金属结构焊缝无损检测（通用7篇）
金属结构焊缝无损检测 篇1
摘要：分析了无损检测方法在钢结构焊缝中的应用现状, 并探析了几种常见无损检测方法在钢结构焊缝中的应用, 以供参考。
关键词：钢结构焊缝,无损检测,曲率半径,渗透探伤
无损检测方法是一项新兴的综合性技术, 通过应用化学、物理现象, 并借助先进的器材和设备等, 可对钢结构焊缝进行有效的测试和检测, 以保证钢结构的可靠性、安全性、致密性、连续性和完整性。
1 无损检测方法的应用现状
钢结构的焊接连接是一种最常见的连接方式, 根据母材和焊缝的连接位置可将焊缝分为角焊缝和对接焊缝。其中, 角焊缝分为斜角焊缝和直角焊缝;对接焊缝分为部分焊透焊缝和完全焊透焊缝。根据《钢结构设计规范》 (GB 50017—2003) , 焊缝应该根据应力状况、工作环境、焊缝形式、荷载特性和结构的重要性等, 将焊缝的质量划分为不同等级。对于不同质量等级的焊缝, 应根据相应的钢结构工程施工质量验收标准验收, 并分别对钢结构焊缝进行内部质量检测和表观检测。内部质量检测是指根据相关的设计要求, 采用超声波探伤技术检测焊缝内部是否存在缺陷。如果超声波探伤无法准确判断焊缝内部是否存在缺陷, 则应采用射线探伤技术。上述无损检测的探伤方法和内部缺陷分级均符合国家现行标准中的相关要求, 比如《钢熔化焊对接接头射线照相与质量分级的规定》 (GB 3323) 和《钢焊缝手工超声波探伤结果分级法》 (GB 11345) 等。此外, 对于厚度>8 mm的板材和曲率半径相对较小的管材, 常采用超声波探伤;对于厚度在8 mm以下的板材和曲率半径相对较大的管材, 常采用渗透探伤或磁粉探伤。
2 无损检测在钢结构焊缝中的应用
2.1 射线探伤检测的应用
射线探伤无损检测方法的工作原理为:利用γ射线或Χ射线穿透物体, 并根据射线在穿透检测物体各个部分时的衰减强度, 探测物体内部是否存在缺陷。采用射线探伤无损检测能根据底片上出现缺陷的形状、大小和数量等, 判断焊缝是否存在质量问题, 还可分类和定级焊缝质量, 并将其作为产品验收的质量标准。这种无损检测方法通常适用于对密闭性能要求相对较高的钢结构产品中, 比如大型船身、压力容器和锅炉等, 通常都采用射线探伤检测焊缝质量。根据缺陷显示方法具有的差异性, 可将射线探伤方法分为工业电视监察法、电离法、荧光屏观察法和照相观察法等。通过采用射线探伤检测, 能准确判断钢结构缺陷的形状, 具有非常高的可靠性。射线探伤检测的缺点为成本较高、探测时间较长, 且射线对人体有一定的危害, 在使用的过程中应采取相应的防护措施。
2.2 超声波探伤无损检测的应用
超声波探伤无损检测方法的工作原理为:利用超声波穿透钢结构, 并从一个截面穿透到另一个截面, 在截面的边缘发生反射, 以此检测钢结构内部是否存在问题。同时, 超声波检测到零件底面存在缺陷时, 能在荧光屏上形成相应的脉冲波形, 通过观察脉冲波形可准确判断缺陷的位置、形状和数量等。超声波探伤无损检测方法具有成本低、探测速度快、操作简单、灵敏度高和对人体无害等特点, 这使其被广泛应用于钢结构焊缝以及其他领域中。但采用超声波探伤无损检测方法时, 缺陷的定性、定量评定工作需要检测人员具有非常熟练的技术和丰富的经验。因此, 采用该方法对检测人员的要求相对较高。
2.3 渗透探伤无损检测的应用
渗透探伤无损检测方法的工作原理为:利用荧光染料和有色染料具有的渗透性强的物理特性显示缺陷痕迹。因此, 这种无损检测方法也被称为“荧光探伤”或“着色探伤”。渗透探伤无损检测不仅能对钢结构焊缝进行检测, 还能探测合金材料、有色金属、耐候钢和不锈钢等材料的缺陷。渗透探伤无损检测方法具有对人体无害、成本低、探测速度快、操作简单和灵敏度高等特点。但这种无损探测方法只能发现非磁性和磁性工件表面或近表面中的缺陷, 且只能定量缺陷, 无法断定缺陷的性质和位置。
2.4 磁粉探伤无损检测的应用
磁粉探伤无损检测方法的工作原理为:利用钢铁等具有磁性, 对钢结构工件进行磁化, 钢结构内部会产生相对较强的磁感应, 磁力线的密度将增加至原来的几百或几千倍。如果结构中存在缺陷, 则磁力线也会发生相应的变化。此时, 可根据缺陷部分的漏磁场具有的吸收磁粉的特点, 判断钢结构是否存在缺陷以及缺陷的形状。这种无损检测方法具有灵敏度高、成本低等特点, 但无法对钢结构内部进行检测, 同时, 会受到材料尺寸、形状的影响, 导致在实践应用中具有一定的局限性。
3 结束语
综上所述, 建筑钢结构具有工程化程度高、强度高和经济效益高等优点, 被广泛应用于电力、海洋工程、船舶、航天和建筑钢结构等领域中, 并创造了非常大的社会效益和经济效益。因此, 为了保证钢结构在实践中的应用效果, 需要采用单种或多种无损检测方法对钢结构焊缝进行检测, 以保证钢结构建筑的质量和安全。
参考文献
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[3]盛陈飞.钢结构焊缝无损检测方法的应用研究[J].科技资讯, 2008 (1) :7.
