摘要:因孔板流量計(jì)殼體焊縫結(jié)構(gòu)特殊,其流量計(jì)管道短接外形和厚度尺寸變化等因素影.響了無損檢測(cè)方法的應(yīng)用,為了解決殼體焊縫缺陷檢出和厚度的測(cè)量問題,以及滿足檢測(cè)的要求，開展了時(shí)差衍射法超聲檢測(cè)、全聚焦相控陣超聲檢測(cè)和常規(guī)超聲檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)試驗(yàn),優(yōu)化了超聲檢測(cè)方法,確保了檢測(cè)的可靠性和準(zhǔn)確性。通過檢測(cè)數(shù)據(jù)分析，對(duì)不同超聲檢測(cè)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(cè)活動(dòng)提供參考�？装辶髁坑�(jì)殼體焊縫超聲檢測(cè)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(jì),流量計(jì)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(shí)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(shí)，由于流量計(jì)殼體短節(jié)材料為碳鋼,只能采用超聲檢測(cè)技術(shù)對(duì)殼體焊縫進(jìn)行全面檢測(cè)。如今工業(yè)超聲檢測(cè)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(cè)(UT)、超聲衍射時(shí)差法檢測(cè)(TOFD)和相控陣超聲檢測(cè)(PAUT)結(jié)合流量計(jì)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(cè)工藝和儀器設(shè)備狀況等,綜合考慮檢測(cè)數(shù)據(jù)可記錄、信號(hào)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(cè)方法對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn),得出TOFD超聲檢測(cè)具有較大技術(shù)優(yōu)勢(shì)的結(jié)論。采用TOFD檢測(cè)時(shí),現(xiàn)場(chǎng)在用流量計(jì)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(cè)量和焊縫根部危害性缺陷的檢出。UT和PAUT檢測(cè)時(shí)，均要對(duì)焊縫余高進(jìn)行磨平處理后才能移動(dòng)探頭，使探頭覆蓋焊縫接頭區(qū)域進(jìn)行檢測(cè),采用斜探頭檢測(cè)焊縫缺陷,采用直探頭測(cè)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(cè)技術(shù)有較大區(qū)別,具有技術(shù)優(yōu)勢(shì),此方法在檢測(cè)時(shí)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(shí)完成焊接接頭的厚度測(cè)量和缺陷檢測(cè)。
1檢測(cè)方法
1.1超聲衍射時(shí)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(diǎn)的衍射波信號(hào)檢測(cè)和測(cè)定缺陷的位置及尺寸,該方法廣泛用于焊縫檢測(cè)中,在電站鍋爐及管道范圍內(nèi)使用的焊接孔板流量計(jì)的焊縫厚度不超過50mm,可使用一組探頭進(jìn)行檢測(cè)，聚焦深度選擇與焊縫厚度一致,若未知焊縫厚度時(shí)，可選用接管的厚度,其檢測(cè)示意如圖2所示，
1.2相控陣超聲檢測(cè)
相控陣超聲檢測(cè)是利用多壓電陣元和延遲控制來激勵(lì)和接收超聲波信號(hào)的，發(fā)射端的延遲法則控制聲場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)和聚焦畢l,該檢測(cè)方法廣泛應(yīng)用于焊縫的檢測(cè),常見的掃查方式是將扇形角度范圍覆蓋焊接接頭的檢測(cè)區(qū)域,其檢測(cè)示意見圖3.
1.3全聚焦相控陣超聲檢測(cè)
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(lì)每一個(gè)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(shí)被所有晶片接收,將檢測(cè)信號(hào)通過后處理聚焦于檢測(cè)區(qū)域中的每一個(gè)點(diǎn)上,利用檢測(cè)區(qū)域中每一個(gè)點(diǎn)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(shí)現(xiàn)缺陷的準(zhǔn)確定位及定量分析。流量計(jì)的焊縫TFM檢測(cè)示意如圖4所示,其能一次完成焊縫區(qū)域的厚度測(cè)量和缺陷檢測(cè)341
2缺陷的模擬仿真
流量計(jì)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(duì)流量計(jì)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(cè),結(jié)果如圖5~9所示
經(jīng)過上述缺陷仿真結(jié)果的對(duì)比可知,斜探頭相.控陣超聲檢測(cè)效果好于直探頭的,尤其是在面狀缺陷的顯示方面。
3檢測(cè)數(shù)據(jù)分析
3.1TOFD檢測(cè)結(jié)構(gòu)顯示
TOFD檢測(cè)流量計(jì)殼體焊縫具有優(yōu)勢(shì),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(diǎn),能明顯顯示焊縫的底波，能準(zhǔn)確測(cè)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(shí),焊縫底波也明顯存在,但不能用于缺陷的檢測(cè),TOFD檢測(cè)B掃描顯示如圖10所示
3.2TOFD檢測(cè)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(diǎn)顯示，沒有下端點(diǎn)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(diǎn)出現(xiàn)較直或圓弧狀斷續(xù)信號(hào)顯示,焊接接頭部位底波受到影響。
3.3相控陣檢測(cè)結(jié)構(gòu)顯示
相控陣超聲檢測(cè)掃查方式是前后移動(dòng)結(jié)合左右移動(dòng)，以底部凹槽端角回波結(jié)構(gòu)波顯示開始為準(zhǔn)，移動(dòng)探頭直到其顯示消失為止,探頭移動(dòng)到不同位置時(shí)的顯示如圖13所示，重點(diǎn)觀察A掃顯示和S扇形顯示的變化
3.4相控陣檢測(cè)缺陷顯示
相控陣檢測(cè)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(cè)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(shí)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(shí)就是未焊透。相控陣超聲檢測(cè)判定這種流量計(jì)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(cuò)判,無未焊透時(shí)一般沒有信號(hào),一旦產(chǎn)生信號(hào)需要進(jìn)一步分析。
4結(jié)語
在用的焊接孔板流量計(jì)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(cè)方法較好，檢測(cè)效率高,能一次完成焊縫缺陷檢測(cè)和焊.縫厚度測(cè)量。通過實(shí)踐應(yīng)用，認(rèn)為相控陣超聲或常規(guī)超聲檢測(cè)方法的選用也是可靠的檢測(cè)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(dòng)以.覆蓋整個(gè)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(cè)數(shù)據(jù)。通過模擬仿真檢測(cè)流量計(jì)殼體焊縫缺陷的顯示結(jié)果進(jìn)行分析，并對(duì)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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