電廠聯(lián)箱超聲波檢測

1、08-01-03 電廠聯(lián)箱超聲波檢測樂淑芳 白佑平 李海生馬頭發(fā)電總廠（郵編056044）摘要 本文以馬頭發(fā)電總廠二級(jí)減溫器聯(lián)箱內(nèi)壁疲勞龜裂為實(shí)例，通過加工試塊進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)及分析。進(jìn)一步提高對(duì)聯(lián)箱內(nèi)壁疲勞龜裂的檢出，對(duì)探頭的選擇及掃查靈敏度的選擇等問題進(jìn)行了論述。關(guān)鍵詞 聯(lián)箱，超聲波檢測，探頭值，靈敏度、前言集汽聯(lián)箱是火力發(fā)電廠鍋爐的主要高溫部件，由于各種原因，使聯(lián)箱的各部分的溫度有時(shí)或長時(shí)不均，溫差應(yīng)力較大，尤其是運(yùn)行十萬小時(shí)后的鍋爐聯(lián)箱，造成鋼材的組織老化、性能下降。并且這些運(yùn)行時(shí)間較長的鍋爐因電力供需狀況，現(xiàn)主要承擔(dān)電網(wǎng)調(diào)峰任務(wù)，使這些高溫部件的工作條件更加惡劣，加快了這些部件的疲勞損傷

2、，致使在聯(lián)箱及管道內(nèi)壁形成疲勞裂紋。一旦疲勞裂紋形成將直接威協(xié)設(shè)備的使用安全。如我廠#3爐二級(jí)減溫器聯(lián)箱南側(cè)噴水管下側(cè)聯(lián)箱內(nèi)壁于99年大修時(shí)發(fā)現(xiàn)大面積疲勞裂紋（見照片）。如何有效地檢測聯(lián)箱內(nèi)壁疲勞裂紋？目前有關(guān)規(guī)程未有詳細(xì)規(guī)定。結(jié)合我廠二級(jí)減溫器聯(lián)箱（420×40mm，材質(zhì)12Cr1MoV）內(nèi)壁疲勞龜裂的情況進(jìn)行了縱向和周向?qū)Ρ仍囼?yàn)和分析。照片 #3爐二級(jí)減溫器內(nèi)壁龜裂、探頭的選擇2.1探頭頻率的選擇：由于波的繞射，超聲波探測到的最小缺陷尺寸為/2，頻率高、波長短，半擴(kuò)散角小，聲束指向性好，能量集中，脈沖寬度小，分辨力高，有利于發(fā)現(xiàn)更小缺陷。但隨頻率增高，近場區(qū)長度大，衰減大，對(duì)探傷

3、不利。綜合考慮選用2.5MHz。2.2探頭晶片的選擇：晶片尺寸增加，半擴(kuò)散角減小，波束指向性好，能量集中對(duì)探傷有利，但是晶片尺寸增加的同時(shí)，近場區(qū)長度增加，對(duì)探傷不利?？紤]到周向檢測時(shí)，為了使探頭更好地與管壁接觸，減少耦合損失，因此選用9×9方晶片探頭。2.3、探頭值的選擇：最小值的選擇：縱向探測時(shí)，聯(lián)箱及管道的內(nèi)壁裂紋一般與內(nèi)壁垂直，在用橫波斜探頭探傷時(shí)，入射橫波的端角反射率如圖所示。從圖中可以看出，當(dāng)選用與表面裂紋夾角為35°55°（0.7-1.43）的橫波探傷反射率最高。否側(cè)探傷靈敏度較低，可能引起漏檢。因此采用斜探頭在聯(lián)箱表面縱向探傷時(shí)，最小值選擇為0.7

4、。最大值的選擇：周向檢測時(shí)超聲波在管道中的聲波與內(nèi)壁裂紋的夾角隨壁厚和曲率的變化而變化，如圖所示，探頭置于位置。 圖 圖在圖中，OCr聯(lián)箱內(nèi)壁半徑，OAR聯(lián)箱外壁半徑，135°55°根據(jù)幾何關(guān)系：ODr×Sin1R×SinSin-1（(r×Sin1)/R） (1)根據(jù)式(1)，計(jì)算得出27.8°-41.7°即0.526-0.89，最大值應(yīng)為0.89。綜合上述結(jié)果，兼顧縱向和周向探測，探頭的選擇應(yīng)：0.70.89。、試塊的制作3.1從聯(lián)箱無裂紋處分別取軸向和周向各一塊，尺寸為40mm×200mm，在內(nèi)壁分別加工0.5

5、mm、1mm、2mm線切割槽。3.2從帶有疲勞裂紋的聯(lián)箱上取一塊，從內(nèi)壁進(jìn)行刨削留有縱向1mm深裂紋。、靈敏度的調(diào)整4.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果：表 縱向超聲波探傷靈敏度K=0.77K=0.84k=0.940.5mm線切割槽1×613dB1×612dB1×610dB1mm線切割槽1×614dB1×614dB1×612dB2mm線切割槽1×616dB1×614dB1×614dB1mm裂紋1×68dB1×68dB1×66dB實(shí)際龜裂1×6-6dB1×6-8dB1×

6、6-8dB表 周向超聲波探傷靈敏度K=0.77K=0.84k=0.940.5mm線切割槽1×610dB1×610dB1×62dB1mm線切割槽1×611dB1×612dB1×62dB2mm線切割槽1×614dB1×613dB1×66dB實(shí)際龜裂1×6-6dB1×6-8dB1×6-14dB4.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：探頭的靈敏度相差12dB。說明探頭值的選擇應(yīng)根據(jù)聯(lián)箱的壁厚及曲率進(jìn)行計(jì)算選擇合適探頭值。從實(shí)際龜裂工件探傷靈敏度與試塊人工加工的模擬裂紋0.5mm、1mm、2mm線切割槽的

7、探傷靈敏度比較來看，相差達(dá)20dB左右。這是因?yàn)閷?shí)際工件內(nèi)壁有氧化皮，表面較粗糙及各部反射波由于相位差而產(chǎn)生干涉，致使缺陷回波較低。龜裂的反射能量較低，反射波呈多峰，隨探頭的移動(dòng)波峰起伏不定，波高變化較大，如圖3所示，探頭沿縱向及周向掃查均有反射波出現(xiàn)。圖3 龜裂波形特征從1mm裂紋與1mm線切割槽反射當(dāng)量來看，因自然裂紋表面不如線切槽表面平整，故1mm裂紋反射當(dāng)量低6dB。周向探傷缺陷的定位：因曲面探測時(shí)，聲程和跨距增加，探傷時(shí)應(yīng)予注意，如420×40mm周向探測時(shí)，0.77時(shí)42，0.84時(shí)44.8，0.94時(shí)46。因聲程增大，反射當(dāng)量有所降低。、結(jié)論5.1鍋爐聯(lián)箱的超聲波探傷，探頭