金属结构焊缝无损检测 篇2
焊缝超声检测技术是在土木行业不断发展的基础上发展起来的, 焊缝超声检测技术是我国技术水平上升的体现, 同时也为我国的经济发展带来了一定的效益。焊缝超声检测设备具有操作简单、便于携带等优点, 并且自动化程度也在不断提高, 使其在产品质量的检测中发挥了巨大的作用, 并得到了人们的认可, 在钢结构桥梁焊缝检测中也得到了广泛的运用。
1 桥梁钢结构的缺陷
钢结构是一种承重结构体系, 具有抗震性能优、强度高、韧性好、造型美观、经济效益显著以及工业装配化程度高等优点, 受到了广大结构工程师和建筑师的喜爱, 在各种各样的建筑中都得到了广泛的运用, 尤其在桥梁以及高层建筑中更是得到了人们的高度认可。在现代的桥梁钢结构建筑中, 钢结构的连接方式是通过焊接来实现的, 而桥梁的长度越大, 焊缝的长度就越长, 在后期的使用中也就越容易出现问题。
在桥梁的钢结构建筑中, 为了提高钢结构根部区域的截面的抗剪承载能力, 所以在设计施工的时候会增设腹板下弯钢束, 而下弯钢束在拉伸的时候, 沿钢束方向的纵向就容易出现裂缝。另外, 在长期的使用中, 由于桥梁钢结构混凝土承受的拉应力超过混凝土能够承受的拉应力的时候就会出现受力裂缝。除此之外, 混凝土在后期的使用中由于温度变化、收缩以及施工措施不当等也会产生裂缝。一些桥梁在拆模后, 桥梁的腹板上容易出现蜂窝、空洞以及钢筋外露等现象[1]。
2 钢结构探伤技术的原理
超声波在介质中具有自身传播的特点。超声波探伤设备的使用是利用自身超声波传播的特点, 将超声波探伤设备产生的超声波在被检测的材料中传播, 如果被检测的材料中存在裂缝等缺陷的话, 超声波探伤设备产生的超声波就会有一部分被反射回来, 此时通过放大设备的处理作用, 就可以在示波屏上显示出来, 通过显示出来的不同形状的波纹就可以判定这些缺陷的类型。超声波探伤技术具有很强的适应性, 可以在各种各样的钢结构中使用, 在混凝土等复合材料中也可以进行内部检测。超声波探伤技术具有操作简单、准确率高以及成本较低等特点, 基本可以对钢结构等中存在的缺陷准确定位, 但同时对检验员的经验也有很大的依赖性, 存在着一定的主观性。对于钢结构内部缺陷的检测可以使用平探头纵波来进行探伤, 在这个过程中应该保证超声波的传播方向和钢材的平面垂直, 在开启超声波装备之后, 超声波在钢结构的缺陷以及上下表面都会有超声波反射回来, 成为伤脉冲、始脉冲和底脉冲, 如果示波器上显示有伤脉冲就表明在钢结构的内部存在缺陷, 否则就没有缺陷[2]。
3 钢结构桥梁焊缝超声检测技术应用
3.1 在钢结构焊接裂缝中的运用
对于钢结构中焊缝裂缝的检测是采用斜探头横波探伤装置来检测的, 超声波波速斜向射入, 通过观察反射回来的声波和声波往返的时间来判断是否存在伤脉冲, 同样观察有无伤脉冲来判断钢结构是否存在焊缝, 如果桥梁钢结构中存在焊接裂缝, 可以根据探头在试件上的位置和伤脉冲与始脉冲和底脉冲之间距离的关系来确定焊接裂缝缺陷的大小和位置。在焊接裂缝检测探伤中, 首先扫查检测处, 检测钢结构的焊接处有没有横向或者纵向的裂缝缺陷, 然后使用斜平行和平行扫查来对焊缝区可能存在的斜向或者斜横向是否存在缺陷, 然后进行精探, 方法和初探一样, 但是探伤的速度要更慢[2]。如果在初探中发现焊缝, 可以通过精探来确定焊缝的大小、位置和类型。最后是复探, 就是对前两次的检测结果进行复核。
3.2 在钢结构未熔合问题中的运用
对于钢结构中未熔合的问题, 片状的缺陷与裂纹缺陷比较类似, 波形比较明显, 回波高峰较大, 并且波幅也比较宽, 有的时候还会出现多峰的现象, 当探头在水平方向水平移动的时候, 显示屏上会出现稳定的波形, 转动探头的时候, 波峰会出现上下的错动。对于未熔合缺陷, 有的时候只能从一侧检测到, 有的时候又可以从两侧探测到, 但是从两侧探测到的时候反射的波幅是不一样的。
3.3在钢结构未焊透问题中的运用
钢结构出现未焊透的缺陷会表现出非常大的破坏力, 所以在利用超声波探伤技术探伤的时候, 反射率较高, 产生的波幅也较高, 这个时候通过平移探头会显示出比较稳定的波形, 在焊缝的两侧进行探伤时可以得到大致相同的反射波幅。如果焊缝出现未焊透的问题, 接头的机械性也会因此受到影响, 在未焊透的接口处的缺口或者端部就会形成应力的集中点, 这是一种比较大的危害, 钢结构在开始使用后就会出现裂纹[4]。为了避免这种情况, 在焊接时, 就应该合理选择焊接工艺, 同时选择合理的装配间隙、坡口形式等, 尽量避免未焊透问题的出现。
