塔設(shè)備人孔接管與筒體插入式角接接頭常規(guī)超聲檢測

游芹

（四川佳誠油氣管道質(zhì)量檢測有限公司，四川 成都 610213）

0 引言

承壓設(shè)備接管與筒體插入式角接接頭在筒體上加工坡口，接頭形式屬于角接接頭，焊縫形式屬于對接焊縫。按NB/T 47013.3-2015標(biāo)準《承壓設(shè)備無損檢測 第3部分：超聲檢測》[1]6.3條分類，屬于Ⅰ型焊接接頭，適用于筒體直徑大于等于500mm且內(nèi)外徑之比大于等于70%，接管公稱直徑大于等于80mm的工件，檢測技術(shù)等級按NB/T 47013.3-2015標(biāo)準6.3.2條分為A、B、C三個等級，一般執(zhí)行B級檢測技術(shù)。人孔接管由于直徑較大，應(yīng)執(zhí)行NB/T 47013.3-2015標(biāo)準附錄L和附錄N的規(guī)定。

一塔設(shè)備人孔接管角接接頭筒體規(guī)格為Di3000×96，接管規(guī)格為φ813×168，坡口形式為K型，筒體內(nèi)側(cè)焊縫寬度30mm，筒體外側(cè)焊縫寬度70mm。本文給出塔設(shè)備人孔接管與筒體插入式角接接頭常規(guī)超聲檢測工藝要點，分析其可能存在的檢測盲區(qū)，并針對上述具體工件解析參數(shù)選擇原則和盲區(qū)范圍[1]。

1 檢測人員

按照NB/T 47013.1-2015標(biāo)準《承壓設(shè)備無損檢測第1部分：通用要求》[2]，超聲檢測人員應(yīng)持有特種設(shè)備無損檢測人員超聲檢測Ⅱ級及Ⅱ級以上資格，具備Ⅱ級持證后三年以上工作經(jīng)歷，未經(jīng)矯正或經(jīng)矯正的近距視力和遠距視力應(yīng)不低于4.8。

2 檢測技術(shù)等級

按相關(guān)技術(shù)規(guī)范和NB/T 47013.3-2015標(biāo)準6.3.2條規(guī)定，采用B級檢測技術(shù)。

3 檢測設(shè)備

使用A型脈沖反射式數(shù)字式超聲波探傷儀。儀器可依據(jù)探頭在試塊上實測的數(shù)據(jù)自動繪制距離-波幅曲線，可存儲一定數(shù)量的靜態(tài)圖像。

4 耦合劑

從透聲性、粘滯性、流動性、使用方便性考慮，選用TM-100醫(yī)用超聲耦合劑。調(diào)試儀器與現(xiàn)場檢測使用同一種耦合劑。

5 試塊

CSK-ⅠA標(biāo)準試塊用于測定探傷儀和探頭系統(tǒng)性能，調(diào)節(jié)和校準儀器，調(diào)節(jié)儀器時基線，測定探頭前沿和K值。CSK-ⅡA和CSK-ⅣA對比試塊用于測定探頭K值和制作距離-波幅曲線。不同工件厚度使用的試塊規(guī)格見表1。

表1 不同工件厚度選用的試塊規(guī)格

6 探頭

B級檢測技術(shù)需要兩個不同K值橫波斜探頭和一個縱波直探頭。考慮到接管內(nèi)表面有一定幅度，為利于耦合，宜選用直徑較小的直探頭。針對該工件，探頭規(guī)格如下：2.5PK1 13×13；2.5PK1.5 13×13；2.5MHzΦ14直探頭。兩個不同K值探頭折射角相差11.3°。

7 檢測面

確定三個檢測面，筒體外表面A面、筒體內(nèi)表面B面、接管內(nèi)表面C面。檢測面示意圖見圖1，不同檢測面使用的探頭數(shù)量及類型見表2。

圖1 檢測面示意圖

表2 不同檢測面使用的探頭類型、規(guī)格及數(shù)量

8 檢測區(qū)域

檢測區(qū)的寬度應(yīng)是焊縫本身再加上焊縫熔合線外10mm。

9 掃查方式

不同檢測面不同探頭位置示意見圖2。

圖2 不同掃查位置示意圖

筒體外表面（A面）位置a使用2.5PK1 13×13和2.5PK1.5 13×13采用直射波和一次反射波掃查。探頭前后移動最小距離按式（1）計算。

式中：S1代表探頭前后移動最小距離，mm；T1代表筒體壁厚，mm；K代表斜探頭折射角正切值。

筒體外表面（A面）位置x、位置y使用2.5PK1 13×13和2.5PK1.5 13×13采用直射波和一次反射波作45°斜向掃查。聲束方向與順時針方向夾角45°掃查一次（x位置），聲束方向與逆時針方向夾角45°掃查一次（y位置）。探頭沿45°方向前后最小移動距離按式（2）計算。

