再生器現場對接焊縫的TOFD檢測

李兆太 黃 智 張 銘 趙志剛

南京金陵檢測工程有限公司 江蘇南京 210046

1 項目簡介

某石化公司油品升級項目，350萬t/a催化裂化裝置再生器現場安裝組焊。該容器材質為Q345R，規格為Φ156600/9600×82/76/40/36/34×54850，容器上段直徑15.66m，厚度36mm，下段直徑9.6m，厚度34mm，上下段之間用過渡段錐體連接，錐體厚度40mm，高度(長度)8m，錐體四側間隔開設2個直徑1.8m和2個直徑1.6m的管口，在4個管口位置錐體母材分別采用厚度82mm和76mm的鋼板加強(厚鋼板之間有拼接焊縫)；容器高度(長度)54.85m。容器壁板分片到貨，現場組對，采用手工電弧焊焊接，X型坡口，厚度不等時，厚板采用機械加工方法加工成1∶3的坡度與簿板對接，容器內壁平齊。

由于現場防護條件限制和工期要求，采用射線檢測法不能滿足工期和安全防護要求，經設計同意改用TOFD檢測法代替射線檢測法。按JB/T4730.10-2010標準進行100%檢測，Ⅱ級合格。

2 檢測方案的制訂

根據焊接工藝、容器結構和施工程序，制訂TOFD檢測方案。

2.1 施工程序介紹

容器在安裝現場組對焊接成分段，各分段合格后，用吊車先將最下段安裝就位，再吊裝第2段與之組對焊接，依次進行各段組對焊接，所有分段間的組對焊接均是固定口，這些口都在高空進行焊接和檢測。

由于錐體過渡段開孔部位鋼板厚度大，其與厚度40mm組對部位必須先進行1∶3的坡度加工，組對時保證內表面平齊后，全部焊接完成并檢測合格后，再氣割開孔(開1.6m和1.8m的孔)。

2.2 檢測人員

TOFD檢測，每組由2～3名人員組成，其中1名人員持有TOFDⅡ級資格，并了解工程施工及焊接情況。

2.3 檢測儀器和試塊

本工程采用南通友聯生產的PXUT-910型TOFD檢測儀和配套掃查架（可供4對探頭掃查）。

厚度小于50mm的工件，直接用母材良好部位調試靈敏度；

厚度76和82mm的工件，采用厚度80mm的對比試塊和模擬試塊進行靈敏度調節和驗證。

2.4 檢測工藝的制訂

根據現場具體情況，編制檢測工藝卡。

2.4.1 掃查面及掃查寬度的確定

筒體和上下封頭母材焊縫兩側厚度相等或相近，TOFD掃查面可以在內表面也可以在外表面；錐體過渡段焊縫，開孔部位的厚板與其周圍的較簿板組對時要求內表面平齊，因此TOFD掃查面只能在內表面。

為保證掃查架移動順利，焊縫兩側掃查面寬度均不少于150mm。

2.4.2 確定檢測區域

根據標準規定，檢測區域寬度為焊縫及其兩側熱影響區各加上6mm的范圍。本項目材質為Q345R、X型坡口、采用手工電弧焊焊接，根據焊接工藝評定，熱影響區寬度為3～4mm，因此，檢測區域為焊縫、熔合線及熔合線外10mm的范圍。

圖1 TOFD檢測工藝卡

2.4.3 檢測通道和PCS的設置

為了減小TOFD檢測盲區和提高檢測效率，本工程對于厚度34、36、40、76、82mm的焊縫，均采用雙通道掃查。

第1通道PCS的設置盡可能小，即將探頭置于焊縫兩側，并適當增加余量，以保證探頭能順利掃查為宜；

第二通道PCS的設置以滿足下表面檢測范圍內檢測角度不小于40°為宜，當不等厚對接時，因內表面平齊，探頭在內表面掃查，PCS的設置以較簿工件厚度為準。

這樣的設置減小了上下表面盲區，提高了掃查覆蓋范圍，可以減掉焊縫兩側的偏置掃查。

2.4.4 探頭的選擇

厚度34、36、40mm的工件，第1通道選擇7.5MΦ3角度為70°的探頭；第二通道選擇5MΦ6角度為60°的探頭；

厚度76、82mm的工件，第1、2通道均選擇5MΦ6角度為60°的探頭；

2.4.5 時間窗口的設置

投產后的再生器圖片

圖2 超聲波補充檢測工藝卡

圖3 磁粉補充檢測工藝卡

為了觀察、評判方便和保證2個通道的相互覆蓋，2個通道的時間窗口設置均為，時間窗口的起始位置為直通波到達前0.5～1us，時間窗口的終止位置為工件底面波后0.5～1us。

2.4.6 掃查方式

TOFD掃查方法采用非平行掃查。

對于丁字縫部位，TOFD掃查架通過的焊縫區域應進行打磨平滑，以確保掃查架通過焊縫時聲波耦合良好。

2.4.7 耦合劑

水。

2.4.8 補充檢測

為了消除上下表面盲區和防止橫向缺陷漏檢，在TOFD檢測合格后增加手工超聲波檢測對上下表面盲區以及進行橫向缺陷檢測。對于厚度76和82mm的焊縫，手工超聲波檢測時應進行雙面雙側掃查。焊縫內外表面增加磁粉檢測以消除盲區和表面缺陷。

根據工件條件、焊縫寬度和上述選擇要求，編制的TOFD檢測工藝卡如圖1所示；超聲波補充檢測工藝卡見圖2；磁粉補充檢測工藝卡見圖3。

3 檢測工藝驗證及實施

按本工藝將設置好的TOFD 設備在相同厚度的模擬試塊上進行檢測驗證，模擬試塊中的缺陷均能清晰顯示。本工藝在盲區試塊上進行檢測驗證，結果見表1。

表1 上表面盲區實測結果

在檢測實施過程中，筒體縱、環焊縫結構比較規則，檢測比較順利，但錐體檢測難度較大，錐體上端直徑15.66m，下端直徑9.6m，錐體基本厚度40mm，4個開孔位置的鋼板厚度分別為76mm 和 82mm， 涉 及 焊 縫 對 接 厚 度 形 式 有40/40，40/76，40/82，76/76，82/82，由 于76mm 和82mm 的板較厚，每個開孔部位由6塊厚板組對后才能滿足開孔面積的要求。

4 小結

本工程采用雙通道進行檢測，第1通道采用較高頻率在滿足焊縫寬度的情況下選擇盡可能小的PCS有利于減小上表面盲區;

第2通道PCS的設置，要求滿足檢測區域的要求，即滿足焊縫下表面寬度及焊縫熔合線外10mm的位置聲束角度不小于40°的要求，省掉了焊縫兩側的偏置掃查。

采用手工超聲波檢測和磁粉檢測作為TOFD檢測的補充檢測，消除了上下表面檢測盲區和橫向缺陷漏檢的可能性。

通過本工藝的檢測實施，順利完成了檢測任務，工程質量和工期均得到了保障，客戶滿意。