P92鋼焊接接頭超聲波檢測缺陷的分析

賈少威

摘要：現階段，因為火電機組發電對鋼材耐熱性要求的提升，使得新型馬氏體耐熱鋼P92鋼得到了普遍應用，而該鋼材的大量使用也給鋼焊接、熱處理以及無損檢測帶來了更多困難。本文將主要對該新型鋼焊接接頭中可不記錄缺陷的再判斷，來闡釋P92鋼焊接接頭超聲波檢測技術，希望對該鋼焊接接頭缺陷檢測工作有一定借鑒。

關鍵詞：P92鋼;焊接接頭;超聲波檢測;缺陷

1?P92鋼焊接概述

P92鋼是在P91鋼的基礎上發展而來的，是一種以P91鋼為基礎，增加1.8%左右的鎢、減少0.5%左右的鉬，加入少量B形成的具有高韌性、耐腐蝕性和抗氧化性，較小的熱膨脹系數、較好的導熱性能和抗熱疲勞性能的新型鋼。該鋼在進行焊接時，主要焊接工藝具有以下特點：第一，要求采取多層多道焊接的方式，且要求每一層焊道的焊接厚度不能超過焊條的直徑，焊道的寬度不能超過焊條直徑的4倍。雖然要求十分嚴格，但是在該鋼進行焊接時依然會在其內部存在一些不易察覺的缺陷。

2?對P92鋼進行超聲波檢測

P92鋼和普通碳鋼的性質存在很大的差異性，尤其在密度、彈性模量上的差異較大，所以聲速也有很大的差距，在進行超聲波檢測時就不能采用普通碳鋼的檢測標準，需要結合P92鋼的密度和彈性模量特點合理調整超聲波檢測儀器，校準探頭，避免因為探頭誤差而引起檢測誤差，導致無法及時有效地找到缺陷具體位置。但是因為P92鋼屬于新型鋼，是這幾年才被大量應用到火力發電中的，因此在對其進行缺陷檢測方面還存在一些不足。具體包括：首先P92鋼在焊接時容易在焊縫中出現一些細小的缺陷，這些缺陷包括微小的夾渣、未熔合的坡口、未熔合的層間等。根據常規檢測要求，這些缺陷都屬于細小的可以不被記錄的缺陷，所以經常在超聲波檢測中被忽視。尤其是未熔合缺陷，若其缺陷長度小于10mm往往會因為波幅較低而被當作是可不記錄缺陷沒有被記錄下來。但是就是因為這些細小的缺陷會給火力發電機組的安全穩定運行埋下很大的隱患，如果長此以往不被發現就可能會引發安全事故。為避免這類問題的出現，對P92鋼的超聲波檢測提出了更高的要求，而負責檢測人員的素質自然要求更高，不僅要掌握超聲波檢測的原理和技術，而且必須全面了解P92鋼的特性和對其進行超聲波缺陷檢測的特征和需要注意的問題，以免根據以往經驗，尤其是對普通碳鋼檢測的經驗去對P92鋼進行一樣的檢測。

3?超聲波檢測原理

3.1?超聲波檢測原理

在對P92鋼進行超聲波檢測時，超聲波從上表面傾斜進入工件，若超聲波在工件內部傳播時沒有遇到缺陷引起的異質介面超聲波就不會反射回來，熒光屏外只有始波而沒有其他波形。如果超聲波在工件內部檢測時遇到了因為缺陷引起的異質介面，就會見部分聲波反射回到探頭中，熒光屏上會顯示出缺陷波。反射波進入到探頭中后，通過調整探頭可尋找缺陷回波，并可以通過熒光屏上的缺陷波觀察其靜態波形和動態波形，然后根據探頭移動到的位置尋找到具體發生缺陷的地方，根據工件的幾何特征分析缺陷的特點。

3.2?對缺陷波靜態波形的常規分析

對熒光屏上的缺陷波進行靜態波形分析時，主要分析以下內容：第一，靜態波形呈鋸齒狀，波形底部較寬，根部存在次波，常見缺陷為夾渣。第二，靜態波形在基線上的反射波較為密集且波高不等，在探頭移動時會使波形呈現起落現象，這時容易出現密集氣孔缺陷。第三，在探頭平行于焊縫移動時，當波形升高消失較快時易出現單個氣孔缺陷，當波動升高或消失的速度較慢，且反射波位置和高度變化較小時常見缺陷為未熔合;當反射波清晰且波幅較大時，轉頭探頭反射波未呈現顯著的錯動現象，波高消失、轉角較大時常見缺陷為裂縫或裂紋;當反射波尖銳、開口較窄時根部沒有雜波，這時在利用超聲波進行焊縫兩邊檢測時，當反射波的高度位置相差較大則通常為未熔合坡口缺陷。