3.4在钢结构气孔问题中的运用
如果钢结构中存在气孔, 那么气孔的回波就会比较低, 从气孔的不同方向检测产生的波形大致是一样的, 但是波形会随着探头的移动而消失。在检测显示屏上, 当显示出一簇反射波的时候就说明在这个检测的部位存在密集的气孔, 同时不同大小或者数量的气孔都会影响波形的高度, 如果移动探头反射波就会彼此起落。钢结构出现气孔主要是因为焊条药皮的脱落以及焊芯的腐蚀等, 另外, 焊条药皮的变质以及焊丝在使用之后没有除锈都会引起气孔问题, 为桥梁钢结构造成巨大的危害[5]。除了焊接材料的问题之外, 焊接方式不恰当也会引起气孔的发生。例如, 焊接时选择的焊接电流不合适、电弧电压选择不当以及焊接速度控制不好都会引起气孔问题。所以, 在焊接时, 必须选择优质的材料, 并且控制好焊接的电流、电压和焊接速度。
提篮拱属于拱桥的一种, 本次研究以跨径为42m+200m+42m的中承式提篮拱桥为例, 本桥的钢结构组成为4根1.2m直径的钢管拱、钢纵梁、系杆和H撑、钢横梁等, 用超声检测技术进行缺陷检测。在实际检测中, 使用脉冲式超声波探伤仪, 材料存在缺陷材料的均匀性就会改变。在这次检测大跨度提篮拱桥的过程中, 采用焊缝超声检测技术采集到了大量的实验数据。根据拱桥的设计图纸和规范要求, 钢管拱肋中的钢管对接环缝、缀板与钢管角接环缝、钢横梁角接焊缝、钢横梁对接焊缝以及钢纵梁对接焊缝的焊缝等级都为I级, 检验等级为B级, 探伤比例为100%。在这次检测中, 共出现了12处缺陷, 本次检测中采集的大量数据不仅是缺陷的判定依据, 也是桥梁寿命的判定依据。
4总结
焊缝超声检测技术是科学技术不断发展的产物, 在桥梁钢结构焊缝检测中具有非常重要的意义, 对桥梁钢结构焊缝的裂缝、未熔合、未熔透以及气孔问题等都能够准确可靠地检测出来, 便于人们及时发现钢结构焊缝存在的问题, 及时做出处理, 加强桥梁钢结构的整体质量, 延长桥梁使用寿命, 同时也保障了人们的生命安全。
参考文献
[1]刘沐宇, 袁卫国.桥梁无损检测技术的研究现状与发展[J].中外公路, 2002, 25 (6) :56.
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[4]邹斌.建筑钢结构工程及焊缝无损检测技术应用[J].江西建材, 2009, 52 (16) :136-138.
管道焊缝的无损检测技术及分析 篇3
1管道焊接中存在的缺陷分析
管道结构应力较为集中的地方就是管道焊缝, 其较易引发管道缺陷。因此必须要对焊接缺陷进行正确合理分析, 并以管道焊接的参数为依据, 采取相应地措施, 从而对管道的焊接质量进行有效保证。就目前来看, 金属管道焊接中存在的缺陷主要包括未焊透、焊瘤、咬边、夹渣、裂纹以及气孔等。
未焊透、焊瘤、咬边等缺陷的发生, 主要是由于操作人员没有采取正确的操作方式所致。一般如果焊接速度过快, 往往会出现焊缝夹渣, 从而对金属管道的疲劳性能、韧性以及塑性产生较为严重的影响。焊接裂纹主要包括两类, 分别是冷裂纹和热裂缝, 在焊接完成一定时间后, 出现脆性破坏的裂纹则是冷裂纹, 其具有较大的危害性;焊接之后, 在高温区产生的裂纹则是热裂纹。此外, 气孔的产生主要是由于激光焊接具有较大的熔深, 导致气体无法迅速排出[2]。通过目视检测可以发现金属管道焊接的外气孔, 而对内气孔加以确定时, 则必须要利用无损检测技术。总体而言, 金属管道焊接事故的发生, 主要是由于焊接裂纹的不断扩展所致, 因此必须要对管道焊缝的缺陷进行及时准确了解和把握, 从而有效保证工程质量。
2管道焊缝的无损检测技术分析
如果金属管道出现焊接缺陷, 则会导致管道结构的承载能力下降。要想有效保证管道焊接工程的质量, 在焊接完成之后, 必须要检测焊缝的质量, 对管道外部和内部的缺陷进行检测, 并能够有效分析其性能。一般在对管道内部缺陷进行检测时, 往往采用无损检测技术, 并对其焊缝质量加以有效评定。
