齊曉冰

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院，河南　鄭州　450000）

奧氏體不銹鋼焊縫的超聲波檢測

齊曉冰

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院，河南鄭州450000）

隨著特種設(shè)備行業(yè)的日趨發(fā)展，材質(zhì)為奧氏體不銹鋼的壓力容器數(shù)量也直線上升。為了保證該類容器在制造過程中的質(zhì)量及其使用過程中的安全運行，該類設(shè)備對接接頭無損檢測方法尤為重要。本文針對特殊結(jié)構(gòu)的奧氏體不銹鋼焊接接頭，采用常規(guī)橫波斜探頭超聲波檢測進(jìn)行了試驗性的檢測，得出了比較滿意的檢測結(jié)果。

奧氏體不銹鋼；超聲波檢測；橫波斜探頭

在特種設(shè)備壓力容器生產(chǎn)過程中有許多奧氏體不銹鋼焊縫由于結(jié)構(gòu)原因不能做射線檢測，需要做超聲檢測。對于此類焊縫由于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)（NB/T47013-2015及老標(biāo)準(zhǔn)JB/T4730-2005）中要求進(jìn)行縱波斜探頭一次波檢測。但對于薄壁焊縫的檢測，采用縱波斜探頭時無法進(jìn)行二次波的檢查，漏檢的缺陷比例較大，為了解決這一技術(shù)問題，我們在實際工作中進(jìn)行了對比性試驗，即使用常規(guī)橫波斜探頭進(jìn)行探傷檢測，以便能對該類焊縫實現(xiàn)100％的超聲檢查。

1　奧氏體不銹鋼焊接概述

在新時代下，為了使一些設(shè)備能夠惡劣的環(huán)境中運行，需要不斷提高自身的性能。對于這方面，奧氏體不銹鋼厚板具有多樣化的優(yōu)點，能夠更好地滿足各方面的需求，比如，具有很好的抗腐蝕性，具有較高的屈服強(qiáng)度。同時，在設(shè)備運行過程中，焊接是其不可忽視的重要環(huán)節(jié)。就其焊接質(zhì)量來說，在一定程度上，它會直接影響設(shè)備自身的質(zhì)量，并影響它的安全性能。就奧氏體不銹鋼而言，由于多樣化的優(yōu)點，其焊縫質(zhì)量一直是國內(nèi)外關(guān)注的焦點問題。就其焊接質(zhì)量來說，其設(shè)計是否合理有著非常深遠(yuǎn)的影響，也需要采取必要的檢測措施，加以檢測，使其存在的問題能夠得到有效的解決，能夠更好地發(fā)揮奧氏體不銹鋼自身的作用，更好地應(yīng)用到不同領(lǐng)域中。和其它類型的不銹鋼相比，奧氏體不銹鋼具有很好的焊接性能。主要是因為在不同溫度下，奧氏體不銹鋼都不會發(fā)生任何變化，對氫脆卻不敏感。同時，在焊接狀態(tài)下，奧氏體不銹鋼具有較好的韌性以及塑造性。但在焊接過程中，也存在一系列的問題，比如，在焊接的時候，容易出現(xiàn)熱裂紋，對出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕。具體來說，主要體現(xiàn)在這幾個方面。首先，奧氏體不銹鋼材質(zhì)較厚，其對應(yīng)的焊接接頭具有較大的拘束度。通常情況下，在焊接之后，不銹鋼會產(chǎn)生比較的焊接殘余應(yīng)力。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過一系列相互作用，奧氏體不銹鋼的焊接處會產(chǎn)生焊接裂紋，嚴(yán)重影響焊接的效果，影響奧氏體不銹鋼自身的質(zhì)量。其次，主要是因為奧氏體不銹鋼自身具有的一些特點導(dǎo)致。主要是因為奧氏體不銹鋼的柱狀晶具有很強(qiáng)的方向性，很容易使其中的晶格聚焦，影響焊接工作，形成對應(yīng)的焊接裂紋。最后，在焊接中，需要對奧氏體不銹鋼的厚板進(jìn)行多層焊接。在這個過程中，碳化格會發(fā)生對應(yīng)的變化。在高溫狀況下，它會被吸出，產(chǎn)生對應(yīng)的熱裂紋。對于奧氏體不銹鋼存在的問題來說，需要從設(shè)備的實際情況出發(fā)，以對應(yīng)的焊接規(guī)范程序為基點，采取合理化的焊接工藝，提高焊接的質(zhì)量，有效解決存在的安全問題，不免設(shè)備經(jīng)常發(fā)生故障，延長設(shè)備的使用壽命，能夠更好地應(yīng)用到實際操作中，減少不必要的運營成本，提高設(shè)備運營的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)然，在解決奧氏體不銹鋼焊縫問題的過程中，需要采取適應(yīng)的檢測方法，比如，超聲波檢測。

