在用超高壓人造水晶釜的超聲檢測

曾延榮

（宜賓市特種設備監督檢驗所 四川宜賓 644000 ）

根據在用超高壓人造水晶釜的失效形式，大多數是由于其裂紋的擴展導致的。為保證在用超高壓人造水晶釜的安全運行，對在用超高壓人造水晶釜進行定期檢驗，其中超聲波檢測是非常重要的一項。因為根據失效形式，裂紋一般與表面垂直或形成一定角度，而在用超高壓人造水晶釜經過了一定使用年限，因此對于超聲檢測主要采用周向橫波檢測和軸向橫波檢測為主，縱波直探頭檢測為輔的方法。這里不分析縱波直探頭檢測。檢測工藝要求如下。

1 儀器選用

儀器采用A型脈沖反射式超聲探傷儀，其工作頻率范圍為0.5～10MHz，儀器至少在熒光屏滿刻度的80%范圍內呈線性顯示。探傷儀應具有80dB以上的連續可調衰減器，步進級每檔不大于2dB，其精度為任意相鄰12dB的誤差在±1dB以內，最大累計誤差不超過1dB。水平線性誤差不大于1%，垂直線性誤差不大于5%。

圖1 結構圖示

圖2 橫波檢測專用對比試塊

2 耦合劑根據被檢工件的表面狀況，選用0#機油或超聲檢測專用耦合劑。

3 試塊選用

3.1 參選JB/T4730.3-2005標準中CSK-ⅠA試塊、CSK-ⅢA。

3.2 橫波斜頭檢測專用對比試塊（見圖2），對比試塊的材質、熱處理組織狀態、尺寸、參數與被檢筒體相同，表面粗糙度不大于，V型槽為60o，槽深t=2δ%=3.7mm，V型槽長L=25 mm。

4 探頭選用

圖3 橫波周向檢測K值計算

4.1 橫波軸向檢測采用2.5P13×13K1，橫波周向檢測K值需經計算，要保證探頭主聲束能掃查到整個工件截面，橫波周向檢測K值計算如下（見圖3）。

考慮到K值隨工件的壁厚增大而減小，同時考慮橫波檢測K=0.65時橫波聲壓往復透射率較低，容易漏檢，故取中間值K=0.68。因此選擇2.5P13×13K0.68的探頭，并找探頭制造廠家定做。

5 掃描量程

5.1 橫波掃描量程按深度1∶4調節。

5.1.1 橫波軸向檢測時一次波調在顯示屏上23mm處,二次波調在顯示屏上46mm處。

保存試驗時間2014年9月9日至2015年1月14日。保存試驗材料，按D配方生產羊全混合顆粒飼料D1～D3，D1、D2在湖北天越牧業有限公司羊場采用平模制粒，D1直接冷制粒（KL-150型顆粒機，壓縮比6∶1）；D2冷制粒（KL-150型顆粒機，壓縮比4.7∶1），適當加水調質（由少到多逐漸增加水分）到成型效果良好，眼觀不到明顯粉料。D3委托羊場周邊某規模飼料廠制粒（年單班產量10萬噸以上，420型環模制粒機，蒸汽調質）。選擇育肥豬商品料D4(與D3加工方式相同)和某公司送場試用的全混合顆粒飼料D5(加工方式不清楚)作對照。

5.1.2 橫波周向檢測時,圓筒體與平板工件不同，不但內表面入射角變大，而且聲程和跨距也變大。因此,要計算聲程修正系數u和跨距修正系數m(見圖4)。

根據探頭K值，計算出入射角β/的值和ψ角的值。

由 tgβ=K=0.68

根據三角函數關系:

