管板堆焊層母材側超聲波檢測的實驗研究

呂 濤劉獻游付相輝段小偉(.四川省特種設備安全管理協會 成都 60000)(.四川省特種設備檢驗研究院 成都 60000)(.四川川潤動力設備有限公司 自貢 64000)

管板堆焊層母材側超聲波檢測的實驗研究

呂 濤1劉獻游2付相輝3段小偉3
(1.四川省特種設備安全管理協會 成都 610000)
(2.四川省特種設備檢驗研究院 成都 610000)
(3.四川川潤動力設備有限公司 自貢 643000)

加熱器管板堆焊層超聲波檢測，傳統檢測方法是從堆焊層進行檢測，此種方法檢測時只能將堆焊面粗車后才能進行檢測，這樣造成大量人力物力浪費。從管板堆焊層母材側進行檢測由于管板母材已金加工不需再加工就可進行檢測，從管板堆焊層母材側進行檢測就沒有從堆焊層進行檢測而造成浪費極大的問題。通過試驗提出了管板堆焊層母材側檢測的檢測工藝，得出管板堆焊層母材側檢測對于使用碳素鋼絲極堆焊的高壓加熱器是可行的且能極大的減少浪費，降低生產成本。

管板 堆焊層 超聲波檢測

對于壓力容器加熱器管板堆焊層的超聲波檢測，傳統的檢測方法是從堆焊層進行檢測，此種檢測方法存在著很大的缺點：由于超聲波檢測對表面粗糙度要求較高，堆焊完成后，只能將堆焊面粗車后才能進行超聲波檢測。而大部分缺陷為母材和過渡層的未結合(見圖1)，在對缺陷進行返修時，就只能將沒有缺陷的堆焊層面及過渡層一起氣刨掉，然后重新補焊，這樣既費時又費力，而且造成大量人力物力浪費。從管板堆焊層母材側進行檢測由于管板母材已金加工不需再加工就可進行超聲波檢測，另外如果提前從母材側檢測出過渡層的界面缺陷，就能避免其他幾層堆焊完成后又對完好部位返修。顯然從管板堆焊層母材側進行檢測就沒有從堆焊層進行檢測造成的效率低下浪費極大的問題，然而從管板堆焊層母材側進行檢測是否可行，檢測效果能否滿足質量要求，對此筆者進行了實驗研究。

圖1　母材和過渡層的未結合缺陷

1　實驗方案

根據統計調查：高壓加熱器管板絲極堆焊合格率較高，主要缺陷是夾渣。低壓加熱器和換熱器管板帶極堆焊焊接質量較差，主要缺陷是母材與堆焊層界面的未結合，以及過渡層和面層中的夾渣和未融合。

針對管板堆焊質量情況和超聲波探傷現狀分析，母材側表面粗糙度滿足檢測要求，制定的實驗方案是：

1）絲極堆焊，在堆焊完第一層后，帶極堆焊在過渡層堆焊完成后，直接從母材側進行超聲波檢測；

2）把堆焊層和母材的界面缺陷檢測出來并進行返修，然后堆焊后面幾層，當面層堆焊完成后，從母材側再進行超聲波檢測；

3）將堆焊面粗車，從堆焊側進行超聲波檢測；

4）將母材側檢測數據與堆焊側檢測數據進行對比分析。

2　實驗步驟

2.1制作對比試塊。

筆者參照國內探傷標準及相關文獻資料，結合實際情況，制作了T1、T2，T3型對比試塊（如圖2、圖3、圖4所示）。試塊的材料20MnMoⅣ，堆焊方法與管板實際堆焊工藝一致，母材厚度T，堆焊層厚度δ均與實際管板相同。

