CN111239251B - 一种调峰机组穿墙管焊接处缺陷的超声波检测方法 - Google Patents

一种调峰机组穿墙管焊接处缺陷的超声波检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种调峰机组穿墙管焊接处缺陷的超声波检测方法，属于无损检测领域。利用待检穿墙管同批次原管制作试块；设计带有弧度的检测探头，利用试块进行灵敏度调节，测定AVG曲线、DAC曲线；选取K1探头使用二次波进行检测；选取K2探头使用一次波进行检测；选取爬波探头对穿墙管对接焊缝进行检测，对存在缺陷的穿墙管与套管连接处的焊缝进行检测判断缺陷是否扩展到穿墙管壁；分析得出检测结果。优点是能有效地对调峰机组受热面管等穿墙管焊接处缺陷进行检测，检测结果准确，不易漏检，解决了调峰机组再热器穿墙管焊缝处缺陷检测的难题，对火力发电厂发电锅炉安全运行起到保障作用。

Description

一种调峰机组穿墙管焊接处缺陷的超声波检测方法
技术领域
本发明属于无损检测领域，尤其涉及调峰机组再热器穿墙管密封焊缝安装、运行缺陷的超声检测方法，用于调峰机组受热面管等穿墙管焊接处缺陷的检测。
背景技术
火力发电厂发电锅炉设计有穿墙管，其通常工作温度在550℃以上，为了避免这些管在运行过程中产生振动而造成管道的损伤，通常会使用套管对穿墙管进行焊接固定。由于焊接位置受到局限，在焊接期间可能产生未熔合、未焊透、裂纹等原始缺陷；对于存在缺陷的机组而言，调峰期间机组负荷波动大、启停次数多，也容易在套管焊缝位置产生缺陷，并沿着焊口向下延伸扩展。若不能及时发现缺陷并进行处理，就会发生泄漏，造成机组不能正常工作。目前，除了在焊接过程进行控制外，对于穿墙管焊缝缺陷的检测通常只关注运行管壁的测量，忽略了与运行管道通过焊接相连的套管。在现场中，与运行管道连接的套管焊接处易产生缺陷，并且会随着焊接处向下延伸扩展，最终导致泄漏、爆管事故。
发明内容
本发明提供一种一种调峰机组穿墙管焊接处缺陷的超声波检测方法，以解决调峰机组再热器穿墙管焊缝处缺陷检测的难题。
本发明采取的技术方案是，包括下列步骤：
(1)利用待检穿墙管同批次原管制作试块；
(2)设计带有弧度的检测探头，提高探头与管道的贴合度；
(3)选取合适的耦合剂，保证超声波能传入待检试样；
(4)利用试块进行灵敏度调节，测定AVG曲线、DAC曲线；
(5)选取K1探头使用二次波对穿墙管与套管连接处的焊缝以及对接焊缝进行检测；
(6)选取K2探头使用一次波对穿墙管与套管连接处的焊缝以及对接焊缝进行检测；
(7)选取爬波探头对穿墙管对接焊缝进行检测，对存在缺陷的穿墙管与套管连接处的焊缝进行检测判断缺陷是否扩展到穿墙管壁；
(8)通过对所有检测信号分析得出检测结果。
所述超声检测探头是由吸声材料、斜楔、阻尼块、外壳、电缆线与压电晶片组成，其中斜楔外部弯曲度根据火电厂穿墙管的尺寸设计了半径为10mm、15mm、20mm、30mm、40mm、60mm、80mm，其弧度尺寸根据探头宽度一定，从而弦长固定来设计；
所述K1超声检测探头检测方法是：超声波束由压电晶片产生，通过斜楔呈45度角射入穿墙管壁，经过两次反射之后超声波束到达穿墙管与套管连接的角焊缝处或对接焊缝处。当焊缝处存在缺陷时，超声波束会在缺陷处发生反射沿原路径形成回波，超声检测探头接收信号并通过电缆线传递到示波器；当该处无缺陷时，超声波束会通过焊缝处沿套管壁传播。
所述K2超声检测探头检测方法是：超声波束由压电晶片产生，通过斜楔呈71.6度角射入穿墙管壁，经过一次反射之后超声波束到达穿墙管与套管连接的角焊缝处或对接焊缝处。当焊缝存在缺陷时，超声波束会在缺陷处发生反射沿原路径形成回波，超声检测探头接收信号并通过电缆线传递到示波器；当该处无缺陷时，超声波束会通过焊缝处沿套管壁传播。
爬波超声检测探头检测方法是；超声波束由压电晶片产生，通过斜楔呈一定角度射入穿墙管，并沿穿墙管管壁传播。当穿墙管与套管连接的角焊缝处存在缺陷并已经扩展到穿墙管管壁时，或穿墙管对接焊缝处存在缺陷时，超声波束会在缺陷处发生反射沿原路径形成回波，超声检测探头接收信号并通过电缆线传递到示波器；当该处无缺陷时，超声波束会通过焊缝处沿套管壁传播。
本发明的优点是提供了一种调峰机组再热器穿墙管密封焊缝安装、运行缺陷的超声波检测方法，能有效地对调峰机组受热面管等穿墙管焊接处缺陷进行检测，检测结果准确，不易漏检，解决了调峰机组再热器穿墙管焊缝处缺陷检测的难题，对火力发电厂发电锅炉安全运行起到保障作用。
附图说明
图1a是本发明超声检测探头构造及一种规格弯曲度的探头，半径为10mm；
图1b是本发明超声检测探头构造及另一种规格弯曲度的探头，半径为40mm；
图1c是本发明超声检测探头构造及另一种规格弯曲度的探头，半径为80mm；
图2a是本发明K1超声检测探头检测角焊缝处的示意图；
图2b是本发明K1超声检测探头检测对接焊缝处的示意图；
图3a是本发明K2超声检测探头检测角焊缝处的示意图；
图3b是本发明K2超声检测探头检测对接焊缝处的示意图；
图4a是本发明爬波超声检测探头检测角焊缝处的示意图；
