Page 121 - 无损检测2025年第四期

罗 炜，等：

先进超声检测技术在核岛主设备制造中的应用

2 应用案例 表2 TOFD和PAUT检测要求对比
焊缝厚度 TOFD PAUT
2.1 代替射线检测的可行性研究
①采用一次波检测
蒸汽发生器是核岛主设备之一，按照设计要求， 技术，进行双面双
侧扫查；每侧≥1种
其低合金钢承压壳体焊缝需在最终焊后热处理后进 探头位置。
行射线（RT）检测。为了保证最终焊后热处理后的 ①从外表面采用 ②将探头放在焊缝
焊缝射线检测合格，制造厂通常在焊后热处理前补 两组探头进行非 及热影响区上作两
个方向的纵向平行
平行扫查探测纵
充一次射线检测，但补充的射线检测成本高、检测周 向缺陷 扫查。或者：
期长，需长期占用曝光室，影响整体生产安排。 50 mm<t≤100 mm ②从外表面采用 ①采用一次波及一
两组探头进行斜 次波和二次波检测
为了提高蒸汽发生器制造效率、在保证焊缝最 向扫查探测横向 技术，进行单面双
终质量的前提下降低检测成本，笔者提出焊缝在焊 缺陷 侧扫查或双面单侧
③补充盲区扫查 扫查；每侧≥2种探
后热处理前执行先进超声检测，当未发现缺陷或缺 头位置。
②将探头放在焊缝
陷不足以使射线检测判定为不合格时，减少焊后热 及热影响区上作两
处理前的射线检测。 个方向的纵向平行
扫查。
2.1.1 检测方法的选用 ①从外表面采用
蒸汽发生器壳体焊缝厚度如表1所示。 三组探头进行非 ①采用一次波检测
技术，需进行双面双
平行扫查探测纵
表1 蒸汽发生器壳体焊缝厚度 mm 向缺陷 侧扫查；每侧≥3种
探头位置。
100 mm<t≤200 mm ②从外表面采用
焊缝名称 焊缝厚度 三组探头进行斜 ②将探头放在焊缝
上封头与上筒体上环焊缝 111，105 向扫查探测横向 及热影响区上作两
个方向的纵向平行
缺陷
上筒体上与上筒体下环焊缝 105 扫查。
③补充盲区扫查
上筒体下与锥筒体环焊缝 105，115
锥筒体与下部筒体上环焊缝 100 表3 厚壁焊缝检测方法
下部筒体上与下部筒体下环焊缝 82 序号 检测方式 说明
下部筒体下与管板环焊缝 100，103 ①TOFD可以同时实施多组探
管板与下封头环焊缝 136.5 头的扫查和数据采集，数据量
小，可以提高扫查速度，检测效
2 组TOFD探头进 行
按照标准NB/T47013. 10—2015《承压设备无 1 非平行扫查，检测工 率高，但上、下表面存在盲区。
损检测 第10部分：衍射时差法超声检测》B级检测 件内部纵向缺陷。 ②TOFD对窄间隙焊缝中的坡
口未熔合等缺陷检出率高。
③厚度大于 100 mm的部分和
技术和NB/T47013. 15—2021《承压设备无损检测
盲区，采用PAUT扫查。
第15部分：相控阵超声检测》B级检测技术，要求的
2 个PAUT探头进行 ①厚壁焊缝需要10余个探头位
扫查方式及扫查方向如表2所示。 纵向垂直扫查，检测 置，数据量大，扫查速度慢，检
工件表面及近表面的 测效率低。
笔者对标准要求进行了分析，并结合检测技术 2 纵向缺陷。覆盖厚度 ②PAUT对焊缝表面、近表面
特点和检测效率，对蒸汽发生器壳体焊缝拟定了检 大于 100 mm 的部分 缺陷的检出率高，效果好。
和TOFD盲区。 ③能有效覆盖TOFD盲区。
测方案，具体如表3所示。
采用PAUT探头进行
2.1.2 缺陷检测情况 3 手工横向扫查，检测 非合同要求的检测，不需要记
工件横向缺陷。 录检测数据。
某蒸汽发生器上筒体上与上筒体下环焊缝（焊
缝厚为 105 mm，宽 为 28 mm）在焊后热处理前， PAUT采用两个64线阵探头， 频率为2.25 MHz，
按上述方案从双面双侧进行了TOFD+PAUT的 晶片尺寸为0. 6 mm×10 mm（宽×长），楔块折射横
检测。 波角度为55°。采用复合扫查 （线扫+扇扫）的方式，
TOFD第一组探头频率为 7. 5 MHz，晶片尺 增加单次检测范围。激发孔径32单晶，扇扫角度为
寸为φ3 mm，楔块折射纵波角度为70°，探头中心距 40°~70°， 探头前端距为150 mm。通过超声软件自
为 150 mm；第二组探头频率为 5 MHz，晶片尺寸 带的声线仿真，能够覆盖焊缝体积，PAUT检测声束
为φ6 mm，楔块折射纵波角度为60°，探头中心距为 覆盖情况如图6所示。
280 mm。通过超声软件自带的声线仿真，能够覆盖 经TOFD+PAUT检测，结论为合格。取消了
焊缝体积，TOFD检测声束覆盖情况如图5所示。 热处理前的RT检测。

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2025 年 第 47 卷 第 4 期
无损检测