圖2　T1試塊

圖3　T2試塊

圖4　T3試塊

2.2制定堆焊層母材側超聲波探傷工藝

參照相關文獻資料及相關標準，結合實際情況，制定出堆焊層母材側超聲波檢測工藝：

管板堆焊超聲波檢測掃查方法位置如圖5，圖6所示：

圖5　堆焊層側探頭布置

圖6　母材側探頭布置

檢測條件見表1。

表1　檢測條件

檢測工藝參數見表2。

表2　檢測工藝參數

2.3實際進行母材側探傷檢測并將檢測結果與堆焊層側檢測結果對比

●2.3.1檢測情況（見表3）

表3　檢測情況

●2.3.2檢測結果分析

1）高壓加熱器的管板堆焊從母材側檢測和從堆焊層側檢測，其檢測結果均相同，而且堆焊缺陷數量明顯低于低壓加熱器。

高壓加熱器一般使用H08A碳素鋼絲極堆焊，作用是便于封口焊焊接，碳鋼焊接性能好，焊接技術要求不高，所以焊接缺陷少，且缺陷性質單一基本均為夾渣。

2）低壓加熱器的管板堆焊從母材側檢測和從堆焊層側檢測，其檢測結果從堆焊層側檢測優于從母材側檢測，且焊接缺陷數量較多。

這是因為從堆焊層側檢測使用雙晶片探頭雙晶探頭一發一收，檢測靈敏度高。由于堆焊層各向異性，從母材側檢測，散射衰減嚴重，檢測信噪比低，所以從堆焊層側檢測效果優于母材側檢測。

低壓加熱器過渡層使用ER309L≥3mm，面層ER308L≥5mm，帶極堆焊不銹鋼，過渡層作用是在過渡層與堆焊層之間獲得具有較高韌性的過渡層，阻止表面裂紋向母材擴展；面層作用是防腐，帶極堆焊溫度不均，焊接規范要求嚴格，對操作人員技能要求高，容易產生缺陷。

3　實驗結論

通過實驗過程和結果分析得出以下結論：

1）使用碳素鋼絲極堆焊的高壓加熱器 管板堆焊層母材側檢測缺陷檢出的效果與堆焊層側檢測缺陷檢出的效果相同，能滿足缺陷檢出要求。

2）帶極堆焊不銹鋼的低壓加熱器管板從堆焊層側檢測效果優于母材側檢測，應從堆焊層側進行檢測。

3）帶極堆焊不銹鋼的低壓加熱器堆焊層焊接質量較低時，可考慮增加堆焊過渡層后從母材側進行檢測，因大部分缺陷在結合層，利于及時對缺陷進行。這樣就能防止因為缺陷返修而不得不把沒有缺陷的過渡層和面層一起氣刨掉而造成極大浪費的情況。從而減少產品完好部位的返修，縮短生產時間，減少材料浪費，提高產品一次合格率，極大的降低生產成本。當堆焊層全部完工后再從堆焊層進行檢測。

4）母材側檢測優點：母材側表面光滑，耦合效果好，無需機加工就能直接檢測。成本低，效率高。

5）母材側檢測有如下兩個缺點：

（1）檢測精度略低于堆焊層側檢測，不適用于帶極堆焊不銹鋼的低壓加熱器管板堆焊層檢測。

（2）從母材側檢出缺陷，最終返修還是從堆焊層側，這樣加大了檢測人員做缺陷位置標記的難度，會產生一些誤差。

[1] 許遵言. 不銹鋼堆焊層母材側超聲波探傷的一些體會[J]. 無損檢測，1999，21(6)：270-273.

[2] JB/T 8931—1999 堆焊層超聲波探傷方法[S].

[3] 于大偉，張忠海. 堆焊層復合層側超聲波探傷[J].一重技術，2008，06：69-71.

Experimental Research about the Ultrasonic Test on Base Metal Side of Tube Sheet Surfacing Layers

Lv Tao1Liu Xianyou2Fu Xianghui3Duan Xiaowei3
（1. Sichuan Special Equipment Safety Management Association Chengdu 610000）
（2. Sichuan Special Equipment Inspection Institute Chengdu 610000）
（3. Sichuan Chuanrun Power Equipment Co Ltd Zigong 643000）

The traditional ultrasonic detection of the heater tube sheet weld overlay is from surfacing layers side. Such tests may only be allowed after surfacing for rough turning, which caused massive human and material waste. Comparing with testing of the surfacing layer, there is no great waste due to the tube sheet material has no need for further processing. Testing process of tubes welded from base metal side is presented by experiment, it is suggested that tube sheet weld overlay material testing is feasible and can dramatically reduce waste, lower production costs for the high pressure heater of carbon steel wire welding.

Tube sheet Surfacing layers Test of ultrasonic

X924．2

B

1673-257X(2016)01-0019-03

10．3969/j．issn．1673-257X．2016．01．004

呂濤(1962～)，男，本科，高級工程師，總工程師，從事特種設備安全管理工作。

（2015-05-28）