封头与筒体组对B类焊接接头超声波检测

摘 要：分析特种设备制造行业无损检测现状,存在的问题；制作典型人工焊接缺陷,包括裂纹、未熔合、未焊透及条状夹渣等缺陷.对试件进行100%射线检测,确定缺陷性质、大小和位置；用K2.0超声波探头在筒体侧进行检测；用不同K值的探头（K1.5、K2.0和K2.5）在封头侧分别进行检测.对两种缺陷评定方式的结果进行对比分析,确定超声波探伤应采取的方案.

Abstract：Thestatusandproblemsofnondestructivetestingofspecialequipmentmanufacturingindustryareanalyzedinthispaper.Typicalartificialweldingdefectsincludingcracks,inpletefusion,inpleteperationandstripeslaginclusionaremade.100%radiographictestingisdonetothespecimentodeterminethenature,sizeandpositionofthedefect.TheK2.0ultrasonicprobeisusedtotestthecylinderside；differentKvalueprobes（K1.5、K2.0andK2.5）areusedtotesttheheadsiderespectively.Theresultsoftwokindsofdefectassesentmethodsareanalyzedtodeterminethesolutionthatshouldbetakeninultrasonicflawdetection.

关 键 词：裂纹；未熔合；未焊透；射线检测；超声波检测

Keywords：crack；inpletefusion；inpleteperation；raytesting；ultrasonictesting

中图分类号：TG404文献标识码：A文章编号：1006-4311（2013）22-0038-03

1目前特种设备无损检测现状和存在的问题

根据《压力容器安全技术监监察规程》第86条“压力容器壁厚小于等于38mm时,其对接接头应采用射线检测；等”的规定[1],无损检测对A、B类焊接接头均采用X射线检测.其成本较高,效率低,现场检测条件要求严格,而且具有一定的危险性.有些危害性缺陷不易检出（如坡口边沿未熔合、未焊透等）.

根据新规程《固定式压力容器安全技术监察规程》第4.5.3.1条规定“压力容器的对接接头应当采用射线检测或者超声检测,超声检测包括衍射时差法超声检测（TOFD）、可记录的脉冲反射法超声检测和不可记录的脉冲反射法超声检测；当采用不可记录的脉冲反射法超声检测时,应当采用射线检测或者衍射时差法超声检测作为附加局部检测”[2].如采用衍射时差法超声检测（TOFD）国内刚刚开始,设备和技术人员没有普及,许多场合不具备检测条件（比如封头与筒体组对的B类对接接头）.虽然超声波检测在国内有几十年的历史,技术比较成熟,专业无损检测技术人员较普及,但是超声波无损检测封头与筒体组对的B类对接接头,封头侧的探头移动区不满足JB/T4730.3-2005《承压设备无损检测》第5.1.4.1条大于等于“2.5KT”的规定,加上X射线检测习惯因素和监管部门没有标准可依,基本上没有采用超声波检测[3].

在监督检验工作中,经常发现由于无损检测人员水平所限和X射线检测灵敏度的影响,有许多危害性焊接缺陷没有检出.如：自动焊纵焊缝端部裂纹（校圆所致）、气体保护焊和手工电弧焊的坡口未熔合（大部分评为表面缺陷）等.有些为错判,如：X射线探伤检测判为裂纹,其实为静电感光.

2制作典型人工焊接缺陷

采用?准1000×10的筒体与封头进行组对.用各种不同的焊接方法进行组对焊接,制作人工典型焊接缺陷.

2.1裂纹的制作取300mm的焊接部位,两侧各100mm采用正常的焊条电弧双面焊.中间100mm不焊接,开单面“V”坡口,直边高度2mm,坡口间隙5～6mm.采用氩弧焊打底焊接第一遍,用气焊加热、焊接后喷水冷却的方法,依靠热胀冷缩的内应力使其产生裂纹.用此方法连续进行三次,使裂纹扩展.正面进行焊条电弧焊,背面清根打磨氩弧焊封底[4].

2.2封头侧坡口边沿未熔合的制作在封头坡口处开20mm长,深3mm与坡口角度相同的槽,用18×8×3mm与封头相同材料的薄片贴于开槽处,周围采用氩弧焊封焊,然后打磨成与其它部位的坡口平齐.用钢印确定其位置（X射线很难检出）.然后进行双面焊条电弧焊.用相同的方法可以制作出筒体侧坡口边沿未熔合.