(1) 红外无损检测技术分析。红外无损检测技术能够对金属管道缺陷进行直观显示, 其主要是利用管道的红外光谱、其他特征谱、图像等, 不需接触检测材料, 便能对物体的内部瑕疵以及表面温度加以检测。同时其较使用与动态和静态目标温度变化的跟踪检测以及常规检测, 能够直观易懂、快捷方便。红外检测技术与其他无损检测技术相比, 其在对内部的缺陷进行探测时, 可以通过对管道的热流加以测量。同时对于超声波以及X射线等无法探测的局部缺陷, 其能够对近表面的缺陷加以探测。
(2) 焊缝TOFD超声无损检测技术分析。TOFD超声无损检测主要是对超声波在传播时产生的衍射能量信号加以测定, 并以衍射波信号的空间差异为依据, 对缺陷的深度以及大小进行有效评定。其与传统的超声检测技术相比, 其内部装设有放大器, 能够利用衍射原理来判别缺陷, 对信噪比加以提高, 从而确保结果更为准确。目前, TOFD超声无损检测具有较高的缺陷定位精度, 较快的速度以及较强的检出能力, 能够对面积型和体积型缺陷进行及时精确的检测。
(3) 管道焊接的总额和无损检测分析。红外无损检测技术能够对物体表面的二维温度场进行检测, 对热漏区能及时准确发现, 具有非接触、直观以及速度快的优势。TOFD超声无损检测技术将超声波穿透能力强的优点加以充分发挥, 能够检测厚度较大的管道缺陷, 对危害较大的面状缺陷能够及时发现[3]。因此, 在检测金属管道的缺陷时, 可以将红外检测技术与TOFD检测技术相结合, 将TOFD检测技术检测深度大的优势有效发挥, 并利用红外检测技术有效弥补TOFD检测技术存在的不足, 从而对不同厚度的管道的缺陷进行检测。
3管道焊缝缺陷的评定分析
管道施工的重要环节包括管道的焊接工作, 由于施工环境的影响, 金属管道的焊缝部位较易出现缺陷, 导致管道无法去安全运输。因此对焊缝的质量进行间却快速检测, 能够有效保证管道的安全稳定运行。一般在承受外载和环境的作用力之下, 金属管道的整体性对其安全有效运输有着直接的影响。将红外检测技术与TOFD技术相结合, 能够对焊缝的缺陷进行最大程度地检测。此外, 在确定金属管道缺陷的尺寸和形状时, 可以利用图像法来处理数据, 从而对管道焊缝处的损伤和缺陷加以统计。
要想将管道的结构性能充分有效发挥出来, 必须要有效保证管道的整体性。在对管道焊缝的缺陷情况加以理解和把握后, 还要结合其危害等级, 综合评定其对管道整体性的影响, 并有效分析裂纹对管道结构所产生的影响[4]。此外, 简化缺陷, 并以结构的受载荷情况为依据, 对裂纹的初始位移以及应力强度因子加以计算。同时在对临界裂纹尺寸进行计算时, 可以利用V形缺口冲击试验或断裂韧性试验, 将其与当量裂纹尺寸相比较, 从而对焊缝缺陷的修复情况加以有效确定。一般评价金属管道缺陷的风险, 能够有效指导管理施工, 提高其施工质量。
4结束语
激光焊接技术在金属管道中的应用较为广泛, 其具有较好的焊接性能以及较高的焊接效率, 要想有效提高焊接的质量, 必须要对激光的相关参数加以严格把控。针对管道焊缝存在的缺陷, 可以将红外热成像检测和TOFD超声无损检测技术相结合, 将各自的检测优势充分有效发挥出来, 从而准确判断焊缝缺陷, 并采取相应地对策, 有效提高管道焊接质量。
参考文献
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金属结构焊缝无损检测 篇4
电站高压锅炉中, 熔化焊接管座角焊缝占有很大的比例, 对这些角焊缝进行有效的检测是质量控制的重要环节, 现行的技术规范、标准对接管座熔化焊角焊缝的无损检测都给出了要求。如《蒸汽锅炉安全技术监察规程》规定:对pw≥3.82MPa的锅炉, 集中下降管角焊缝应做100%射线探伤或超声波探伤;每个锅筒和集箱上的其他管接头角焊缝及其打底焊缝, 至少应做10%的无损检测。其中, 就涉及到如何选择检测样本和选择何种无损检测方法以最合理地反映出受检总体的质量状况的问题。目前, 在实际检测过程中, 选择抽查样本及检测方法时还普遍存在较大的随意性。为了改善目前的这种状况, 我们在这方面进行了积极有效的尝试。
1 检验样本的选取
对管座角焊缝按要求进行一定比例的无损检测, 选择抽查样本时通常做法是基于如下几方面因素的综合考虑, 即:宏观检查的初步结果;机组运行期间的运行状况对部件安全的影响;等等。这种选取样本的方法存在最大的问题就是只有当部件中的缺陷发展到一定程度从而存在宏观表征的管座角焊缝才可能被选中以做进一步的检验, 缺陷已初步形成而未有宏观表征的管座角焊缝很可能漏检。为了解决这一现实问题, 我们将金属磁记忆检测 (MMMT) 的方法引入管座角焊缝的检验。
