TOFD檢測(cè)中母材缺陷的判定

張智偉 鄭其海 蘇慶龍

（寧波市鎮(zhèn)海甬安無損檢測(cè)工程有限公司 寧波 315207)

在我國(guó)隨著制造和安裝工期、輻射防護(hù)的困難，TOFD檢測(cè)技術(shù)在壓力容器制造和安裝過程中的應(yīng)用越來越多。TOFD檢測(cè)圖譜的判定還需要進(jìn)一步研究，圖譜的判定需要具有一定經(jīng)驗(yàn)的檢測(cè)人員，母材缺陷的判定困難更大，需要通過更多的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和實(shí)際解剖的比對(duì)，總結(jié)TOFD檢測(cè)中母材缺陷圖譜的特征，從而降低TOFD檢測(cè)中母材缺陷的誤判概率。

1 設(shè)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(cè)儀器采集的，對(duì)大量具有一定共性的圖譜進(jìn)行分析，并結(jié)合超聲檢測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)解剖驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)該類圖譜為母材缺陷圖譜。下面通過實(shí)際檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)的母材缺陷圖譜進(jìn)行舉例說明：

1）某現(xiàn)場(chǎng)安裝的汽油分餾塔縱向?qū)雍缚pTOFD檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)的母材缺陷圖譜。主體材質(zhì)：16MnR，規(guī)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(guī)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(chǎn)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(huán)縫抽檢發(fā)現(xiàn)的母材缺陷衍射信號(hào)。主體材質(zhì)：Q370R，規(guī)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(guī)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(chǎn)生的點(diǎn)狀雜質(zhì)引起的母材缺陷圖譜如圖2所示。

圖2 雜質(zhì)引起的母材缺陷圖譜

3）某廠制造的加氫反應(yīng)器進(jìn)出料換熱器環(huán)向?qū)雍缚pTOFD檢測(cè)中出現(xiàn)的母材缺陷圖譜。主體材質(zhì)：15CrMoR（H），規(guī)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(guī)格：5MHzφ6；聚焦深度為30mm；楔塊角度60°；探頭間距：104mm；本次檢測(cè)儀器設(shè)置采用的NB/T 47013.10—2015標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)的母材缺陷圖譜如圖3所示。

圖3 母材缺陷圖譜

2 TOFD檢測(cè)圖譜比較和解剖結(jié)果

通過對(duì)大量TOFD檢測(cè)圖譜進(jìn)行比較，并對(duì)具有共性圖譜中的超標(biāo)缺陷進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)解剖驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)6臺(tái)容器的6條對(duì)接焊縫的TOFD檢測(cè)圖譜存在共性，圖譜中的缺陷特征與焊縫中的點(diǎn)狀和條狀缺陷比較相似。在對(duì)這6臺(tái)容器的6條對(duì)接焊縫母材缺陷進(jìn)行解剖前，都采用了A型脈沖反射式超聲檢測(cè)儀器進(jìn)行檢測(cè)，按照NB/T 47013.3—2015評(píng)定滿足鋼板或鍛件驗(yàn)收要求。經(jīng)過解剖發(fā)現(xiàn)像圖2母材缺陷解剖后缺陷很難發(fā)現(xiàn)，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(diǎn)狀的密集缺陷或條狀的夾渣進(jìn)行評(píng)定，造成大量的返修，返修后進(jìn)行復(fù)探，缺陷圖譜并沒有變化。其實(shí)是鋼板在軋制或者鍛壓過程中產(chǎn)生的分層、非金屬夾雜物、夾渣、折疊等母材缺陷[1]。TOFD檢測(cè)中母材缺陷圖譜具有以下特征：

1）TOFD檢測(cè)中出現(xiàn)的母材缺陷與材質(zhì)及規(guī)格無關(guān)。

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(cè)或者一側(cè)，焊接缺陷分布在焊縫及熱影響區(qū)。

3）用A型脈沖反射法超聲檢測(cè)時(shí)，缺陷回波具有分層、點(diǎn)狀缺陷的特征。

4 母材缺陷形成原因

1）鋼錠內(nèi)的氣泡、大塊的非金屬夾雜物、未完全切除的殘余縮孔或發(fā)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(yīng)和爐渣、耐火材料侵蝕剝落進(jìn)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(diǎn)狀的密集缺陷，其實(shí)不是密集缺陷，它是母材缺陷衍射信號(hào)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)圖譜顯示為圖1、圖2（密集的在同一深度范圍內(nèi)的圖譜）顯示時(shí)，可以采用以下方法進(jìn)行判定：

1）采用垂直焊縫方向進(jìn)行非平行掃查來進(jìn)一步地對(duì)缺陷進(jìn)行定性，具體的操作是從焊縫一側(cè)的母材向焊縫方向再通過焊縫再到母材，對(duì)掃查的圖譜進(jìn)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(qū)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(jìn)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(cè)，分別采用直探頭和K1的斜探頭進(jìn)行檢測(cè)，圖2所示的圖譜直探頭和斜探頭有可能都能檢測(cè)到，說明缺陷是點(diǎn)狀的分散的。圖1所示的圖譜只有直探頭才能檢測(cè)到，說明缺陷是面狀（與母材平行）。

6 結(jié)束語

TOFD檢測(cè)中會(huì)出現(xiàn)一些具有焊縫內(nèi)部點(diǎn)狀和條形缺陷特征的母材缺陷圖譜，很容易被當(dāng)作焊縫內(nèi)缺陷進(jìn)行返修。通過現(xiàn)場(chǎng)解剖、對(duì)比和驗(yàn)證，得出母材缺陷圖譜的特征及判定方法，為今后TOFD檢測(cè)母材缺陷的判定提供一定的依據(jù)，可以防止誤判，減少了TOFD檢測(cè)不必要的返修。

[1] 王曉雷. 承壓類特種設(shè)備無損檢測(cè)相關(guān)知識(shí)[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)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(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2003.