抗甩擊鋼結構帶墊板焊縫超聲檢驗質量控制

張振超

【摘 ?要】抗甩擊鋼結構為蒸汽管道的穩固保護裝置，其焊接量大，焊材重量占構件自重的近4%。單個構件焊縫共計277.86m，主要為全熔透角焊縫，板厚較大，焊接時具有一定的技術難度。

【關鍵詞】抗甩擊鋼結構;帶墊板焊縫;超聲波檢驗

引言

核電站抗甩擊鋼結構裝置是核島與常規島廠房之間蒸汽管道的穩固保護裝置，該裝置用來防止管道受到內部流體沖擊時產生甩擊。抗甩擊鋼結構重量約190噸，材質為Q345C，厚度為40mm、60mm的鋼板焊接而成的箱體結構。主要由兩個相同的結構組成，每個結構又分為兩部分，即C3和C4以及C5和C6。C3與C4、C5與C6均采用高強螺栓連接成一個整體。

1 缺陷的信號特征

發現缺陷后，采用前后、左右、轉角和環繞等4種掃查方式來優化缺陷信號的波幅，以準確測量其大小、形狀和分布。

1.1 影響缺陷信號的參數

檢測過程中，缺陷信號幅度會受耦合劑類型、工件表面粗糙度與平整程度、聲學性質與缺陷自身特征等參數的影響。例如，耦合條件與工件表面狀態的變化也會引起6～20dB波幅的變化。因此，應按標準規定，在檢測前、檢測過程中與結束后都要進行參數校準，以保證檢測結果的有效性及準確性。其影響缺陷信號的主要參數見表1。

表1 ?影響缺陷信號的主要參數

探頭參數 缺陷參數 工件焊縫參數

工作頻率 ?0.5～15MHz 位置：深度與寬度方向 聲學性能：聲速與衰減

波束折射角：0°、45°、60°、70° 傾斜：垂直深度方向水平軸線方向 組織：奧氏體或鐵素體晶粒度與結晶方向

耦合介質：水、甘油與機油 形狀：缺陷形狀及性質

表面：光滑與粗糙 幾何形狀：縱縫或環縫，接管焊縫，T、K、Y節點，母材厚度等

1.2 典型缺陷信號的特征

在焊縫超聲檢測過程中，評定缺陷信號應注意以下幾點：

●應使波束方向與缺陷表面接近垂直，使缺陷波幅最大。粗糙的缺陷表面會引起聲波漫反射現象，導致缺陷信號加寬。

●精確地測定缺陷在焊縫中的位置，有益于確定缺陷的性質及區分幾何邊界反射或偽缺陷。了解焊接方法與焊接過程的穩定性有利于判定缺陷性質。

●在掃查過程和探頭轉動角度與環繞缺陷掃查時，觀察缺陷波的靜態波形（如波幅、波的形態與波的寬度等）、動態波形（如波的縱向與橫向包絡線形狀等）的變化特征，可作為判定缺陷性質的參考。

●焊接時焊量大，工件易產生變形，焊接應力增大，質量不穩定，易產生不同類型的缺陷。

●焊縫中存在不易檢出的光滑面缺陷，如邊界未熔合等。這類缺陷在深度方向上傾斜7°～15°時會使波幅下降6～20dB，如果再有0°～15°的軸向傾斜，波幅將降低6～50dB。45°折角的橫波來尋找缺陷上下端點的反射信號，才能發現該缺陷。平面形缺陷在水平與垂直方向傾斜時對波幅下降的影響見表2。

2.3、缺陷尺寸的測量

缺陷尺寸的精確度與其類型和形狀有很大關系，例如氣孔、夾渣、未熔合、未焊透與裂紋等缺陷的取向、表面狀態、端點形狀、分布范圍等參數都會影響測量精度。由于影響缺陷尺寸測量的因素較多，脈沖反射式測量誤差最多可達十幾毫米。

3 工程實體缺陷檢驗分析

在對抗甩擊帶墊板焊縫的超聲波檢驗中，發現多處位置位于根部未熔合、未焊透。

3.1、缺陷產生原因分析

在墊板組對、點焊過程中會產生焊點有缺陷、虛焊、墊板與母材未緊密接觸等現象，且在后續焊接中未對其進行處理，多數情況下形成未焊透、未熔合或者裂紋。

3.2、預防措施

●組對時將墊板與焊接板緊密貼合，避免間隙過大造成根部未熔或未焊透。

●在焊接之前，將坡口打磨，清除掉坡口上的洞口油污等雜物，防止形成未熔合。

●焊接時，應將之前點焊的焊點清除干凈。

3.3、檢測工藝過程分析

1.準備工作

因焊縫帶墊板側為不可接觸處，根據B級檢驗要求，應采用兩種或兩種以上角度探頭在焊縫的一側進行檢驗，在厚度為t的板側準備的檢測區域為2Kt+20mm。

2.檢驗過程

（1）整個檢驗過程中重點是針對該焊接接頭易產生未焊透、未熔合及裂紋的等危險性較大的缺陷，再由于在圖1中A、B、C、C′掃查區域使用直射波，若墊板熔合良好，則一次波會進入墊板（6mm）內，在儀器上會顯示2（T+6）mm或2（T+12）mm的輪廓反射波。因此，在實際檢測中根據計算在檢測面上畫出一次波掃查的區域，易于區分上述混淆的波形。

（2）在實際檢測過程中，探頭到達G點時無法前移，即存在盲區，如圖2，為達到100%的檢查范圍，最好采用短前沿探頭或者二次波檢測，以保證最佳檢測效果。

（3）丁字縫檢驗

丁字縫處易產生缺陷，特別是焊前強行組對，易產生裂紋。由于焊縫余高的阻擋，探頭中心聲束無法直接掃查到丁字縫處的裂紋，斜掃查或靠聲能較小的擴散聲束掃查時，反射波幅不高，容易判成點狀之類缺陷，造成嚴重漏檢，為了解決這個問題，可采取以下對策：

●對丁字接頭處回波，認真觀察，從嚴處理。當沒有其它手段證明它是可放過的缺陷 ?時，一般要返修處理。

●必要時，磨平丁字縫余高后再作超聲波檢測。

4 結束語

采用超聲波檢測的方法對抗甩擊鋼結構進行質量控制，具有快捷、準確定位和可靠等優點。在實際檢測評價中應綜合運用多范圍檢測，并結合施工等因素，對鋼結構質量進行分析評價，從而更準確判斷缺陷性質、位置。

參考文獻：

[1]鄭輝《超聲波檢測》 [M]中國勞動和社會保障出版社2008：262，200-201;

[2]《超聲波探傷》 電力工業出版社出版1980年11月;

[3]RCC-MC2000《超聲波檢驗》 RCC-M 2000版;

（作者單位：中國核工業華興建設有限公司）