仪器论文; 小径论文; 灵敏度论文; 锅炉论文; 《电力设备》2018年第21期论文;