厉害了我的超声波检测!

高温紧固螺栓超声波检验应用

背景 

高温紧固螺栓是火力发电厂热动力设备的重要部件,其安装拧紧、拆卸和更换都有严格的操作规程。在长期的运行中,由于高温及高应力的作用 , 螺栓材料易产生热脆、蠕变、疲劳及应力腐蚀 ;由于安装中预紧力过高及不慎烧伤中心孔等原因 , 螺栓材料易产生裂纹 。

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图片来源:《25Cr2MoV 钢高温螺栓断裂分析》 

 

发电厂中的汽轮机汽缸 、调速气 门 、主汽门等紧固螺栓曾发生过断裂 ,严重危及设备的安全 ,因此 ,加强对高温紧固螺栓的有效检验极为重要。 

 

本文主要介绍DL/T694-2012《高温紧固螺栓超声波检测技术导则》中小角度纵波检测法在≥M32高温低合金钢螺栓检验中的应用。 

 

检测前准备 

检测前仪器、探头、试块肯定都要符合相关要求,这里不详细讲述了。这里建议耦合剂使用甘油,检测效果很好。螺栓超声检测前应查阅被检螺栓的相关资料,主要包括: 

1.螺栓的名称、规格、材质及螺栓结构形式等; 

2.大修时螺栓的检测资料。 

这很重要,材质影响探头具体的选择,声速的修正;规格和结构形式影响假信号的判别,探头具体的选择和画1:1声束图。 

 

检测方法的选择 

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上面我们看到DL/T694 -2012《高温紧固螺栓超声波检测技术导则》有多种检测方法,如何选择检测方法,或者说什么结构形式的螺栓可以用小角度纵波检测法。下面是选择原则。 

1.螺栓两端均为平面,或一端为平面,另一端具有不小于5mm宽度的平面时,可采用小角度纵波法或纵波直探头法。 

2.螺栓端面无法放置小角度纵波斜探头或直探头时,应采用横波法检测。 

3.当无法采用小角度纵波法、纵波直探头法和横波法检测时,可用爬波法检测。爬波法检测灵敏度与螺栓螺纹和光杆面高度差有关,宜适用于高度差不大于1mm的柔性螺栓。 

4.当用一种检测方法无法作出正确判定时,应用其他方法进行验证。 ASNT培训,ASNT考试,ASNT3级考试,美国ASNT培训,ASNT探伤培训尽在麒济国际培训中心,欢迎咨询。

 

 

小角度纵波检测范围 

1.用于检测无中心孔刚性螺栓本侧和对侧,无中心孔柔性螺栓本侧面。 

注:螺栓刚性和柔性通过螺栓密贴工况下到设计负荷转过的转角判断。刚性连接转角比较小,柔性连接转角比较大。 

2.用于检测有中心孔柔性螺栓的本侧检测。

3.用于检测有中心孔柔性螺栓的本侧中心孔内壁。

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小角度纵波检测探头选择

低合金钢螺栓检测时,小角度纵波探头折射角一般取6˚~8.5˚,频率为5MHz。但一般取8.5˚,对有中心孔的柔性螺栓,要有多组探头角度来检测不同深度的螺纹。探头晶片尺寸根据螺栓规格选择,见下表: 

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小角度纵波检测裂纹波的特点 

1.波形。由于裂纹的裂面往往垂直于主声束,因此,裂纹的波形清晰、陡直、尖锐且反射较强。

2.位置。由于裂纹多出现在结合面附近1~2 扣处,因此,裂纹波也一般位于结合面附近。 

3.声程。从螺栓两端探测,裂纹声程之和等于螺栓全长。 ASNT培训,ASNT考试,ASNT3级考试,美国ASNT培训,ASNT探伤培训尽在麒济国际培训中心,欢迎咨询。

4.底波。当螺栓中存在裂纹时,裂纹处的底 波将会下降,甚至消失。 

5.裂纹波高。达到DL/T694-2012中规定为裂纹的波高,称为裂纹波高。 

 

假信号的判别

螺栓探伤中,除了底波和裂纹波外,还会出现一 些假信号,干扰对裂纹波的判别。下面介绍常见的 几种假信号。

 

(1)变形波。纵波端面探测螺栓时,扩散波束经侧壁反射产生变形横波,变形横波又经对侧螺纹反射,原路返回,被探头接受形成回波,此回波称为变形波。 

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变形波具有以下特点:

a.变形波声程近似为X=L-a+1.52d;

b.变形波四周都有,两端探测情况相同;

c.用沾油手指怕打波形转换点,回波上下跳动。

 

(2)退刀槽回波。在螺纹与颈部交接处加工有 退刀槽的刚性螺栓中,超声波入射到退刀槽,形成退刀槽反射波。 

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退刀槽回波特点是:四周都有,高度基本不变,声程近似为本端螺纹长度。 

 

(3)圆角螺纹反射波。柔性螺栓的螺纹与颈部 之间有一过渡圆弧R,用纵波斜探头探测柔性无中心孔螺栓时,扩散波束经圆弧R反射至对侧螺纹,然后原路返回至探头,形成圆弧螺纹反射波。  

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圆角螺纹反射波特点是:声程X=b+d,四周都有且高度和位置基本不变。当d=c时,X=b+c,与裂纹波声程很接近,要特别注意判别。

 

(4)螺纹波。螺纹波的特点是四周都有,高度基本不变,反射信号较弱。 

 

(5)顶针孔杂波。不带中心孔螺栓一般两端加工有顶针孔,当探头部分压在顶针孔上时,波束指向性变坏,扩散波束会在螺纹上反射,形成一些杂波。这些杂波位于始波附近,移开顶针孔就会消失,因此不难判别。ASNT培训,ASNT考试,ASNT3级考试,美国ASNT培训,ASNT探伤培训尽在麒济国际培训中心,欢迎咨询。

 

参考文献:

[1]DL/T694-2012《高温紧固螺栓超声波检测技术导则》

[2]熊军.高温紧固螺栓超声波检验技术及应用.成都:四川电力建设二公司.

本文作者:胡宏宇

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