專利名稱：堆焊鋼管母材側超聲探傷方法
技術領域：
本發明涉及一種堆焊鋼管母材側超聲探傷方法，屬于無損檢測技術領域。
背景技術：
為了在控制成本的前提下，增強管道抗腐蝕能力，防止氫浸蝕和腐蝕，要求在管道的內表面堆焊一層不同于母體的材料，即堆焊層。堆焊材料一般為不銹鋼或鎳基合金等，對于其質量控制，一般是用滲透探傷檢查表面質量狀況，用超聲波探傷檢查內部質量狀況。堆焊層的缺陷按出現的部位可分為四類①表面缺陷，包括裂紋、氣孔、夾渣等； ②堆焊層內的缺陷，一般為夾渣和未熔合；③堆焊層與母材的未結合；④堆焊層下的再熱裂紋。堆焊層超聲波探傷一般在準焊層側進行，用雙晶直探頭檢測堆焊層內的缺陷以及堆焊層與母材的結合是否良好，用雙晶縱波斜探頭檢測堆焊層下的再熱裂紋。當要求在管徑為0168和0219的12米長的碳鋼管內壁堆焊一層奧氏體不銹鋼材料，焊材牌號為316L，堆焊層厚度均為3-3. 5mm,堆焊的方法采用GTAW-P-Hotwire (脈沖式熱絲鎢極氬弧焊)進行內壁防腐蝕堆焊。由于被檢測的管子很長，顯然從堆焊層側探傷是不可行的。
發明內容
本發明的目的是解決被檢測的管子很長時，不能從堆焊層側進行探傷問題，提供一種探傷效率高、定位準、返修方便的堆焊鋼管母材側超聲探傷方法。為了達到上述目的，本發明提供了一種堆焊鋼管母材側超聲探傷方法，其特征在于，包括管道母材側單直探頭檢測和管道母材側相控陣檢測，具體步驟如下管道母材側單直探頭檢測采用單直探頭，利用平底孔和底面回波來校正時基線，用平底孔校正探測靈敏度，使人工平底孔的回波高達到80%;確認工件掃查靈敏度；通過單直探頭對工件進行掃查；管道母材側相控陣檢測先選取相控陣探傷儀，選擇探頭及曲率楔塊；對相控陣探傷儀及探頭進行校準，并選用扇形掃描校驗試塊；采用相控陣檢測對工件進行掃查。優選地，所述管道母材側單直探頭檢測步驟中的工件掃查靈敏度為當人工平底孔的回波高達到80%時，增益為40dB，然后加6dB，作為工件掃查靈敏度。優選地，所述人工平底孔的回波的最高點范圍為(75-85)%。優選地，所述的單直探頭上的晶片尺寸為014-02Omim優選地，所述楔塊的曲率與堆焊鋼管的曲率吻合。優選地，所述管道母材側相控陣檢測步驟中校驗試塊具體包括以下步驟先確認橫孔的最高回波，調到80%，然后探頭入射角度調到35° -70°，進入扇形掃描界面，進行探傷。本發明在對鋼管不銹鋼堆焊層的實際操作中，使用相控陣檢測的方法，探傷效率高、發現缺陷的能力好、對缺陷的定位準、返修方便。本發明實用性和準確性強，保證管道堆焊層的質量。
具體實施例方式為使本發明更明顯易懂，茲以優選實施例，作詳細說明如下。實施例I本發明為一種堆焊鋼管母材側超聲探傷方法，包括管道母材側單直探頭檢測和管道母材側相控陣檢測，具體步驟如下管道母材側單直探頭檢測:針對產品，選用2. 5MHZ 014mm的單直探頭，采用試塊法。利用04平底孔和底面回波來校正時基線，用平底孔校正探測靈敏度，使缺陷回波(人工平底孔)達到80%。確認工件掃查靈敏度，即當人工平底孔的回波高達到80%時，增益為40dB，然后加6dB，作為工件掃查靈敏度；通過單直探頭對工件進行掃查； 注意I)探頭晶片尺寸不宜過大，其范圍為0l4-02Omm,因為管子有曲面，以免影響耦合。