图4b是本发明爬波超声检测探头检测对接焊缝处的示意图。
具体实施方式
包括下列步骤：
(1)利用待检穿墙管同批次原管制作试块；
(2)设计带有弧度的检测探头，提高探头与管道的贴合度；
(3)选取合适的耦合剂，保证超声波能传入待检试样；
(4)利用试块进行灵敏度调节，测定AVG曲线、DAC曲线；
(5)选取K1探头使用二次波对穿墙管与套管连接处的焊缝以及对接焊缝进行检测；
(6)选取K2探头使用一次波对穿墙管与套管连接处的焊缝以及对接焊缝进行检测；
(7)选取爬波探头对穿墙管对接焊缝进行检测，对存在缺陷的穿墙管与套管连接处的焊缝进行检测判断缺陷是否扩展到穿墙管壁；
(8)通过对所有检测信号分析得出检测结果。
所述超声检测探头是由吸声材料、斜楔、阻尼块、外壳、电缆线与压电晶片组成，其中斜楔外部弯曲度根据火电厂穿墙管的尺寸设计了半径为10、15、20、30、40、60、80(mm)7种规格，其弧度尺寸根据探头宽度一定从而弦长固定来设计；
所述K1超声检测探头检测方法是：超声波束由压电晶片产生，通过斜楔呈45度角射入穿墙管壁，经过两次反射之后超声波束到达穿墙管与套管连接的角焊缝处或对接焊缝处。当焊缝处存在缺陷时，超声波束会在缺陷处发生反射沿原路径形成回波，超声检测探头接收信号并通过电缆线传递到示波器；当该处无缺陷时，超声波束会通过焊缝处沿套管壁传播。
所述K2超声检测探头检测方法是：超声波束由压电晶片产生，通过斜楔呈71.6度角射入穿墙管壁，经过一次反射之后超声波束到达穿墙管与套管连接的角焊缝处或对接焊缝处。当焊缝存在缺陷时，超声波束会在缺陷处发生反射沿原路径形成回波，超声检测探头接收信号并通过电缆线传递到示波器；当该处无缺陷时，超声波束会通过焊缝处沿套管壁传播。
爬波超声检测探头检测方法是；超声波束由压电晶片产生，通过斜楔呈一定角度射入穿墙管，并沿穿墙管管壁传播。当穿墙管与套管连接的角焊缝处存在缺陷并已经扩展到穿墙管管壁时，或穿墙管对接焊缝处存在缺陷时，超声波束会在缺陷处发生反射沿原路径形成回波，超声检测探头接收信号并通过电缆线传递到示波器；当该处无缺陷时，超声波束会通过焊缝处沿套管壁传播。
下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
在对穿墙管进行现场超声检测时，首先利用待检穿墙管同批次原管制作标准试块，通过超声波在标准试块的传播规律、回波信号幅值等，分析计算得出该材质下超声检测探头的K1、K2角度以及选取相应爬波探头。利用带有不同位置、不同尺寸缺陷的试块进行超声检测，绘制出AVG曲线与DAC曲线，并以此作为实际检测信号分析的参考标准。参见图1a～1c；
超声检测探头是由吸声材料、斜楔、阻尼块、外壳、电缆线与压电晶片组成，其中斜楔外部弯曲度根据火电厂穿墙管的尺寸设计了半径为10、15、20、30、40、60、80(mm)7种规格，其弧度尺寸根据探头宽度一定从而弦长固定来设计；
根据现场待检穿墙管的尺寸选取不同弯曲程度的超声检测探头，测量前需去除穿墙管检测部位30mm范围内的腐蚀、污垢等，使受检部位尽可能平整光滑，达到超声检测对表面粗糙度的最低要求。在检测部位涂抹水溶性分子材料耦合剂之后，再将超声检测探头放于耦合剂上，保证超声检测探头与待检管壁的紧密贴合。
先选取带有弧度的K1超声检测探头，利用二次波的信号对穿墙管与套管连接处的焊缝进行检测，若穿墙管段正好存在对接焊缝，则需再次进行对接焊缝进行检测，记录测量信号幅值变化。K1超声检测探头检测参见图2a～2b；
超声波束由压电晶片产生，通过斜楔呈45度角射入穿墙管壁，经过两次反射之后超声波束到达穿墙管与套管连接的角焊缝处或对接焊缝处。当焊缝处存在缺陷时，超声波束会在缺陷处发生反射沿原路径形成回波，超声检测探头接收信号并通过电缆线传递到示波器；当该处无缺陷时，超声波束会通过焊缝处沿套管壁传播。
再选取带有弧度的K2超声检测探头，利用一次波的信号对穿墙管与套管连接处的焊缝进行检测，若穿墙管段正好存在对接焊缝，则需再次进行对接焊缝进行检测，记录测量信号幅值变化。K2超声检测探头检测参见图3a～3b；
超声波束由压电晶片产生，通过斜楔呈71.6度角射入穿墙管壁，经过一次反射之后超声波束到达穿墙管与套管连接的角焊缝处或对接焊缝处。当焊缝存在缺陷时，超声波束会在缺陷处发生反射沿原路径形成回波，超声检测探头接收信号并通过电缆线传递到示波器；当该处无缺陷时，超声波束会通过焊缝处沿套管壁传播。
对于穿墙管与套管连接处焊缝存在缺陷的，则选取爬波检测探头进行再次检测，记录测量信号幅值变化。爬波超声检测探头参见图4a～4b；
超声波束由压电晶片产生，通过斜楔呈一定角度射入穿墙管，并沿穿墙管管壁传播。当穿墙管与套管连接的角焊缝处存在缺陷并已经扩展到穿墙管管壁时，或穿墙管对接焊缝处存在缺陷时，超声波束会在缺陷处发生反射沿原路径形成回波，超声检测探头接收信号并通过电缆线传递到示波器；当该处无缺陷时，超声波束会通过焊缝处沿套管壁传播。
最后通过对记录的检测信号与AVG曲线、DAC曲线进行计算比较，得出检测结果。

