承壓設(shè)備小徑管焊接接頭無損檢測

鄭小騰，歐陽星峰，戚道華

（紹興市特種設(shè)備檢測院，浙江 紹興 312071）

小徑管廣泛應(yīng)用于鍋爐、壓力容器、壓力管道等承壓類特種設(shè)備，尤其在熱電鍋爐和工業(yè)壓力管道中占有相當(dāng)比重。在使用中，承壓設(shè)備小徑管常用于高溫、高壓、腐蝕等惡劣工況，運行中極可能出現(xiàn)裂紋等破壞性缺陷，因此，在承壓設(shè)備定期檢驗中，加強(qiáng)對小徑管焊接接頭無損檢測尤為重要。

1 常見小徑管焊接接頭無損檢測方法及特點

目前承壓設(shè)備小徑管焊接接頭無損檢測方法主要有磁粉檢測、滲透檢測、常規(guī)射線檢測和常規(guī)超聲檢測等。磁粉檢測一般用于表面或近表面檢測，滲透檢測只能檢測表面缺陷，且兩種檢測方法對管子表面要求較高，常需要打磨。但因為小徑管一般壁厚較薄，打磨深度不能太大，從而容易發(fā)生漏檢。常規(guī)射線檢測對氣孔、夾渣等體積型檢出率較高，但缺陷深度確定不夠準(zhǔn)確，且防護(hù)要求要，成本較大，有時受位置影響無法實施射線探傷。

常規(guī)超聲檢測用于小徑管焊接接頭，也存在諸多困難：（1）曲率影響，聲波在管子內(nèi)外壁會發(fā)生擴(kuò)散聚焦，從而使聲場發(fā)生畸變，常規(guī)橫波斜探頭與管材接觸面小、耦合不良，波束嚴(yán)重擴(kuò)散、靈敏度低。（2）壁厚影響，聲波在傳播過程中會發(fā)生波形轉(zhuǎn)換，反射、折射現(xiàn)象復(fù)雜，各種回波難以區(qū)分。（3）操作人員影響，常規(guī)超聲對操作人員要求很高，檢測結(jié)果受人員水平高低影響較大。因此，常規(guī)超聲檢測也不適宜于小徑管焊接接頭無損檢測。

近幾年，由于計算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展，數(shù)字射線檢測（DR）和相控陣超聲檢測（PAUT）都取得了較大進(jìn)步，也在特種設(shè)備檢驗檢測領(lǐng)域得到了較多應(yīng)用。

2 數(shù)字射線檢測技術(shù)

數(shù)字射線檢測是利用數(shù)字成像器件和計算機(jī)技術(shù)實現(xiàn)射線檢測，其系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

數(shù)字射線檢測透照原理與常規(guī)膠片照相檢測相同，其對比度影響因素符合公式：ΔD＝0.434GμΔT/(1＋n)。

式中，ΔD為底片黑度差；G為膠片平均梯度；ΔT為工件厚度差；n為散射比；μ為材料射線衰減系數(shù)。因此，可以在保證穿透工件的基礎(chǔ)上，通過提高G、降低管電壓(與μ成反比)、減小n等提高圖像對比度，從而提高缺陷檢測能力。

圖1 數(shù)字射線成像系統(tǒng)組成示意圖

與常規(guī)射線相比，數(shù)字射線主要有以下優(yōu)點：（1）可利用計算機(jī)控制實時成像，及時獲得檢測結(jié)果，提高檢測效率。（2）成像所需射線劑量減少，成像時間縮短，輻射影響減小。（3）數(shù)字探測器代替膠片獲得數(shù)字圖像，大大提高圖像的對比度、清晰度和寬容度。（4）檢測結(jié)果電子化，利用保存、分析等。

3 相控陣超聲檢測

相控陣超聲檢測是利用計算機(jī)控制探頭中多個獨立的壓電晶片，按一定延遲時間激發(fā)和接收，從而實現(xiàn)聲束聚焦、偏轉(zhuǎn)、位移等，探頭聲波如圖2所示。

圖2 相控陣超聲檢測探頭聲波示意圖

相控陣超聲在檢測過程中，探頭不用前后移動就能同時利用縱波或橫波及其他波形進(jìn)行缺陷檢測，對具有方向性的缺陷檢測非常有利。與常規(guī)超聲檢測相比，相控陣超聲主要有以下優(yōu)點：（1）通過獲得合成波束，實現(xiàn)動態(tài)聚焦，檢測靈敏度、信噪比和分辨率大大提高。（2）檢測結(jié)果信息量大，可以確定缺陷在焊縫的空間位置，還可以通過模擬焊縫的實際結(jié)構(gòu)尺寸的方式，測量其埋藏深度和自身高度。（3）掃查范圍大、角度可變，有利于檢測復(fù)雜構(gòu)件及難以接近的部位。

4 結(jié)語

近年，數(shù)字射線檢測和相控陣超聲檢測都在特種設(shè)備行業(yè)取得了較快發(fā)展，目前，數(shù)字射線檢測標(biāo)準(zhǔn)已納入NB/T47013標(biāo)準(zhǔn)，相控陣檢測（NB/T47013.15）已處于征求意見階段。從目前應(yīng)用看，兩種新技術(shù)對承壓設(shè)備小徑管焊接接頭質(zhì)量控制具有十分重要意義，在特種設(shè)備檢驗檢測中應(yīng)用前景廣闊。