2)耦合劑選用稠一點的，確保單直探頭與管子有效耦合。3)找準人工平底孔的回波最高點，使之達到范圍為(75-85)%。4)掃查速度不宜過快，避免漏檢。管道母材側相控陣檢測采用ISONIC 2010-UPA相控陣探傷儀，選用4MHz_32探頭和0168和0219的曲率楔塊，采用試塊法。對相控陣探傷儀及探頭進行校準，并選用扇形掃描校驗試塊；采用相控陣檢測對工件進行掃查。注意I)選擇與鋼管曲率吻合的楔塊，以確保耦合。2)試塊校準中，先確認橫孔的最高回波，調到80%，然后探頭入射角度調到35° -70°，進入扇形掃描界面，進行探傷。3)探頭移動速度不宜過快，移動時要平穩，確保探頭與管子耦合。探傷方法和探頭的選擇，應以能有效地探出不銹鋼堆焊層內各種缺陷為準，一般選用直探頭來探測不銹鋼堆焊層內的缺陷及堆焊層與母材的未結合；用縱波斜探頭來探測堆焊層下的再熱裂紋(本發明用相控陣系統代替斜探頭檢測方法)。采用脈沖反射式超聲波探傷儀(CTS-22型)，單直探頭的頻率為2. 5MHz，晶片尺寸為20mm ； ISONIC 2010-UPA相控陣探傷儀，采用4MHz-32探頭和0168和0219的曲率楔塊。校驗可采用試塊法或底波法(I)試塊法試塊的材料、堆焊工藝、母材厚度以及堆焊層厚度均應與工件相同。校驗時，先使用深度范圍旋鈕和水平旋鈕把母材厚度這段聲稱移出示波屏。直探頭檢測時,利用04mm平底孔和底面回波來校正時基線,用平底孔校正探測靈敏度。超聲相控陣技術檢測時，則利用交界面處的橫孔(熔合線處)橫孔來校正儀器及掃查靈敏度。(2)底波法與試塊法相同，首先把母材厚度這段聲稱移出示波屏，然后利用母材與堆焊層的結合面和底面的反射波校正時基線，用底面(大平底)來校正探測靈敏度。碳鋼管不銹鋼堆焊層超聲探測方法比較及確認
為了保證探測的 有效性，把一段焊后短管刨開，做了一些對比試驗。一是母材側探傷與堆焊層側探傷的一致性，即堆焊層側探測到的缺陷從母材側是否能探出；二是對這兩種方法探測到的缺陷當量進行比較，探測結果如下。直探頭探測校驗采用試塊法，探測靈敏度為04mm-6dB。結果表明，從母材側和堆焊層側探傷結果基本一致，從當量上比較，母材側探出的缺陷當量比從堆焊層側探傷記過要大一點。因為，兩種探傷所用探頭形式不一樣。堆焊層側探傷屬于近表面探傷，采用的是雙晶直探頭，它有聚焦作用，而母材側探傷使用的是單晶直探頭，由于聲程較大，聲束擴散明顯，所以她們在探測區聲場分布面積是不相同的，雙晶探頭要比單晶探頭小，因而它們從人工反射體上接收到的回波強度也不一樣。缺陷較小時，雙晶探頭比較接近單直探頭平底孔的反射規律；缺陷較大時，反射回波差明顯要比單直探頭小。由于兩種探傷方法對探傷結果的一致性，因此，在碳鋼管不銹鋼堆焊層的超聲探傷中選用單直探頭從母材側進行檢測。斜探頭檢測縱波雙晶斜探頭-2. 5MHz Kl晶片尺寸為9*12mm。斜探頭的探測靈敏度采用0l.6mm*4Oram的橫孔。探測結果是從母材側和堆焊層側探傷均沒有發現缺陷。因為斜探頭主要是探測堆焊層下的再熱裂紋，而這類裂紋多出現在堆焊層下的母材中，一般成群出現，位于焊帶之間凹槽周圍IOmm的區域。裂紋方向垂直于表面且垂直于堆焊法向，裂紋長度< 10mm，深度為堆焊層下1-2. 5mm。從堆焊層側使用頻率2MHz，折射角70°的雙晶縱波斜探頭能有效的檢出此類裂紋。