Page 106 - 无损检测 2021年第六期

曹云峰, 等:

超超临界火电机组Inconel783 螺栓的超声检测

处表面、 螺栓齿根等位置进行有效的检测。横波探

[ 3 ]
头频率为 2MHz~2.5MHz , K 值一般选取 1.7 。

( 1 )检测优点。检测时, 用螺纹反射波来调整
检 测 灵 敏 度, 选 用 4~6 个 螺 纹 波, 将 螺 纹 反 射 波
调到屏高的 60% 即可 [ 3 ] 。该方法方便快捷无需试
块。当螺栓 某 个 螺 纹 反 射 波 被 遮 挡 时, 需 判 断 识
别是否有裂纹等缺陷。裂纹识别检测原理及波形
图 6 裂纹的爬波法检测波形
如图 4 所示。
爬波探头, 始脉冲后无杂波, 减少了横波探头因始脉
冲占宽对检测的干扰, 提高了信噪比和检测灵敏度,
缺陷波形明晰孤立, 指示长度测量方便准确 [ 3 ] 。
( 2 )检测缺点。不易区别受螺栓形状和规格影

响而产生的伪缺陷信号, 包括固定位置信号、 变形波
等。探头晶片需与螺栓曲面吻合良好, 以避免裂纹

检出率下降。
3 检测案例

某电厂 1000 MW 超超临界火力发电机组停

机检修时, 对 汽 轮 机 中 压 主 汽 门、 调 门 螺 栓 ( 共 计

88 个) 进行 超 声 检 测, 螺 栓 材 料 为 Inconel783 , 规
图 4 裂纹的横波法检测原理及波形
格为 72mm×330mm 和 90 mm×390 mm ( 螺纹

( 2 )检测缺点。镍基高温合金螺栓晶粒粗大会
直径 × 长度)。
带来噪声增大、 螺纹波形态不规则、 裂纹缺陷不易识
3.1 探头选择及灵敏度设定
别等问题。
( 1 )小角度纵波法。探头频率为 2.5 MHz , 折
2.3 爬波法检测
射角 为 6° 和 8° , 晶 片 尺 寸 为 9 mm×12 mm
β L
当螺栓晶粒粗大导致林状杂波较多而遮挡有 ( 长 × 宽), 以 LS-Ⅰ 试块同声程 ϕ 1mm-12dB 作

效螺纹波, 不能使用横波检测时, 须采用爬波法检
为检测灵敏度进行检测。
测。爬波法可以很好地避免晶粒对声波的散射衰
( 2 )横波检测。探头频率为 2.5 MHz , K 值为
减, 提高裂纹的检出率。但前提条件是, 螺栓齿根
1.7 , 晶片尺寸为 13mm×13mm ( 长 × 宽), 探头曲

距光栓面高 度 应 小 于 1 mm 。现 场 检 测 时 采 用 并
面吻合螺栓;螺栓丝扣检测选用出现 4~6 个螺纹

联式爬波探 头, 频 率 为 2.0 MHz~2.5 MHz , 检 测
波 60% 波高, 光杆或孔内壁处检测选用 LS-1 试块

直径不小于 140mm 的螺栓选用 2 MHz探头,根
同声程 1mm-6dB 作为检测灵敏度进行检测。
ϕ
据螺栓的规格选 择 探 头 晶 片 尺 寸 ( 宜 与 螺 栓 曲 面 ( 3 )爬波法检测。探头频率为 2.5 MHz , K 值

吻合良好)。齿根与光栓高度差的关系示意如图 5
为 1.7 , 晶 片 尺 寸 14 mm×22 mm×2 mm ( 长 ×
所示。裂纹的爬波法检测波形如图 6 所示。
宽 × 高)、 探 头 曲 面 吻 合 螺 栓; 以 LS-Ⅱ 试 块 深 度

1mm 模拟裂纹反射 80% 波高 -6dB 作为检测灵
敏度进行检测。
3.2 检测结果
采用 3 种检测工艺方法进行超声检测, 共发现

10 个螺栓有长度大于 1mm 的裂纹, 不同部位裂纹
的检出情况如表 3 所示。
实际检测时发现, 由于螺栓的结构特点, 螺栓光
图 5 齿根与光栓面高度差关系示意
杆 与丝扣结合位置有一定高度差, 横波和爬波法对
( 1 )检测优点。该法检测时采用并联低频双晶

裂 纹的检出效果不明显, 而小角度纵波检测对缺陷
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2021 年 第 43 卷 第 6 期
无损检测