电站锅炉中大量使用的金属一般都为铁磁性材料。此类材料中存在缺陷或其他原因引起局部应力集中时, 会产生很高的应力能。在应力能的作用下, 其内部磁畴在地球磁场中产生畴壁的位移甚至不可逆的重新排列, 产生磁弹性以抵消应力能的增加, 从而在应力集中区形成微弱的“漏磁场”, 表现为金属的磁记忆特性。经过对采集信号的放大、处理后, 可显示出材料中的应力集中部位及强弱, 从而方便地查找出可能存在缺陷的部位。这就是我们应用金属磁记忆检测选择管座角焊缝抽查样本的物理基础。
利用金属磁记忆仪对角焊缝进行检测时, 只要参数选择得当, 在没有应力集中的部位, 屏幕上的磁记忆信号应该有周期性且均匀显示, 当存在一定程度的应力集中时, 仪器屏幕上会出现明显的有一定宽度的突变信号。根据现场检验实际经验, 建议对管座抽查选择的样本应该包含所有存在明显磁记忆突变信号的角焊缝。
2 管座角焊缝的表面质量无损检测
对管座角焊缝表面缺陷进行探测主要采用的方法有渗透和磁粉探伤两种, 并且, 应尽可能优先选择磁粉探伤。
磁粉探伤时, 为排除伪缺陷的干扰, 保证探伤仪与工件表面的良好接触, 探测前应磨掉角焊缝及其边缘的氧化皮、油漆、锈蚀等直至出现金属光泽, 并将咬边等表面宏观缺陷修磨干净。
电站高压锅炉熔化焊角焊缝所连接的材料很多时候为异种钢材, 由于材料成分相差较大, 特别是当Cr与Mo元素含量相差较大时, 磁粉探伤过程中磁痕往往易偏向显示于某一侧的熔合线上。此时, 可应用渗透探伤对熔合线上磁痕的真伪进行辨别。如渗透探伤没有显示, 则可以排除缺陷的存在。如果渗透探伤仍有缺陷显示, 则需进一步以超声波或射线探伤方法予以确认。
3 管座角焊缝内部质量无损检测
电站高压锅炉存在大量规格Ф133 mm和Ф108 mm接管的安放式管座角焊缝, 对于管径大于或等于这两种外径的接管座角焊缝可以采用射线探伤或超声波探伤方法检测。接管外径小于上述尺寸的管座角焊缝一直是无损检测的难点, 一般用超声波探伤进行检测。
3.1 接管外径大于或等于108 m m的管座角焊缝内部质量无
损检测对于接管外径大于或等于108mm的管座角焊缝进行射线探伤, 主要目的是为了检测出角焊缝中是否存在坡口未熔合、根部未焊透等缺陷。
射线探伤时, 由于焊缝长度、宽度范围内透照厚度变化较大, 必须采取适当的方法进行补偿, 通常采用的方法是异速双片法;为了保证坡口未熔合、根部未焊透等缺陷的最佳检出效果, 在进行探伤前, 应充分了解焊缝结构特点, 并有针对性地选择透照方向;角焊缝透照周向位置一般采用“钟点”定位法定位, 工件上12点位置应打上低应力钢印, 以便分析缺陷位置、性质并做出适当的处理, 同时, 评定底片时要注意影像畸变、位移对缺陷显示的影响。
目前, 有关管接头角焊缝射线透照方法与验收条件在我国还未有自己的标准, 实际应用中一般可参考英国BS及德国DIN等标准的相关内容。
电站锅炉中接管外径大于或等于108 mm的管座角焊缝进行超声波探伤通常可参考JB 473 0—1994《压力容器无损检测》的有关规定, 共有5种探测方式, 可根据工件的实际状况选择其中一种或几种方式实施检测。但始终应坚持如下原则:以直探头检测为主, 直探头检测不到的区域, 采用斜探头检测;检测时必须充分考虑角焊缝中可能存在的各类缺陷, 并使主声束尽可能垂直于焊缝中的危险缺陷, 以保证危险缺陷能被检查出来。
3.2 接管外径小于108 m m的管座角焊缝内部质量无损检测由
于下述三方面因素的存在, 接管外径小于108 mm的管座角焊缝的超声波探伤一直是检测的难点, 这些因素包括:管径小, 探伤面曲率大, 容易造成声束扩散使得灵敏度降低;管壁薄, 声程短, 近场干扰较大;为保证尽可能大的扫查范围, 探头折射角大, 从而容易产生变形波。
经过实验室研究和现场验证, 对于接管外径不大于108mm的管座角焊缝, 超声波探伤时我们选择小晶片、小前沿探头 (晶片尺寸6m m×6m m较为合适, 探头前沿长度l0≤5m m) , 探头频率选择5MHz, 此时最小可检出缺陷尺寸约为0.6 m m。检测时必须使用至少两种不同折射角的探头:为检出角焊缝上部区域的缺陷, 一般选用K=2.5~2.7;但检查根部缺陷时, 考虑到端角反射问题, 选用K=0.7~1.5, 以提高根部缺陷检出能力。检测前为保证探头与工件的充分耦合, 探头底面应修磨成圆弧面。
