TOFD檢測中母材缺陷的判定

張智偉 鄭其海 蘇慶龍

（寧波市鎮海甬安無損檢測工程有限公司 寧波 315207)

在我國隨著制造和安裝工期、輻射防護的困難，TOFD檢測技術在壓力容器制造和安裝過程中的應用越來越多。TOFD檢測圖譜的判定還需要進一步研究，圖譜的判定需要具有一定經驗的檢測人員，母材缺陷的判定困難更大，需要通過更多的現場檢測和實際解剖的比對，總結TOFD檢測中母材缺陷圖譜的特征，從而降低TOFD檢測中母材缺陷的誤判概率。

1 設備制造和安裝過程中的母材缺陷圖譜示例

筆者在本文中所引用的TOFD圖譜是采用ISONIC-2007的檢測儀器采集的，對大量具有一定共性的圖譜進行分析，并結合超聲檢測和現場解剖驗證，發現該類圖譜為母材缺陷圖譜。下面通過實際檢測中發現的母材缺陷圖譜進行舉例說明：

1）某現場安裝的汽油分餾塔縱向對接焊縫TOFD檢測中發現的母材缺陷圖譜。主體材質：16MnR，規格為T=34mm，坡口型式為X型，焊接方法：SMAW；掃查方式：非平行掃查；探頭規格：5MHzφ6；楔塊角度60°；聚焦深度為23mm；探頭間距：80mm。鋼板軋制過程中產生分層引起的母材缺陷圖譜如圖1所示。

圖1 分層引起的母材缺陷圖譜

2）某廠在用的3000m3丙烯球罐下環縫抽檢發現的母材缺陷衍射信號。主體材質：Q370R，規格為T=44mm，坡口型式為X型，焊接方法：SMAW；掃查方式：非平行掃查；探頭規格：5MHzφ6；聚焦深度為30mm；楔塊角度60°；探頭間距：104mm；鋼板軋制過程中產生的點狀雜質引起的母材缺陷圖譜如圖2所示。

圖2 雜質引起的母材缺陷圖譜

3）某廠制造的加氫反應器進出料換熱器環向對接焊縫TOFD檢測中出現的母材缺陷圖譜。主體材質：15CrMoR（H），規格為T=45mm，坡口型式為U型，焊接方法：GTAW+SAW；掃查方式：非平行掃查；探頭規格：5MHzφ6；聚焦深度為30mm；楔塊角度60°；探頭間距：104mm；本次檢測儀器設置采用的NB/T 47013.10—2015標準，發現的母材缺陷圖譜如圖3所示。

圖3 母材缺陷圖譜

2 TOFD檢測圖譜比較和解剖結果

通過對大量TOFD檢測圖譜進行比較，并對具有共性圖譜中的超標缺陷進行現場解剖驗證，發現6臺容器的6條對接焊縫的TOFD檢測圖譜存在共性，圖譜中的缺陷特征與焊縫中的點狀和條狀缺陷比較相似。在對這6臺容器的6條對接焊縫母材缺陷進行解剖前，都采用了A型脈沖反射式超聲檢測儀器進行檢測，按照NB/T 47013.3—2015評定滿足鋼板或鍛件驗收要求。經過解剖發現像圖2母材缺陷解剖后缺陷很難發現，圖3母材缺陷解剖后的缺陷如圖4所示。

圖4 圖3解剖后的照片

3 母材缺陷圖譜特征

母材缺陷很容易被判定為點狀的密集缺陷或條狀的夾渣進行評定，造成大量的返修，返修后進行復探，缺陷圖譜并沒有變化。其實是鋼板在軋制或者鍛壓過程中產生的分層、非金屬夾雜物、夾渣、折疊等母材缺陷[1]。TOFD檢測中母材缺陷圖譜具有以下特征：

1）TOFD檢測中出現的母材缺陷與材質及規格無關。

2）母材缺陷圖譜與焊接缺陷圖譜相似，但缺陷所在的位置不同，母材缺陷分布在焊縫兩側或者一側，焊接缺陷分布在焊縫及熱影響區。

3）用A型脈沖反射法超聲檢測時，缺陷回波具有分層、點狀缺陷的特征。

4 母材缺陷形成原因

1）鋼錠內的氣泡、大塊的非金屬夾雜物、未完全切除的殘余縮孔或發生折疊，均可能引起分層[2]。

2）鋼在冶煉和澆鑄過程中理化反應和爐渣、耐火材料侵蝕剝落進入鋼液中形成的[3]。

5 母材缺陷圖譜的判定

如圖2所顯示的圖譜，很容易定性為點狀的密集缺陷，其實不是密集缺陷，它是母材缺陷衍射信號。當發現圖譜顯示為圖1、圖2（密集的在同一深度范圍內的圖譜）顯示時，可以采用以下方法進行判定：

1）采用垂直焊縫方向進行非平行掃查來進一步地對缺陷進行定性，具體的操作是從焊縫一側的母材向焊縫方向再通過焊縫再到母材，對掃查的圖譜進行觀察，如果探頭在母材上掃查有圖1（圖2）的圖譜顯示，而在焊縫和熱影響區上掃查沒有圖1（圖2）的圖譜顯示，則表明該缺陷是母材缺陷。垂直焊縫方向進行非平行掃查及掃查后的圖譜如圖5所示。

圖5 焊縫掃查圖譜

2）采用A型脈沖反射法超聲檢測，分別采用直探頭和K1的斜探頭進行檢測，圖2所示的圖譜直探頭和斜探頭有可能都能檢測到，說明缺陷是點狀的分散的。圖1所示的圖譜只有直探頭才能檢測到，說明缺陷是面狀（與母材平行）。

6 結束語

TOFD檢測中會出現一些具有焊縫內部點狀和條形缺陷特征的母材缺陷圖譜，很容易被當作焊縫內缺陷進行返修。通過現場解剖、對比和驗證，得出母材缺陷圖譜的特征及判定方法，為今后TOFD檢測母材缺陷的判定提供一定的依據，可以防止誤判，減少了TOFD檢測不必要的返修。

[1] 王曉雷. 承壓類特種設備無損檢測相關知識[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2014.

[2] 于建文，等. 鋼板分層問題的探討[J].鍋爐制造，2001，179（01）：45.

[3] 任頌贊. 鋼鐵金相圖譜[M].上海：科學技術文獻出版社，2003.