超聲波探傷在海洋系泊鏈檢測中的應(yīng)用

引言

海洋系泊鏈主要應(yīng)用于海洋石油鉆井平臺(tái)、單點(diǎn)系泊結(jié)構(gòu)等海洋開發(fā)設(shè)施，由于條件惡劣，鏈條長期浸泡在海水中，因此要求系泊鏈不僅強(qiáng)度高，韌性好，而且還要求具有耐海水腐蝕、抗疲勞、耐磨損等特性[1][2]。因此無損檢測對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。超聲波探傷對(duì)系泊鏈產(chǎn)品的檢測靈敏度高，且操作簡單，費(fèi)用低。因此在系泊鏈質(zhì)量檢測中得到了很好的應(yīng)用。

在超聲波檢測中，影響缺陷判定的因素很多，根據(jù)檢測經(jīng)驗(yàn)的積累，從幾個(gè)方面重點(diǎn)闡述了怎樣提高缺陷的定位精度，為缺陷的判定提供依據(jù)。

1 產(chǎn)品焊接缺陷及檢測部位

根據(jù)系泊鏈生產(chǎn)的特點(diǎn)，主要缺陷有兩種：一種為熱處理前的電極夾持區(qū)內(nèi)弧坑裂紋和焊縫裂紋；另一種為熱處理后復(fù)檢的拉力變形裂紋和橫檔壓延裂紋。所以根據(jù)產(chǎn)品產(chǎn)生缺陷的特點(diǎn)，主要的檢測部位為焊口及電極夾持區(qū)。產(chǎn)品圖片如圖1所示，檢測位置如圖2中白色部分。

圖1 圖2

2 檢測設(shè)備及檢測時(shí)機(jī)

2.1 超聲波探傷儀的性能應(yīng)符合JB/T10061[3]的規(guī)定要求，選用CTS-9009數(shù)字式超聲波探傷儀。標(biāo)準(zhǔn)試塊選用CSK-ⅠA、ⅢA試塊。

2.2 探頭頻率和K值的選擇

系泊鏈材質(zhì)為合金結(jié)構(gòu)鋼，為了減少衰減帶來的影響，所以選擇探頭的頻率為2.5MHz。K值的選擇應(yīng)使斜探頭的聲束能掃查到整個(gè)檢測區(qū)截面；聲束的中心線盡量與可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)性缺陷垂直并盡量使用一次波判別缺陷，K值選擇為K1。

2.3 晶片尺寸及耦合劑的選擇

根據(jù)系泊鏈的規(guī)格、檢測面的平整度以及檢測工作量的大小來選擇晶片的尺寸為10mm×10mm，耦合劑從耦合效果和經(jīng)濟(jì)性考慮選擇耦合效果好、成本低的化學(xué)糨糊。

2.4 檢測時(shí)機(jī)選取在產(chǎn)品經(jīng)過表面拋丸處理以后，熱處理前后各檢測一次。

3 檢測過程

3.1 對(duì)比試塊的儀器調(diào)節(jié)

根據(jù)鏈環(huán)金屬聲程用標(biāo)準(zhǔn)試塊調(diào)整儀器掃查比例，使之適當(dāng)。選用相同直徑、相同狀態(tài)的參考試塊調(diào)節(jié)探傷靈敏度，使反射槽的一次反射波達(dá)到儀器幅度的75%，參考試塊焊縫兩側(cè)均需掃查。

3.2 掃查過程

先進(jìn)行粗檢測掃查，發(fā)現(xiàn)回波高度超標(biāo)后，可進(jìn)行細(xì)致的掃查，以便觀察缺陷動(dòng)態(tài)波型和區(qū)分缺陷信號(hào)或偽缺陷信號(hào)，確定缺陷的位置、方向和形狀等特征。

4 檢測標(biāo)準(zhǔn)及要求

超聲波檢測根據(jù)海洋系泊鏈產(chǎn)品規(guī)范進(jìn)行檢測，在適當(dāng)?shù)木嚯x時(shí)，鏈環(huán)包含缺陷回波等于或大于75%探傷靈敏度，則判不合格；大于等于40%靈敏度的信號(hào)，應(yīng)進(jìn)行記錄，包括缺陷位置、回波、大小。

5 缺陷的定位影響因素

5.1 針對(duì)系泊鏈產(chǎn)品形狀的特殊性，在對(duì)缺陷進(jìn)行定位時(shí)，會(huì)出現(xiàn)探傷平面與探頭平面成一定角度，儀器所顯示的水平距離與垂直距離產(chǎn)生很大的誤差，甚至顯示的距離不在工件上，從而影響缺陷的定位精度，導(dǎo)致出現(xiàn)缺陷判定不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。

5.2 環(huán)體表面比較粗糙，對(duì)探頭前部磨損嚴(yán)重，K值在實(shí)際生產(chǎn)中會(huì)發(fā)生變小，影響缺陷的定位。

5.3 儀器的水平線性和垂直線性不準(zhǔn)確，造成誤差過大。

6 缺陷定位不準(zhǔn)的解決方法

6.1 根據(jù)數(shù)字式超聲波探傷機(jī)的工作原理，缺陷的聲程顯示數(shù)值是通過聲速在工件中的傳播時(shí)間計(jì)算得出的，即l=c*t，而水平距離和垂直距離是根據(jù)固化的公式計(jì)算得出，在檢測平面與探頭的角度發(fā)生變化時(shí)，聲程不會(huì)發(fā)生變化，但水平距離和垂直距離的測量方法就會(huì)發(fā)生改變。

對(duì)焊縫處缺陷的檢測定位如示意圖中的缺陷（一）（二）

6.2 在使用過程中，對(duì)探頭的K值、前沿長度、水平線性、垂直線性等按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行校準(zhǔn)，防止出現(xiàn)定位不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。

6.3 對(duì)橫檔尖角的定位判定

在橫檔與鏈環(huán)的擠壓成型過程中，橫檔的兩側(cè)弧度過度不圓滑，會(huì)造成鏈環(huán)環(huán)體出現(xiàn)尖銳部位，造成回波幅值很高，出現(xiàn)偽缺陷。這種缺陷可以通過定位測量的方式，計(jì)算得出缺陷的部位并采用手指蘸油觸摸定位的方法進(jìn)行判定。

橫檔處偽缺陷的檢測定位如示意圖中的缺陷（三）

示意圖

7 總結(jié)

根據(jù)缺陷的準(zhǔn)確定位，結(jié)合產(chǎn)品產(chǎn)生缺陷的原因分析，可以比較準(zhǔn)確的判斷出缺陷的性質(zhì)及嚴(yán)重程度，從而提高了產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗(yàn)水平，也為產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝優(yōu)化提供了參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]張文基，郭艷，張玉峰等.高強(qiáng)度高韌性海洋四級(jí)系泊錨鏈鋼的試制及應(yīng)用[J].特殊鋼，2000，21（4）：43-45.

[2]董杰，孟兆生，楊浩，等.R4級(jí)海洋系泊鏈用熱軋圓鋼的研制[J].萊鋼科技，1994（3）：25.

[3]JB/T 10061-1999 A型脈沖反射式超聲波探傷儀通用技術(shù)條件.