圖4 橫波周向檢測時修正計算

一次波聲程修正系數u

全跨距修正系數m

5.2 對內外表面缺陷進行深度定位：

由公式7：

一次波探傷時深度

二次波探傷時深度

因此，橫波周向檢測按深度1∶4調節掃描量程時，對一次波d1（內表面V型槽）調節為顯示屏上31mm處, 對二次波d2（外表面V型槽）調節為顯示屏上62mm處。

6 靈敏度調節

6.1 橫波軸向檢測靈敏度調節

將2.5P13×13K1探頭位于對比試塊外圓表面位置1（見圖5）使探頭主聲束對準內表面V形槽找到最高反射回波，調節掃描量程（顯示屏上23mm處）和調節增益，使最大反射波達滿刻度的80%，并在反射波峰值處做好記號，再將2.5P13×13K1探頭位于對比試塊外圓表面位置2（見圖5），使探頭主聲束對準外表面V形槽找到最高反射回波，調節掃描程（顯示屏上46mm處），不改變儀器其他旋鈕，并在反射波峰值處做好記號，將兩點用直線連接并延長，并使之包括全部檢測范圍，作為橫波軸向檢測的DAC線。

圖5 橫波軸向檢測靈敏度調節

6.2 橫波周向檢測靈敏度調節

將2.5P13×13K0.68探頭位于對比試塊外圓表面位置1（見圖6），使探頭主聲束對準內表面V形槽找到最高反射回波，調節掃描程（顯示屏上31mm處）和調節增益，使最大反射波達滿刻度的80%，并在反射波峰值處做好記號，再將2.5P13×13K0.68探頭位于對比試塊外圓表面位置，使探頭主聲束對準外表面V形槽找到最高反射回波，調節掃描量程（顯示屏上62mm處），不改變儀器其他旋鈕，并在反射波峰值處做好記號，將兩點用直線連接并延長，并使之包括全部檢測范圍，作為橫波周向檢測的DAC線。

圖6 橫波周向檢測靈敏度調節

圖7 橫波軸向掃查

7 掃查方式及描查靈敏度(見圖7)

7.1 橫波軸向掃查采用2.5P13×13K1從先后從正反兩個方向進行掃查，探頭位置1掃查靈敏度調為DAC+6dB，并確定出底部臺階的位置，并在工件上做好記號；探頭位置2掃查底部臺階處部位時，掃查靈敏度應比探頭位置1提高10～12 dB，其余部位掃查靈敏度同探頭位置1。

7.2 橫波周向掃查采用2.5P13×13K0.68分別沿順時針和逆時針方向掃查(見圖8), 掃查靈敏度調為DAC+6dB。

圖8 橫波周向掃查

掃查過程中，如果缺陷波對應深度df=d1時，該缺陷位于筒體內壁。如果缺陷波對應深度df=d2時，該缺陷位于筒體外壁。如果缺陷波df對應深度在d1≤df≤d2時，該缺陷在二次波范圍內，這時前移探頭，使用缺陷波df≤d1，然后按下式計算（見圖9）

圖9

8 缺陷記錄與評定

對缺陷回波高度≥1/2 DAC線的應以記錄和評定，對于外表面能打磨掉的應砂磨掉。對缺陷回波高度≥1/2 DAC線，且無法消除的缺陷，作判廢處理。

9 檢測工藝可靠性和可行性結論

通過實際檢測證明，按照以上的檢測工藝，像對于外表面深＞0.5mm的開口劃痕，開口的鋼印、表面焊疤裂紋，測溫孔底部裂紋，缺陷回波高度均會≥ 1/2DAC線。因此，按照以上的檢測工藝對在用超高壓人造水晶釜進行超聲檢測，對裂紋類面積型缺陷的確有很高的靈敏度。該檢測工藝滿足在用超高壓人造水晶釜在定期檢驗中進行超聲檢測的可靠性和可行性，確保在用超高壓人造水晶釜的安全運行。

［1］TSG R0002－2005超高壓容器安全技術監察規程（簡稱《超規》）.

［2］CGJB404－2006在用高壓水晶釜超聲波檢測規程

［3］JB/T4730-2005 承壓設備無損檢測.

［4］全國鍋爐壓力容器無損檢資格考核委員會.超聲波探傷［Z］.中國鍋爐壓力容器安全 ，1997.