扫描速度调整、DAC曲线的制作所采用的试块选取DL/T820—2002标准的DL-1试块。
探测焊缝层间缺陷与根部缺陷的灵敏度选择依据不同的基准。探测焊缝层间缺陷时, 以DL-1试块中φ1mm×15mm的通孔为基准。对于接管壁厚为8mm的管座角焊缝, 其探伤灵敏度一般选择为φ1mm×15mm, -12d B。探测根部缺陷以相同规格管内部1.5m m深沟槽作为启始灵敏度。
检测过程中, 一次波标记点前出现的反射波均为缺陷波。如果二次波在内壁上的转折点在焊缝外侧, 反射点位于焊缝中, 该反射波可判为缺陷波;如果二次波在内壁上的转折点在焊缝里面, 该反射波不能判为缺陷波。
4 结束语
风缸焊缝射线检测工艺研究 篇5
1检测方法的选择
对于焊接件而言, 内部检测多使用超声波和射线检测, 但这种风缸的母材厚度仅为4 mm, 在欧洲标准 EN 1714《焊缝无损检测 焊接接头超声波检测》中, 检测的焊接件母材厚度需要大于8 mm, 所以采用超声波检测难度较大。而且因为环焊缝的形状特殊 (见图2) , 封头端和筒体形成45°坡口, 中间填充焊道金属, 如果采用超声波检测的话, 回波将会非常复杂, 因此射线检测成为风缸内部检测的唯一选择。
该射线检测采用欧洲标准EN 1435《焊缝无损检测 焊接接头的射线照相检测》, 评定采用国际标准ISO 5817《焊缝 钢、镍、钛及各自合金 (除波束焊外) 熔化焊接头 不完整性质量等级》 (针对钢制风缸) 或者ISO 10042《焊缝 铝及其合金弧焊接头 不完整性质量等级》 (针对铝制风缸) 。
2 射线检测
2.1 风缸纵焊缝检测
风缸纵焊缝检测有两种情形, 未焊接封头的和封头已经焊接完毕的, 这与用户要求的检测时机有关, 实际工作中都可能遇到。第1种相当于一薄壁筒体, 而第2种检测时即图1所示形貌。
对于焊缝而言, 射线检测有单壁和双壁 (多壁) 两种方式, 如图3所示。单壁即只打穿一层工件的壁厚, 而双壁打穿两层 (多壁是多层, 适用于复杂工件的场合) 。因为单壁检测所需要穿透的厚度较小, 而这也意味着更少的成本、更高的灵敏度和更简易的布片方式等, 因为灵敏度对评定的影响较大, 所以对于工件而言, 以上均是使用的优先选择。对于未封口的工件而言, 采用单壁检测;而封口后的, 双壁则成了唯一的选择。
与之对应的, 还有单影和双影 (多影) 的选择。单影即底片上只有1道焊缝的影像, 如图3 (a) 所示;而双影则有两层壁上的各1道, 如图3 (b) 所示, 上、下两层壁的影像均显示在底片上。对于单壁而言, 单影是唯一的结果;而对于双壁而言, 双影和单影均有可能。显然, 考虑到影像几何清晰度的因素, 对于较厚的工件, 尽可能不采用双影。
对于该风缸的纵焊缝检测而言, 未封口的, 单壁单影是最佳选择, 底片卷曲后置于筒体内部;而封口的, 采用双壁单影法。
2.2 环焊缝检测
环焊缝是检测的难点, 尤其是评定时影像痕迹难以区分。如上所述, 双壁单影是较佳的选择, 但偏移的角度不同, 由于环焊缝的复杂结构, 得到的影像亦不同, 如图4所示。仅在没有缺陷时, 不同黑度变化的近似水平的平行线就有7道之多, 角度变化时, 还会带来各条线的相对错位, 大大增加了评定时的难度。
区分这些线的难度极大, 因为需要将影响底片的黑度的一个个因素确定后再进行细分。首先是透照角度的确定, 将各条线的相对位置固定下来, 避免其相互错位。采用的设备是YXLON MG452型, 经过多次实验, 确定的拍照方式如下:将机头发射头的外圆边缘对准环焊缝的内边缘, 机头距筒体的位置固定, 一般500 mm左右 (满足EN 1435的最低距离) 。因为射线的发射角是固定的约38°, 这样, 保证了双壁单影透照、焊缝变形不会过大、透照区域满足要求以及各条线的相对位置固定等几个因素。
其次, 确定能够区分的影像。对于平板对接焊缝而言, 一般有上侧焊道与母材的分界线及下侧焊道与母材的分界线各2道, 显然, 该环焊缝与此类似。如图4所示, 我们并没有按照一般的原则, 将中心标记和搭接标记置于距焊道至少5 mm以外, 而是直接定在了焊道与母材的分界线上。图中因为是部分截取, 显示了中心标记和一个搭接标记, 这样, 即可准确定位这两条影线。需要说明的是, 因为角度的原因, 图4中放置的标记是最下方的影线, 而对侧的, 并不是最上面那条, 而一般是第2条或者更下 (有一定的变化) 。