式中：S2代表探頭前后移動最小距離，mm；T1代表筒體壁厚，mm；K代表斜探頭折射角正切值。

筒體內(nèi)表面（B面）位置b使用2.5PK1 13×13和2.5PK1.5 13×13采用直射波和一次反射波掃查。探頭前后移動最小距離按式（1）計算。

筒體內(nèi)表面（B面）位置w、位置z使用2.5PK1 13×13和2.5PK1.5 13×13采用直射波和一次反射波作45°斜向掃查。聲束方向與順時針方向夾角45°掃查一次（w位置），聲束方向與逆時針方向夾角45°掃查一次（z位置）。探頭沿45°方向前后最小移動距離按式（2）計算。

接管內(nèi)壁（C面）位置d位置e使用2.5PK1 13×13采用直射波掃查。探頭前后移動最小距離按式（3）計算。

式中：S3代表探頭前后移動最小距離，mm；T2代表接管壁厚，mm；k代表焊縫最大寬度，mm；K代表斜探頭折射角正切值。

接管內(nèi)壁使用2.5MHz Φ14直探頭采用縱波掃查。探頭上下移動最小距離不小于筒體壁厚。

10 探頭移動區(qū)打磨寬度

橫波斜探頭檢測，探頭置于筒體外側(cè)（A面）和筒體內(nèi)側(cè)（B面）時，工件厚度即筒體厚度，探頭移動區(qū)寬度按1.25P計算。P值由式（4）確定。

式中：P代表探頭移動區(qū)，mm；T代表壁厚，mm；K代表斜探頭折射角正切值。

探頭置于接管內(nèi)側(cè)（C面）時，超聲聲束先經(jīng)過工件再進入焊縫，由于檢測對象是焊縫，工件厚度為焊縫寬度加接管厚度，探頭移動區(qū)寬度按0.75P計算。

探頭置于A面、B面，筒體厚度為96mm，取最大K值1.5，按1.25P計算值為360mm。探頭置于C面，工件厚度為焊縫寬度70mm加接管厚度168mm，即工件厚度為238mm，K值為1，按0.75P計算值為357mm。考慮還要檢測熱影響區(qū)，以及探頭自身尺寸，計算值向上圓整后的探頭移動區(qū)寬度見表3。

表3 不同檢測面探頭移動區(qū)寬度

11 距離-波幅曲線靈敏度選擇

斜探頭或直探頭檢測的評定線、定量線、判廢線靈敏度見表4。檢測和評定橫向缺陷時，應(yīng)將各線靈敏度提高6dB。

表4 距離-波幅曲線的靈敏度

12 檢測盲區(qū)

當(dāng)探頭置于位置d，圖3，超聲波從n點位置進入焊縫，與焊縫熔合線相交于P點，聲束可以掃查到np以下部分，圖中陰影部分不能被掃查到。當(dāng)斜探頭置于位置e極端位置時，圖4，超聲波從m點進入焊縫，與焊縫熔合線相交于o點，聲束可以掃查到mo以上部分。圖中陰影部分不能被掃查到。e位置不能掃查的深度值按式（5）計算。

式中：H代表聲束不能掃查深度，mm；T2代表接管壁厚，mm；K代表斜探頭折射角正切值。

圖3 d位置盲區(qū)示意圖

圖4 e位置盲區(qū)示意圖

當(dāng)KT2≥T1時，聲束不能掃查到焊縫，則位置e的檢測不能實施。人孔接管厚度為168mm，探頭K值為1，KT2=168mm，大于筒體厚度96mm，不能實施檢測，如圖5。

圖5 厚度96mm筒體、厚度168mm接管K1探頭e位置盲區(qū)示意圖

13 校準與復(fù)核

儀器、探頭、儀器和探頭系統(tǒng)的校準復(fù)核及時機詳見表5。

表5 儀器、探頭、儀器和探頭系統(tǒng)的校準與復(fù)核

14 小結(jié)

按標(biāo)準規(guī)定，應(yīng)從三個檢測面，使用兩種K值橫波斜探頭、一種縱波直探頭，采用15種掃查方式進行檢測。直探頭尺寸選擇及斜探頭楔塊形狀應(yīng)考慮曲面的耦合狀況，兩種K值探頭角度相差應(yīng)大于10°。

由于結(jié)構(gòu)尺寸原因，位置d和位置e都存在檢測盲區(qū)。在筒體內(nèi)壁檢測時，由于檢測對象為焊縫，工件厚度應(yīng)按接管厚度加焊縫寬度計算。C面橫波斜射檢測時，用于計算的工件厚度大于B級技術(shù)條件的厚度范圍，實際檢測時可按C級檢測技術(shù)條件選擇對比試塊和靈敏度。探頭數(shù)量仍按B級技術(shù)要求[2]。