4?超聲波檢測P92鋼時的技術要求

4.1?合理選擇檢測的條件

在利用超聲波技術對P92鋼進行缺陷檢測前首先要根據P92鋼的特點合理選擇檢測條件，檢測條件包括超聲波儀器型號、探頭標準、試塊和對比試塊的標準等。

4.2?根據P92鋼特征合理調節儀器

第一關于入射點以及前沿的測定。首先應該將斜探頭放在標準試塊的圓心位置，然后移動探頭直到反射波出現在波形顯示區域，然后定位最高的反射波位置，使回波的高度在滿刻度10%以上。這時圓心位置對應探頭上的點就是本次超聲波測試探頭的入射點，固定好入射點以后固定探頭，用尺子測量出探頭前端到試塊圓弧邊緣的距離是多少，然后該探頭前沿長度可以根據公式計算得出，同時計算探頭前沿到試塊圓弧邊緣的距離是多少，該探頭的前沿長度可以計算得出。第二，關于k值的計算，將斜探頭放在標準試塊上，然后再測試k值，在測試過程中需要根據探頭的位置移動合理調整，使回波能夠顯示在波形顯示區域范圍內，前后移動的探頭可使該回波達到最大的波幅。這時固定探頭顯示屏幕上就會出現k值信息，此時可以測得斜探頭k值。第三，關于DAC曲線繪制，將斜探頭放在對比試塊上，對準第一個測試孔，然后移動探頭定位最高的波回波，將該回波幅度調整到80%左右后鎖住可完成該點測試。之后將斜探頭放在對比試塊上對準第一個測試孔，移動探頭找到最高波回波，再將該回波幅度調整到80%后鎖住該回波可完成該點的測試。此后依舊按照上述步驟采樣，完成曲線基準線測試，再根據標準要求在顯示屏上輸入評定、定量、判廢和表面補償標準數值，在經過合理調整后可得到DAC曲線。

4.3?對缺陷的評定

在經過上述測試后，可對缺陷進行評定，關于評定標準有以下要求：第一對于波幅超過評定線的反射波或者波幅沒有超過評定線，但是其有一定長度是來自鋼焊接接頭被檢測區域反射回波的，都需要注意是否產生裂紋等缺陷，根據缺陷的反射波信號特點和部位，通過動態波形分析、探頭移動和掃查等方式，結合焊接工藝綜合分析該缺陷特征，當無法進行準確判斷時可再次通過其他檢驗來判定。第二，對于標準非裂紋和未熔合缺陷的反射波幅度達到評定線的可以不做記錄，最大反射波幅度達到SL線或屬于II區的缺陷，可根據缺陷長度結合標準評定表進行評定。第三缺陷是裂紋或者未熔合、根部未焊透的可以評定為IV級，反射波幅度在RL線或III區的缺陷評定為IV級，最大反射波幅度不超過評定線，且幅度在I區的屬于非裂紋和未熔合等缺陷的評定為I級。

4.4?初次檢測結果分析

初次檢測得到的結果數據中要包括缺陷的指示長度、各類缺陷的長度、缺陷當量、缺陷波形特征、缺陷類型以及缺陷級別等。然后根據上述對缺陷的評定規定判斷各類缺陷屬于合格可不記錄缺陷還是其他級別的缺陷，但是有的缺陷如果其最大反射波幅度達到了評定線但是根據波形特征缺陷是未熔合的，就很難進行缺陷評級，這時需要進行下一步的判定。

4.5?二次檢測判定

考慮到P92鋼的焊接采用的是薄焊層、多層多道焊接技術，對于初次檢測無法進行級別判定的可以進行二次檢測后再判定。一般采取在焊縫兩邊同次波檢測法，查看缺陷在兩邊回波變化幅度，如果兩邊的回波幅度差較大可以判斷該缺陷是未熔合缺陷，可以確定該缺陷是不合格的焊縫。

4.6?返修再確定

對于經過兩次檢測都判定為不合格缺陷的需要進行返修處理，這些有問題的焊接主要是對存在缺陷的位置進行重新打磨，然后根據缺陷波形是鋸齒狀、波底較寬且伴有次波、缺陷類型多是夾渣、未熔合等缺陷的特征，可以進行解剖到一定深度，然后開展滲透檢驗，確定該缺陷的指示長度。

5?結語

綜上所述，利用超聲波檢測技術對P92鋼焊接接頭進行缺陷檢測，主要是判斷存在的缺陷屬于合格、可不被記錄缺陷還是需要進行返修處理的缺陷。該檢測工藝的主要目的是為保障P92鋼的焊接質量，避免因焊接缺陷問題的存在而影響該鋼在火力發電機組中的應用，影響發電機組運行的安全性。

參考文獻：[1]劉濤，陳晨，徐春.?P92鋼集箱焊接接頭裂紋的超聲檢測識別[J].?中國特種設備安全，2013（3）：40-42.

[2]陳君平，楊文峰，劉建屏，季昌國，韓騰.?P91/P92鋼管道對接焊縫根部裂紋的CIVA仿真分析[J].?華北電力技術，2015（7）：12-16.

[3]侯志強.?P92鋼焊接接頭易出現的問題和焊接工藝要求[J].?機電信息，2011（30）：116-117.