接着进行几何分析, 如图5所示, 标记1～7是可能产生线状影像的7个位置。其中1和2已经确定, 那么, 根据清晰度和几何角度的区分, 其他的线也基本能够确定, 保证了对缺陷的精确定位。这里需要注意其中的位置4, 这是熔化后流淌的金属液冷却后的痕迹, 所以是不固定的, 这也即是图4中那条不规则线的成因。
评定时还有一大困扰, 即图4中焊道正中间那根细线。该细线不是笔直的, 很像未熔合的影像, 且该影像在大部分风缸的很多焊缝底片中都存在, 有时甚至是通长的, 以焊接工人及设备 (自动焊) 的水平而言, 未熔合的可能性很低, 而且有时会出现一道平行的短线。经金相验证没有未熔合后, 再分析, 该细线应该是图5中a点的影像。这样, 评定时, 只需对出现的较短细线进行未熔合评定, 图中类似的细线则可以忽略了。
评定时采用ISO 5817或ISO 10042, 这是EN 25817和EN 30042标准的ISO版本, 使用时对评定者的要求较高, 需要针对不同的形貌进行缺陷类型确认和分别评定。需注意的是, 这两个标准未涉及检测方法, 说明部分缺陷类型和评定是常规射线检测无法进行的, 如微裂纹或者依据咬边的深度进行评定等。
3结论
金属结构焊缝无损检测 篇6
1.具体策划
1.1 实验对象
试样数量:共计7块。规格:40×310×505mm;材质、加工状态:见下表。
1.2 试验人员
检测人员须持有国家相关部门颁发的X射线、超声、着色Ⅱ级资格证书。
1.3 试验方法的选用
对试验的试板, 回火前进行了一次X射线探伤、着色探伤、超声波探伤。然后由车间将试板送到工具车间进行回火处理, 回火后再进行上述三项无损检测。
2 实施步骤
2.1 试样加工
由工艺委托屏蔽加工。
2.2 设备、用材及现场环境
40mm厚度的不锈钢属于中厚钢板透照, 我们用的是新引进芬兰3605的X射线试机, 胶片采用与设备配套专用胶片 (AGFA型) 。
2.2.1 射线的辐射剂量与透照的厚度成正比。屏蔽的铅房是由厚10～12mm的铅板构成, 符合射线的辐射剂量的要求。透照时采用的是机器在内人在外的透照方法, 这样不影响车间的正常生产, 同时也提高了工作效率。
整个现场环境符合检验标准要求 (经过测试) 。
2.2.2 超声波仪器选用的是CTS-22型汕头产的便携式超声波, 配用的ⅢA型试块。
2.2.3 着色剂用的是上海船牌 (核级) 。
2.3 试验参数的选取
通过计算选取了适当的射线曝光曲线, 由于透照这么厚的钢板我们是头一次, 机器也是新进的, 慢慢摸索后, 最后我们采用的透照参数是320kV的电压, 5mA的电流, 透照距离600mm, 透照时间是2min10s。在暗室处理时, 透照后的射线胶片是显影5min, 定影10min, 成象质量相当好。
2.4 透照结果与实际情况对比
焊接工艺、加工方法不同的7块试板, 于回火前透照时, 在5#试板的底片上发现有一长缺陷, 具体部位是在焊缝外边缘, 缺陷性质是末熔合, 后由焊工师傅刨开后, 发现有一长25mm缺陷, 缺陷本身高度1mm, 距表面5mm深。经补焊后检验合格。回火后7块试板检验均符合标准规定 (GB3323-87) , 能满足使用要求。
一点说明:从检出缺陷看, 我们的缺陷检出率还是很高的。机器和人员能满足生产要求。
2.5 超声波检验
在进行超声波检验时, 首先是通过超声波的对比试块做好距离—波幅曲线。再做好缺陷曲线, 然后探伤试板, 如发现缺陷, 可根据波辐的大小, 对缺陷的大小位置做出正确的判断。在用射线探出的5#试板的缺陷, 就是通过超声波对比试块的距离—波幅曲线定位、定量的 (缺陷在试板中的具体位置) 。其余试板在检测中未见超标缺陷。
2.6 着色检验
在焊缝的两侧表面进行了着色探伤。着色探伤是我厂的成熟的探伤方法, 进行的很顺利, 在表面 (7块试板) 并未发现裂纹等开口性缺陷。
3.总结
通过上述三种无损检测方法的验证, 可以满足检测40mm厚的不锈钢焊缝内部及表面的缺陷的需要。
参考文献
[1]JB/T4730.2-2005承压设备无损检测—射线检测.2005版标准.
