在役液化石油氣球罐的焊縫超聲波檢測

黃立好

(溫州市特種設備檢測中心,溫州 325028)

某石化基地一5 000 m3丁烷球罐,母材厚度為33.8 mm,材質為16M nR,焊接坡口為X 型。在開罐檢驗中,要求對其對接焊縫進行100%超聲檢測附加100%磁粉檢測, 執行JB/T 4730—2005 標準[1],技術等級為B 級,合格級別Ⅰ級。在檢測過程中發現了十多處表面開口裂紋(圖1),筆者選擇其中的三處缺陷進行了比較分析。

圖1 球罐在役檢測發現的表面開口裂紋

1 超聲檢測設備和靈敏度調節

選用數字式A 型脈沖反射式超聲波探傷儀HS610e;探頭選用2.5P13 ×13K2;試塊為CSK-ⅠA和CSK-ⅢA。檢測面為單面雙側,采用一次反射法檢測,探頭移動區應≥1.25P(P=2K T,式中T為母材厚度),確保焊縫兩側169 mm 范圍內拋丸光潔。

通過探頭在CSK-ⅢA 試塊上的φ1 mm ×6 mm短橫孔測定,可以繪制出DAC 曲線,根據JB/T 4730—2005 標準,評定線(E)、定量線(S)和判廢線(R)的靈敏度分別為φ1 mm ×6 mm -9 dB,φ1 mm ×6 mm-3 dB 和φ1 mm ×6 mm +5 dB。表面補償一般為4 dB。距離-波幅曲線形成時,儀器顯示的增益讀數為59.6 dB。因評定線為φ1 mm×6 mm -9 dB,為保證靈敏度,增益9 dB,此時儀器屏幕上E,S 和R 三線應同時提高。

2 焊縫缺陷的發現和深度的確定

經檢測,在球罐的赤道帶上發現了十多處裂紋缺陷。其中赤道帶第一～三處的裂紋波形比較典型(圖2)。

由圖2(a)可知, 所檢出的缺陷深度d1=60.8 mm ,波高為S+2.9 dB,處于Ⅱ區。該缺陷的實際深度為2T-d1=6.8 mm 。由圖2(b)可知,此缺陷的深度d2=61.9 mm ,波高為S-3.7 dB,處于Ⅰ區。該缺陷的實際深度為2T-d2 =5.7 mm。由圖2(c)可知,此缺陷的深度d3=62.7 mm,波高為S-11.7 dB,處于評定線(S -6 dB)以下。該缺陷的實際深度為2T-d2=4.9 mm。

圖2 球罐赤道帶的典型裂紋波形

3 焊縫缺陷的分析

以上三處的缺陷經表面打磨,可清晰目測,判斷為表面開口型裂紋。經返修打磨,徹底根除裂紋(由磁粉探傷驗證)后,用焊縫檢測尺測量其深度,與超聲儀顯示屏上顯示的深度數值全部吻合。這說明此類缺陷可采用端部最大回波法測定缺陷自身高度。JB/T 4730.3—2005 標準要求:①端部最大回波法測定應采用直射波法,如確有困難也可用一次反射回波法。 ②靈敏度應根據需要確定,但應使噪聲回波高度不超過顯示屏滿屏高的20%。 ③原則上應選K1,2.5～5 M Hz 探頭為宜。以上三個缺陷全部是被一次反射回波發現,圖中顯示的噪聲回波高度遠低于顯示屏滿屏高的20%;采用K2 和頻率為

2.5 M Hz的探頭,效果也頗佳。

第一處缺陷位于Ⅱ區,第二處缺陷位于Ⅰ區,第三處缺陷位于評定線以下;這三處缺陷的性質雖相同,但隨深度變淺,它的波高越來越小。根據JB/T 4730.3—2005 焊接接頭質量分級:①對所有反射波幅位于Ⅱ區或Ⅱ區以上的缺陷,均應對缺陷位置、缺陷最大反射波幅和缺陷指示長度等進行測定。②越過評定線的信號應注意其是否具有裂紋等危害性缺陷特征,如有懷疑時,應采取改變探頭K值、觀察缺陷動態波型并結合焊接工藝等進行綜合分析。由于第三處缺陷波高為S-11.7 dB,沒有超過評定線(S-6 dB),在一般情況下,極容易造成漏檢。

4 小結

(1)在鍋爐、壓力定期檢驗中,由于應力腐蝕等因素存在,經常在焊縫上出現表面裂紋,可用端部最大回波法測定開口裂紋缺陷自身高度。這為設備消除安全隱患, 為設備安全定級, 提供確實可靠的數據。

(2)文中球罐赤道帶的三處缺陷波圖,噪聲回波高度遠低于顯示屏滿屏高20%,可適增加增益,以提高掃查靈敏度,提高那些波高較低而危害性甚大的裂紋類面狀缺陷的檢出率。

(3)對一些重要設備、結構、特殊材料和特殊焊接工藝制作的對接焊接接頭進行100%超聲波檢測時,最好再配合做表面檢測,以防表面及近表面的缺陷漏檢。

[1] JB/T 4730.3—2005 承壓設備無損檢測 第3 部分:超聲檢測[S] .