有機玻璃焊接同超聲波探測高溫工件焊縫技術分析?

在進行超聲波探測使使用的探頭,是用有機玻璃作斜楔的,有機玻璃中聲速隨溫度上升而降低,而聲速變化必然引起入射聲波在工件中折射角(橫波)的變化,最終影響缺陷定位,也可能影響缺陷定量。

  從可以看出,當有機玻璃溫度20e時,其聲速(縱波)為2730m/s;而當60e時,則為2480m/s.在這種情況下,假定被探工件為常溫,選用K值為1的探頭,我們來計算橫波折射角的變化。再代入下式計算:K=tgBS=tg51.11b=1.24探頭的K值一般是在常溫下測定的,由計算得知,隨著有機玻璃溫度升高,工件中橫波折射角從常溫下的45b變為約51b,而這時的K1探頭,實際上也已經是K1.24探頭了。

  在影響缺陷定位定量的主要因素中,工件溫度的影響也是重要的一個方面,鋼中橫波聲速隨溫度上升而降低。從獲知,當鋼中溫度為26e時,鋼中橫波聲速為3229m/s;60e時,約為3205m/s.在這種情況下,假定探頭有機玻璃斜楔為常溫,選用K值為1且入射角為36.7b的探頭,我們來計算這時橫波折射角的變化。

  根據下式計算:BS=arcsin(CS2/CL1sinAL)=arcsin(3205/2730sin36.7b)=44.55b再代入下式計算:K=tg44.55b=0.98由計算得知,隨著工件溫度升高,工件中橫波折射角已從常溫下的45b變為約44.55b,而這時的K1探頭,實際上只是K=0.98探頭。

  綜合以上兩種情況,即受溫度影響,有機玻璃斜楔中的縱波聲速CL1為2480m/s,鋼中的橫波聲速CS2為3205m/s時,選用K值為1且入射角為36.7b的探頭,其橫波折射角按下式計算:BS=arcsin(CS2/CL1sinAL)=arcsin(3205/2480sin36.7b)=50.56b再將此折射角代入下式計算:K=tgBS=tg50.56b=1.22也就是說,探傷的實際情形是,工件中的橫波折射角已從常溫下的45b變為約50.56b,而這時的K1探頭,實際約為K=1.22。

  超常溫工件焊縫探傷的必要措施在此次高壓加熱器修補過程中,我們選擇使用的探頭,其晶片是由鋯鈦酸鉛壓電材料製作的。這種壓電材料TC上限較高,達到約300e,完全能夠滿足要求。同時,我們也注意到了儀器本身的使用溫度,做好了準備,以防範高溫對儀器的損害。

  利用試塊對探頭K值(或者折射角)進行修正。先將標準試塊和對比試塊浸入開水中)))也可採用其它簡便有效的辦法,提高溫度至6070e,然後放上探頭,測量並計算探頭此時的實際K值,再校驗掃描線,最後調節探傷靈敏度。注意,必須在探頭有機玻璃楔塊的溫度提高以後,方能進行一系列的測量和計算。我們選擇了K值為1且入射角為36.7b的探頭,規定了溫度檔次,實測並計算如。

  在實際探傷時,對工件溫度、有機玻璃斜楔溫度(側面和近工件底面),耦合劑材料及操作手法的運用等因素都需要注意,並根據實際情況,參照作出K值(或者BS)的修正,保證得到較為可靠的探傷結果。這次對高加焊縫的探傷,我們利用遠紅外測溫儀,依據對BS進行了實時修正,順利地測知了裂紋的總長,並在焊接修補結束後也進行了探傷。

  可見在這種情況下要發現裂紋,K1探頭的能力最強,K1.5的能力已是一般,到K2就低弱了,而用K2.5探頭時就很難發現該裂紋。因此,在工件超常溫條件下,使用有機玻璃1做斜楔的探頭,為了發現根部危害性缺陷,預先要選擇較小的K值(低於1.5),留出增大的餘地,確保在超聲波聲速減緩後,K值增大且不超過1.5,從而避免發現根部危害性缺陷的靈敏度下降。

  在超聲波探傷中,選擇適當的K值(或橫波折射角)是為了更有效地發現缺陷;但因為溫度的關係,K值發生了變化,那就必須予以修正,否則就可能發生漏檢。同時,在超常溫這樣一個特殊的溫度條件下,對探頭的選擇,具體的操作手法的運用,也必須予以充分的考慮。另外,本文介紹的方法,也為其他在超常溫下的工件探傷開闢了一條思路。例如對於電廠鍋爐搶修中的小口徑薄壁管對接焊縫的檢驗,因其焊後溫度較高,射線照相往往需延遲很長時間才得以進行,這對機組執行都會產生不利的影響。若採用本文的思路,對實施超聲波探傷進行可行性分析,相信會有新的有益收穫。

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