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超声波探测高温工件焊缝


访问人数:5592  新闻作者:电讯七厂  新闻来源:www.sddxqc.com  发布时间:2019/1/31 23:49:18
 
在进行超声波探测使使用的探头,是用有机玻璃作斜楔的,有机玻璃中声速随温度上升而降低,而声速变化必然引起入射声波在工件中折射角(横波)的变化,最终影响缺陷定位,也可能影响缺陷定量。
从可以看出,当有机玻璃温度20e时,其声速(纵波)为2730m/s;而当60e时,则为2480m/s.在这种情况下,假定被探工件为常温,选用K值为1的探头,我们来计算横波折射角的变化。再代入下式计算:K=tgBS=tg51.11b=1.24探头的K值一般是在常温下测定的,由计算得知,随着有机玻璃温度升高,工件中横波折射角从常温下的45b变为约51b,而这时的K1探头,实际上也已经是K1.24探头了。
在影响缺陷定位定量的主要因素中,工件温度的影响也是重要的一个方面,钢中横波声速随温度上升而降低。从获知,当钢中温度为26e时,钢中横波声速为3229m/s;60e时,约为3205m/s.在这种情况下,假定探头有机玻璃斜楔为常温,选用K值为1且入射角为36.7b的探头,我们来计算这时横波折射角的变化。
根据下式计算:BS=arcsin(CS2/CL1sinAL)=arcsin(3205/2730sin36.7b)=44.55b再代入下式计算:K=tg44.55b=0.98由计算得知,随着工件温度升高,工件中横波折射角已从常温下的45b变为约44.55b,而这时的K1探头,实际上只是K=0.98探头。
综合以上两种情况,即受温度影响,有机玻璃斜楔中的纵波声速CL1为2480m/s,钢中的横波声速CS2为3205m/s时,选用K值为1且入射角为36.7b的探头,其横波折射角按下式计算:BS=arcsin(CS2/CL1sinAL)=arcsin(3205/2480sin36.7b)=50.56b再将此折射角代入下式计算:K=tgBS=tg50.56b=1.22也就是说,探伤的实际情形是,工件中的横波折射角已从常温下的45b变为约50.56b,而这时的K1探头,实际约为K=1.22。
超常温工件焊缝探伤的必要措施在此次高压加热器修补过程中,我们选择使用的探头,其晶片是由锆钛酸铅压电材料制作的。这种压电材料TC上限较高,达到约300e,完全能够满足要求。同时,我们也注意到了仪器本身的使用温度,做好了准备,以防范高温对仪器的损害。
利用试块对探头K值(或者折射角)进行修正。先将标准试块和对比试块浸入开水中)))也可采用其它简便有效的办法,提高温度至6070e,然后放上探头,测量并计算探头此时的实际K值,再校验扫描线,最后调节探伤灵敏度。注意,必须在探头有机玻璃楔块的温度提高以后,方能进行一系列的测量和计算。我们选择了K值为1且入射角为36.7b的探头,规定了温度档次,实测并计算如。
在实际探伤时,对工件温度、有机玻璃斜楔温度(侧面和近工件底面),耦合剂材料及操作手法的运用等因素都需要注意,并根据实际情况,参照作出K值(或者BS)的修正,保证得到较为可靠的探伤结果。这次对高加焊缝的探伤,我们利用远红外测温仪,依据对BS进行了实时修正,顺利地测知了裂纹的总长,并在焊接修补结束后也进行了探伤。
可见在这种情况下要发现裂纹,K1探头的能力最强,K1.5的能力已是一般,到K2就低弱了,而用K2.5探头时就很难发现该裂纹。因此,在工件超常温条件下,使用做斜楔的探头,为了发现根部危害性缺陷,预先要选择较小的K值(低于1.5),留出增大的余地,确保在超声波声速减缓后,K值增大且不超过1.5,从而避免发现根部危害性缺陷的灵敏度下降。
在超声波探伤中,选择适当的K值(或横波折射角)是为了更有效地发现缺陷;但因为温度的关系,K值发生了变化,那就必须予以修正,否则就可能发生漏检。同时,在超常温这样一个特殊的温度条件下,对探头的选择,具体的操作手法的运用,也必须予以充分的考虑。另外,本文介绍的方法,也为其他在超常温下的工件探伤开辟了一条思路。例如对于电厂锅炉抢修中的小口径薄壁管对接焊缝的检验,因其焊后温度较高,射线照相往往需延迟很长时间才得以进行,这对机组运行都会产生不利的影响。若采用本文的思路,对实施超声波探伤进行可行性分析,相信会有新的有益收获。
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