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    探傷設(shè)備資料

    管道對(duì)接焊縫高溫狀態(tài)的超聲波探傷

    2024-04-26

    焊縫室溫超聲波探傷用的橫波斜探頭,其透聲鍥材料為有機(jī)玻璃。有機(jī)玻璃的聲速隨溫度的升高會(huì)急劇減小,使得探頭K值急劇變大;在用常規(guī)探頭探傷對(duì)接焊縫時(shí),使得缺陷的定位不準(zhǔn),更為嚴(yán)重的是隨著溫度的升高作為透聲鍥的有機(jī)玻璃會(huì)變軟以致脫落失效,壓電晶片性能、有機(jī)玻璃與耦合劑之間波的折射都會(huì)發(fā)生變化。因此,對(duì)于高溫下部件焊縫的超聲波探傷必須采用在高溫下聲學(xué)特性變化小的材料制作探頭。高溫探頭的壓電晶片應(yīng)選用居里溫度較高的鈮酸鋰(1200℃)、石英(550℃)、鈦酸鉛(460℃)來(lái)制作,探頭選用居里溫度高的鈮酸鋰壓電晶片,外殼與阻尼塊為不銹鋼,透聲鍥采用耐高溫材料制作,殼體與晶片之間采用特殊釬焊,導(dǎo)線選取無(wú)機(jī)物絕緣體同軸電纜。


    焊縫高溫狀態(tài)缺陷定位問(wèn)題

    在鋼材中超聲波的聲速隨著溫度的升高而降低,探頭折射角、聲程等均與室溫下不同,因此高溫探傷時(shí)必須考慮這些因素的影響。影響聲速的因素有:傳播聲波介質(zhì)的密度、彈性模量、溫度、應(yīng)力、均勻性等。


    超聲波能量衰減對(duì)缺陷定位的影響超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí),隨著距離的增加,超聲波的能量逐漸衰減,產(chǎn)生衰減的原因有波束擴(kuò)散、晶粒散射、介質(zhì)吸收、位錯(cuò)、磁疇壁以及殘余應(yīng)力。


    對(duì)于鋼引起超聲波衰減的原因中,沮度變化對(duì)于波束擴(kuò)散、位錯(cuò)、磁疇壁以及殘余應(yīng)力造成的影響較小,可忽略不計(jì),主要為散射衰減與吸收衰減。


    聲耦合的影響

    影響耦合的主要因素有耦合層厚度、耦合劑的聲阻抗、工件表面粗糙度、工件表面形狀等因素。

    針對(duì)以上因素在檢測(cè)工件上采用與試驗(yàn)室試塊上相同的耦合劑、耦合層厚度,在試驗(yàn)室采用與工件表面粗糙度、工件表面形狀相近的對(duì)比試塊進(jìn)行試驗(yàn),找出聲能損失差,探傷對(duì)聲能損失,確定補(bǔ)償量,以便準(zhǔn)確地對(duì)缺陷進(jìn)行定量。


    試驗(yàn)條件

    (1)低合金鋼試塊(圖1),采用GB11259-89《超聲波檢驗(yàn)用鋼制對(duì)比試塊的制作與校驗(yàn)方法》]規(guī)定制作。

    (2)高溫超聲波探頭:2.5MHz、8mm×12mm、K2,K2.52只橫波斜探頭,前沿分別為11mm、10mm,適用溫度范圍≤300℃,即在對(duì)0~300℃溫度范圍內(nèi)的工件探傷時(shí),探頭的性能變化不大。

    (3)探傷儀:HS-600型數(shù)字化超聲波探傷儀。

    (4)自動(dòng)控溫?zé)崽幚頎t:可將試塊加熱到不同溫度,每間隔50℃用上述高溫探頭進(jìn)行試驗(yàn)。

    (5)高溫耦合劑:采用高溫下不會(huì)揮發(fā)、具有流動(dòng)性、能起到耦合作用的硅油。


    總結(jié)

    (1)高溫超聲波探頭應(yīng)選用居里溫度高的鈮酸鋰壓電晶片,外殼與阻尼塊為不銹鋼,透聲鍥采用耐高溫材料制作,殼體與晶片之間采用特殊釬焊,導(dǎo)線選取無(wú)機(jī)物絕緣體同軸電纜。

    (2)溫度對(duì)缺陷定位的影響主要是聲速變化。在0~200oC之間聲速的變化對(duì)折射角影響較小,可不考慮聲速變化對(duì)缺陷定位影響。

    (3)在0~300℃范圍,管子壁厚造成沮度梯度的影響:采用的對(duì)比試塊在溫度梯度為每100℃/10nlnl減小4dB。

    (4)耦合劑對(duì)超聲波傳播的影響奠沮度的變化而變化沒(méi)有實(shí)際的試驗(yàn)數(shù)據(jù),實(shí)際探傷過(guò)程中探傷面如果打磨得平整光滑,使用的耦合劑很薄,其影響可以不予考慮。

    (5)在對(duì)其它鋼種的焊縫進(jìn)行檢測(cè)時(shí),有關(guān)溫度梯度、衰減、聲藕合、藕合劑等對(duì)檢驗(yàn)的影響還需做進(jìn)一步的對(duì)比試驗(yàn)。


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