压力管道焊缝磁粉检测技术研究 篇7
1 应用磁粉检测技术检测压力管道焊缝的必要性
随着科学技术的不断完善, 压力管道的构成也越来越复杂, 且压力管道外形存在一定的不规则特征。在压力管道制造过程中, 能够选择的无损检测技术其实有很多, 像超声波检测、射线检测、渗透检测等等, 但是其检测效率和灵敏度都不是非常高。总体来说, 还是磁粉检测技术对压力管道的检测效果最为可靠。在使用磁粉检测技术进行压力管道焊缝检测的时候, 需要注意两个方面的问题。
一方面, 操作人员要明确磁粉检测技术的基本程序, 结合实际工作经验对磁粉检测技术的基本程序进行规范。一般情况下, 规范后的程序主要包括以下阶段:预处理阶段→磁粉及磁悬浮施加阶段→磁化阶段→磁痕观察与记录→缺陷评级→退磁阶段→后处理阶段。另一方面, 在使用磁粉检测技术对压力管道焊缝进行无损检测的时候, 能够通过一些手段来提高压力管道表面检测的深度, 而且直接、脉冲电流磁粉探伤机的合理使用还能够有效提升压力管道焊缝的检测质量[1]。
2 磁粉检测技术的相关概述
2.1 磁粉检测技术的基本原理
磁粉检测技术的基础是缺陷处漏磁场与磁粉的磁相互作用, 也就是说, 当铁磁性材料磁化之后, 如果其表面存在着裂痕、气泡、夹渣等现象, 那么其周围的磁力线也会发生适当的畸变, 形成能够检测的漏磁场, 能够对铁磁性材料表面的磁粉进行吸附, 能够形成肉眼可见的磁痕, 这样操作人员就能够直观的看出在铁磁性材料上哪些位置是存在缺陷的。
2.2 磁粉检测技术的适用范围
磁粉检测技术主要用于检测铁磁性材料表面存在的缺陷, 所以, 像奥氏体不锈钢、钛和钛合金等非铁磁性材料就不能使用磁粉检测技术进行检测。而且, 磁粉检测技术能够很好的检测铁磁性材料表面的缺陷, 但是对于铁磁性材料中深层次的缺陷就不能很好的检测到[2]。
2.3 磁粉检测技术的优缺点
2.3.1 磁粉检测技术的优点
使用磁粉检测技术检测压力管道焊缝的时候, 能够直观的显示出存在缺陷的位置、大小和形状, 具有检测速度快、操作工艺简单、操作成本低、实际污染少的基本特征。不管是压力管道表面的缺陷, 还是任何细小的缺陷, 都能够通过磁粉检测技术及时的检测出来。
2.3.2 磁粉检测技术的缺点
磁粉检测技术只能用于检测铁磁性材料, 还不具备检测非铁磁性材料的功能。而且, 磁粉检测技术的检测大多针对压力管道的表面, 对于深层次的缺陷还是需要采用其他行之有效地方式进行检测。值得注意的是, 在使用磁粉检测技术进行压力管道焊缝检测的时候, 如果不能妥善的使用直接通电法和触头法, 就会造成工件表面受到电弧烧伤, 从而影响压力管道的质量[3]。
3 压力管道焊缝磁粉检测技术的应用要点
磁粉检测技术的核心是在整个磁场环境中, 利用铁磁性材料被磁化的反应, 在表面缺陷位置产生磁漏, 从而对其进行探伤处理。将铁磁性材料放置在N极和S极之间, 其周围就会产生磁力线。如果铁磁性材料表面的外观均匀一致, 那么磁力线会处于平行状态, 并且呈均匀分布。相反, 如果铁磁性材料表面存在一定的裂痕、气孔、夹渣等缺陷, 那么磁力线粒子穿越这部分区域的时候会发生明显的改变, 这样技术人员就能够通过观察到这种改变, 而确定压力管道存在缺陷的部位。
磁粉检测技术在压力管道焊缝检测中的应用主要表现在两个方面, 一方面是压力管道中磁轭法的应用, 另一方面是压力管道中交叉磁轭法的应用。在进行压力管道制造的过程中, 针对压力管道焊缝的无损检测是非常必要的, 能够为压力管道的质量提供基本保障, 使压力管道在各个领域中能够充分发挥作用。磁粉检测技术是压力管道焊缝无损检测技术中效果比较显著的一种, 经常会利用便携式磁轭探伤仪器来发挥磁粉检测技术的重要作用。这种便携式磁轭探伤仪器具有结构简单、重量较轻、方便携带、操作便捷等优势, 并且凭借这些优势在压力管道焊缝无损检测领域受到了高度的重视。另外, 在压力管道焊缝无损检测的过程中, 还会使用到交叉磁轭法[4]。
4 结束语
综上分析可知, 从现阶段我国无损检测技术的发展情况来看, 压力管道使用的环境条件比较恶劣, 在制造过程中也存在着诸多问题, 稍有不慎就会造成压力管道表面出现缺陷的现象, 不利于压力管道后期在各个领域中的应用效果。相关企业加强压力管道制造阶段的无损检测, 利用磁粉检测技术对压力管道焊缝进行检测, 确保压力管道质量的可靠性发展。
参考文献
[1]陈志华.焊缝埋藏缺陷漏磁场特征与检测信号分析方法研究[D].东北石油大学, 2014.
[2]卢政国, 任雅斌.制造过程中压力管道磁粉检测技术研究[J].中国高新技术企业, 2013, (29) :18-19.
[3]张海涛.天然气集输系统压力容器角焊缝裂纹检测技术研究[D].哈尔滨工业大学, 2012.