Page 42 - 无损检测2023年第十二期
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张 健, 等:

   奥氏体不锈钢管对接焊缝的相控阵超声检测




   219mm×34.93mm ( 直径×壁厚) 的奥氏体不锈钢                      由表1可知, 管线壁厚约为10mm 时, 采用射
   管对接焊缝模拟缺陷试样实施相控阵超声检测, 并                           线和相控阵超声技术检测所花费的时间几乎相同,
   射线检测的结果进行对比, 最后进行现场应用。试                           随着壁厚的增加, 射线检测花费的时间逐渐增多。
   验结果表明, 相控阵超声检测可检出奥氏体不锈钢                           射线检测过程中需要进行辐射防护, 检测区域内不
   管中的各类型常见缺陷, 为海洋工程中的奥氏体不                           允许其他工种施工, 而采用相控阵超声技术检测时
   锈钢管线的无损检测提供了一些参考。                                 不仅节省时间, 也不妨碍其他工种施工, 从而能更好
                                                     地保证项目进度。
  1 相控阵超声检测的技术优势
                                                     2 检测工艺
     相控阵超声检测原理为: 根据设定的延时法则
   激发相控阵阵列探头各个独立压电晶片, 合成声束                           2.1 试块设计
   并实现波束的移动、 偏转和聚焦, 然后按相同的延时                           目前在建顶侧模块项目规格书规定, 其相控阵

   法则对接收到超声信号进行处理并以图像的方式显                            超声检测应执行标准 ASMEBPVCV — 2021 《 锅炉



   示。其优势为声束精确可控、 显示直观、 可记录、 具                        与压力容器规范》及ISO22825 — 2017 《 焊缝无损



   有更高的分辨率和信噪比等。                                     检测 - 超声波检测 - 奥氏体钢和镍基合金焊缝检测》
       随着国内外相控阵超声技术标准的逐步完善, 采                        相关章节的要求。

   用不同控阵超声检测技术替代射线检测技术, 在降低                               灵敏度设置参考试块按标准 ASMEBPVCV —

   辐射风险的同时能减少对正常生产作业的干扰, 有效                          2021第4章的要求设计。参考反射体为长横孔和表面
   保证工程进度, 其对危害性面积型缺陷的检出率高于                          刻槽, 表面刻槽代表检测面和底面的缺陷, 长横孔代表
   射线检测的, 有利于消除重大安全隐患, 且相控阵超                         焊缝内部缺陷, 不同位置的长横孔结构如图1所示, 参
                                       [ 3 ]         考反射体参数如表2所示( 表中T 为被检工件公称厚
   声技术可以准确确定缺陷深度, 便于返修 。
       射线检测技术和相控阵超声检测技术对相同规                          度), 灵敏度设置参考试块的壁厚应与被检工件壁厚相

   格管线实施检测所需时间如表1所示。                                 近, 取T±10%T 或T±3mm 中的较大值。
        表1 射线检测和相控阵超声检测所需时间
       管线规格        相控阵超声技术 / min       射线技术
     ( 直径×壁厚)/      车间      合拢口       ( 以Ir192-80
         mm                          居里为准)/ min

      323×10.31    6~10     10~20        18

      219×20.62    6~10     10~20        27

      273×25.4     6~10     10~20        72

      254×30.16    6~10     10~20        90

      355×39.69    10~20    15~25       540

      323×50.8     10~20    15~25      1620
                                                               图1 不同位置的长横孔结构示意
                                         表2 参考反射体参数
    参考反射体类型             位置                        尺寸                             长度

        刻槽            上、 下表面                  槽宽度为2mm                     至少25mm , 大于楔块宽度

                                              槽深度为10%T

                                         壁厚<25mm , 孔径为2.5mm
       长横孔        深度: T / 4 ; T / 2 ; 3T / 4                              至少25mm , 大于楔块宽度
                                      25mm≤壁厚≤50mm , 孔径为3mm

     缺陷模拟试块按 ASMEBPVCV — 2021 标准                     焊缝轴线两侧各3个模拟缺陷, 以此为基础, 也可根

   的要求设计。双侧检测时至少包含3个平面型缺陷                            据检测需要关注的位置增加缺陷数量, 验证检测工
   或3个 EDM ( 电火花加工) 刻槽, 其方向平行于被检                     艺的可行性。缺陷模拟试块结构如图2所示, 预埋
   工件焊缝轴线和主要的坡口面: 1个为外表面缺陷,                          缺陷参数如表3所示。
   位于被检工件外表面; 1个为内表面缺陷, 位于被检                         2.2 检测方案
   工件内壁; 1个为内部缺陷。                                      奥氏体316不锈钢焊接接头具有的晶粒粗大、
       对于单侧检测, 至少应包含6个模拟缺陷, 其中                       材料各向异性、 异质晶界面等特性, 会导致声散射增
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          2023年 第45卷 第12期
          无损检测
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