Claims (2)

1.一种调峰机组穿墙管焊接处缺陷的超声波检测方法，其特征在于，包括下列步骤：
（1）利用待检穿墙管同批次原管制作试块；
（2）设计带有弧度的超声检测探头，包括K1超声检测探头、K2超声检测探头和爬波超声检测探头，提高超声检测探头与管道的贴合度；
（3）选取合适的耦合剂，保证超声波能传入待检试样；
（4）利用试块进行灵敏度调节，测定AVG曲线、DAC曲线；
（5）选取K1超声检测探头使用二次波对穿墙管与套管连接处的焊缝以及对接焊缝进行检测；
所述K1超声检测探头检测方法是：超声波束由压电晶片产生，通过斜楔呈45度角射入穿墙管壁，经过两次反射之后超声波束到达穿墙管与套管连接的角焊缝处或对接焊缝处；当焊缝处存在缺陷时，超声波束会在缺陷处发生反射沿原路径形成回波，K1超声检测探头接收信号并通过电缆线传递到示波器；当该处无缺陷时，超声波束会通过焊缝处沿套管壁传播；
（6）选取K2超声检测探头使用一次波对穿墙管与套管连接处的焊缝以及对接焊缝进行检测；
所述K2超声检测探头检测方法是：超声波束由压电晶片产生，通过斜楔呈71.6度角射入穿墙管壁，经过一次反射之后超声波束到达穿墙管与套管连接的角焊缝处或对接焊缝处；当焊缝存在缺陷时，超声波束会在缺陷处发生反射沿原路径形成回波，K2超声检测探头接收信号并通过电缆线传递到示波器；当该处无缺陷时，超声波束会通过焊缝处沿套管壁传播；
（7）选取爬波超声检测探头对穿墙管对接焊缝进行检测，对存在缺陷的穿墙管与套管连接处的焊缝进行检测判断缺陷是否扩展到穿墙管壁；
所述爬波超声检测探头检测方法是；超声波束由压电晶片产生，通过斜楔呈一定角度射入穿墙管，并沿穿墙管管壁传播；当穿墙管与套管连接的角焊缝处存在缺陷并已经扩展到穿墙管管壁时，或穿墙管对接焊缝处存在缺陷时，超声波束会在缺陷处发生反射沿原路径形成回波，爬波超声检测探头接收信号并通过电缆线传递到示波器；当该处无缺陷时，超声波束会通过焊缝处沿套管壁传播；
（8）通过对所有检测信号分析得出检测结果。
2.根据权利要求1所述的一种调峰机组穿墙管焊接处缺陷的超声波检测方法，其特征在于：所述步骤（2）中超声检测探头是由吸声材料、斜楔、阻尼块、外壳、电缆线与压电晶片组成，其中斜楔外部弯曲度根据火电厂穿墙管的尺寸设计了半径为10 mm、15 mm、20 mm、30mm、40 mm、60 mm、80mm，其弧度尺寸根据超声检测探头宽度一定，从而弦长固定来设计。
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