而隨著材料和焊接工藝的改進，這種裂紋已基本消除。由于管道無法采用從堆焊層側用縱波雙晶斜探頭進行檢測，為了確保堆焊層的質量，因此采用了相控陣檢測技術。結論I)母材側探傷適用于管道這種形狀簡單的工件。2)母材側探傷適用于直探頭對堆焊層檢測；而縱波斜探頭的適用性不明顯。3)母材與堆焊層結合面的反射信號會影響探測，這是因為母材和堆焊層的聲阻抗不同，在他們界面上會有反射信號，一般來說，反射信號比較小，但隨著母材厚度的增加，界面反射信號隨著增大。因此母材側探傷適用于壁厚較薄的工件。4)母材側探傷對缺陷定位的準確度沒有從堆焊層側探傷精準，但對于壁厚較薄的工件定位誤差不是很大。5)由于管道無法采用從堆焊層側用縱波雙晶斜探頭進行檢測，因此用ISONIC2010-UPA相控陣探傷儀，采用4MHZ-32探頭和0168和0219的曲率楔塊，對管道不銹鋼堆焊層進行了探測。
權利要求
1.一種堆焊鋼管母材側超聲探傷方法，其特征在于，包括管道母材側單直探頭檢測和管道母材側相控陣檢測，具體步驟如下 管道母材側單直探頭檢測采用單直探頭，利用平底孔和底面回波來校正時基線，用平底孔校正探測靈敏度，使人工平底孔的回波高達到80%;確認工件掃查靈敏度；通過單直探頭對工件進行掃查； 管道母材側相控陣檢測先選取相控陣探傷儀，選擇探頭及曲率楔塊；對相控陣探傷儀及探頭進行校準，并選用扇形掃描校驗試塊；采用相控陣檢測對工件進行掃查。
2.如權利要求I所述的一種堆焊鋼管母材側超聲探傷方法，其特征在于，所述管道母材側單直探頭檢測步驟中的工件掃查靈敏度為當人工平底孔的回波高達到80%時，增益為40dB，然后加6dB，作為工件掃查靈敏度。
3.如權利要求2所述的一種堆焊鋼管母材側超聲探傷方法，其特征在于，所述人工平底孔的回波的最高點范圍為(75-85)%。
4.如權利要求I所述的一種堆焊鋼管母材側超聲探傷方法，其特征在于，所述的單直探頭上的晶片尺寸為014-020國。
5.如權利要求I所述的一種堆焊鋼管母材側超聲探傷方法，其特征在于，所述楔塊的曲率與堆焊鋼管的曲率吻合。
6.如權利要求I所述的一種堆焊鋼管母材側超聲探傷方法，其特征在于，所述管道母材側相控陣檢測步驟中校驗試塊具體包括以下步驟先確認橫孔的最高回波，調到80%，然后探頭入射角度調到35° -70°，進入扇形掃描界面，進行探傷。
全文摘要
本發明公開了一種堆焊鋼管母材側超聲探傷方法，其特征在于，包括管道母材側單直探頭檢測和管道母材側相控陣檢測，具體步驟如下管道母材側單直探頭檢測采用單直探頭，利用平底孔和底面回波來校正時基線，用平底孔校正探測靈敏度，使人工平底孔的回波高達到80％；確認工件掃查靈敏度；通過單直探頭對工件進行掃查；管道母材側相控陣檢測先選取相控陣探傷儀，選擇探頭及曲率楔塊；對相控陣探傷儀及探頭進行校準，并選用扇形掃描校驗試塊；采用相控陣檢測對工件進行掃查。本發明具有探傷效率高、定位準、返修方便等特點。
文檔編號G01N29/04GK102967654SQ201210405988
公開日2013年3月13日 申請日期2012年10月22日 優先權日2012年10月22日
發明者劉年俊, 陳仲華, 張政, 羅偉松, 陳欣, 劉明龍, 王偉國 申請人:上海銳邁重工有限公司, 上海銳邁五金有限公司