2　試驗

在生產(chǎn)中的高壓繞管換熱器，由于設(shè)計的原因，管箱內(nèi)接管對接焊縫位于換熱器外殼的壁內(nèi)，無法進(jìn)行射線檢測，進(jìn)行超聲檢測時也只能進(jìn)行接管內(nèi)壁側(cè)的單面檢測，而此類焊縫承載的應(yīng)力較大，必須進(jìn)行100％的超聲波檢驗，以確保容器的安全運行。

試驗中我們采用橫波斜探頭探傷檢測。對接接管為φ326×12mm，材質(zhì)為奧氏體不銹鋼，坡口型式如圖1，焊縫表面磨平。根據(jù)工件的特點及檢測要求設(shè)計了對比試塊，如圖2、圖3。圖2為不銹鋼板制作，規(guī)格為200×50×30mm，試塊上打了 4個φ1×10mm的橫孔。圖3是使用工件相同的規(guī)格與焊接工藝制作的對比試塊，加工成為60mm寬，在焊縫邊緣加工了3個φ1×10mm的盲孔。圖2試塊是用來制定距離-波幅曲線和校準(zhǔn)儀器。圖3試塊用來測定耦合補償、焊縫晶粒度的差異引起的衰減補償和近表面檢測靈敏度。

在檢驗前進(jìn)行了工藝驗證。截取與產(chǎn)品相同規(guī)格的不銹鋼管，按產(chǎn)品相同的焊接工藝進(jìn)行施焊，內(nèi)埋藏有未焊透、夾渣等焊接缺陷，進(jìn)行超聲波縱、橫波的對比檢驗，并將橫波的檢測結(jié)果進(jìn)行了解剖實驗，以驗證檢測結(jié)果的可靠性。經(jīng)過一系列的技術(shù)準(zhǔn)備，制定了滿足檢驗要求的焊縫超聲波探傷專用工藝。

圖1

圖2

圖3

根據(jù)試驗結(jié)果，將評定線靈敏度定為φ1×10-10dB，判廢線靈敏度定為φ1×10-2dB，可滿足檢測要求。探頭使用6×6mm小晶體橫波斜探頭、8×12mm（F=40mm）聚焦橫波斜探頭，儀器選用友聯(lián)的520B型數(shù)字超聲儀。經(jīng)過測量，耦合補償3 dB，焊縫晶粒度引起的衰減補償為2 dB。掃查方向如圖1所示。在檢測過程中，可用聚焦斜探頭對橫波探頭顯示的缺陷部位進(jìn)行復(fù)驗。經(jīng)過實際對比檢測，所有顯示的超標(biāo)缺陷均能在通過橫波探頭顯示出來發(fā)現(xiàn)，滿足了檢測的要求，達(dá)到了檢測的目的。

我們增加檢測了幾個同類型的工件，經(jīng)檢測，發(fā)現(xiàn)較薄的（δ≤16mm）奧氏體工件使用橫波超聲波探傷完全滿足檢測要求，避免了縱波斜探頭的不能進(jìn)行二次波探傷的弊端；和普通碳鋼同類型的工件進(jìn)行檢測比較，發(fā)現(xiàn)二者波形相差不大，薄壁奧氏體不銹鋼焊縫的晶粒度對聲場的影響不是太明顯，主聲束未發(fā)現(xiàn)明顯的畸變；薄壁焊縫的寬度不大，焊縫晶粒度引起的衰減量也較小，試驗表明，用CSK-ⅢA試塊調(diào)試儀器后檢測的結(jié)果也能滿足檢測要求。

3　總結(jié)

特種設(shè)備監(jiān)檢及定期檢驗中采用常規(guī)超聲波橫波斜探頭檢測應(yīng)用非常成熟，但在奧氏體不銹鋼焊接接頭檢測中卻應(yīng)用極少。尤其是在各標(biāo)準(zhǔn)沒有明確其使用方法的情況下，做為一名無損檢測人員，只有結(jié)合實際檢測過程中各方面的情況，細(xì)致分析，才能做出科學(xué)合理的評定。只有通過實踐對比試驗對該類焊接接頭進(jìn)行檢測，才能對該材料中所允許的缺陷進(jìn)行有效控制，才能對特種設(shè)備的安全性能進(jìn)行更合理、更全面、更有效的評價。希望該技術(shù)能在奧氏體不銹鋼超聲波技術(shù)中廣泛應(yīng)用。

［1］壓力容器定期檢驗規(guī)則TSG R7001［S］.

［2］承壓設(shè)備無損檢測 NB/T47013.3-20151［S］.

齊曉冰（1977.11-），女，本科，工程師，主要從事特種設(shè)備檢驗。

TG441.7

A

1003-5168（2015）-12-0018-1