2.3单面焊根部未熔合的制作焊接部位组对间隙4mm,直边高度2mm,采用氩弧焊打底焊条电弧焊,对制作根部未熔合部位长20mm处,偏离中心2mm进行焊接.其它部位进行正常的焊接.偏离中心的另一侧就形成根部未熔合.

2.4气孔和条状夹渣的制作在合格的焊接接头表面,用角向砂轮机打磨出50×6×4mm的沟槽,在沟槽中加入小件铸铁（铸铁件的大小与根据要制作的条状夹渣尺寸相同）.用氩弧焊熔化小铸铁件,然后进行正常的焊条电弧焊.利用铸铁含碳量高、杂质多和熔化过程中易产生飞溅的特性,在熔化中形成气孔和夹渣.

2.5未焊透的制作增加坡口直边高度,坡口组对间隙为“0”,并减小焊接电流,可制造各种未焊透.用钢印确定其位置（X射线检出角过大时很难发现）.3X射线检测

对带有人工典型焊接缺陷的B类焊接接头进行100%射线检测,按JB/T4730.2-2005《承压设备无损检测》进行评定.把发现的焊接缺陷性质、大小和位置用钢印标记在试件上.以便在超声波检测中对比各类典型焊接缺陷的反射波形.带有典型焊接缺陷的的试件可按缺陷的类型分别制作成小件.在实际的超声波检测中,可作为对比试块,用来辅助判断缺陷性质.

4对带有人工典型焊接缺陷环缝进行100%超声波检测

4.1超声波检测设备和检测工艺采用HS600C型数字超声波探伤仪机,按K1.5、K2和K2.5探头分别制作“距离—波幅曲线”.对整条焊接接头进行超声波检测.按JB/T4730.3-2005《承压设备无损检测》的规定进行缺陷评定.检测方法：用K2的探头对环缝筒体侧进行检测；用K1.5、K2和K2.5三种探头对环缝封头侧分别检测.记录起始波、缺陷最高波位置、伪缺陷波等波形,并测量反射波测量长度.

4.2底片评定缺陷和超声波评定缺陷进行对比分析

通过上述射线检测和超声波检测,典型焊接缺陷位置基本相同,两种检测方法对人工典型缺陷筒体侧坡口边沿未熔合、封头侧坡口边沿未熔合、筒体侧根部未熔合、封头侧根部未熔合、根部裂纹、封头侧夹渣、气孔、较长裂纹及未焊透缺陷的检测结果对比见表1～表9（以纵缝为基准向右测量确定缺陷最高波位置）.

5结论

用K1.5探头封头侧检出的缺陷最大波幅和缺陷指示长度,均低于K2探头筒体侧检出的缺陷最大波幅和缺陷指示长度；用K2.0探头封头侧检出的缺陷最大波幅和缺陷指示长度,多数情况下略低于K2探头筒体侧检出的缺陷最大波幅和缺陷指示长度,缺陷最高波幅波所在区与筒体侧检出的缺陷最高波幅所在区相同；用K2.5探头封头侧检测结果与筒体侧检测结果相近.所以用K2探头筒体侧检测该B类焊接接头,用K2.5探头封头侧检测该B类焊接接头完全符合要求.

通过用不同K值的探头进行检测可以看出筒体侧超声波检测结果和X射线检测结果相近,也符合JB/T4730.3-2005《承压设备无损检测》（第3部分：超声检测）的要求,封头侧的探头移动区不满足JB/T4730.3-2005第5.1.4.1条“探头移动区大于等于2.5KT”的规定,但从检测结果来看,射线能检出的缺陷,超声波也能检出,而且射线不能检出的危害性缺陷（如：坡口边沿未熔合、和射线成一定角度的小裂纹和未焊透）,超声波也能检出.多年来超声波检测没有广泛使用,关键是工作见证.数字探伤机的广泛使用,加上数字影像技术的普及,能留下工作见证.

用数字探伤机,采用K2的探头进行筒体侧检测,K2.5的探头进行封头侧检测,并对A、B类焊缝交叉部位、超声波检测发现超标部位和超声波有怀疑的部位进行X射线复验.两种检测方法按各自标准进行评定,均合格时,才能认为该焊缝合格.采用这种检测工艺,能满足缺陷的检出,也符合规程的要求.