超声波无损检测“山”形波分析

2016年第2期总第209期新疆电力技术

张剑飞1艾则提·艾斯拉1宋斌2翟建元1

1、华能轮台热电分公司（轮台县841600）

2、西安热工研究院（西安710000）

超声波无损检测“山”形波分析

摘要：受超声波无损探伤检测技术的大面积应用影响，及焊接工艺、材质的日益更新，超声波检测波形受其等影响不可避免的会出现一些特殊波形。华能轮台电厂联合行业内专家对所遇特殊异形波共同进行分析、计算，并通过对同类形焊口实测、比对等一系列手段的实施，对厚管壁主蒸汽管中所遇的特形波进行谨慎对待，小心定论，并最确定该特形波属结构波形而非缺陷波。

关键词：超声波无损检测结构波波形

0引言

超声波探伤以其穿透力强，灵敏度高，探伤装置体积小，重量轻，便于携带，检测速度快，检测费用低等一系列优势，使其在压力管道、设备等初期建设或后期监督工作中均得到大面积的应用。它能够快速便捷、无损伤、精确地对检测部位的裂纹、夹杂、折叠、气孔、砂眼等缺陷进行检测、定位、评估和诊断。但检测结果的准确性与受检工件的材质、形状、尺寸等有着莫大的关系，同时与探伤人员的经验水平息息相关。

华能轮台电厂（2×350MW）热电联产工程基建期间，主蒸汽管道因管壁较厚，而采用超声波检测方式实施安装焊口的最终检测验收，在检测过程中发现主汽管道堵阀后焊口区域存在明显异常波形（该焊口标号为主蒸汽管#7焊口，下简称#7焊口）。特此电厂方组织工程参建单位、监理单位、监造单位并同时求助于西安热工研究院、新疆电力金属试验研究所等行业专家进行分析、会诊，并最终确认该异常波形是受焊口区域管道及内坡口结构形式影响所至，并非缺陷波。后通过锅炉侧吹管及热态运行后的跟踪复检，该焊口波形稳定无变化。

1系统介绍

华能轮台电厂一期（2×350MW）热电联产工程地处新疆巴音郭楞蒙古自治州境内，年极端最低气温-25.5℃，年平均降水量66.2mm，年平均风速为1.3m/s（10分种），锅炉为Π型一次中间再热超临界燃煤直流炉。室内布置。主蒸汽设计流量1182.6t/h(BMCR)，压力25.4MPa(BMCR)，温度

571℃(BMCR)。锅炉炉左、炉右各布置1根主蒸汽管道于炉前下降段进行合并汇集。锅炉侧主蒸汽管道管径为Φ356×60mm，材质为SA-335P91。2问题说明

华能轮台电厂一期（2×350MW）热电联产工

新疆电力技术2016年第2期总第209期

程基建施工，依要求对四大管道焊口进行百分之百无损探伤检测，受壁厚限制对主蒸汽管道采用超声波方式进行。结合管道焊口自身特点采用横波法倾斜入射测试焊口，采用K1探头进行检测，采用K1、K2.5探头相结合对疑似缺陷焊口进行复检。通过检测发现#7焊口波形明显异常，该波形位于炉左侧主蒸汽管道堵阀后距焊缝中心约180 mm处显现其最大值，且延管道外壁环向一周均能

检出，其大检出最大值与焊缝中心始终保持约180mm距离，其波形形似汉字“山”（详见图1）

。

图1“山”形波(K1探头所测波形)

3排查分析

因轮台电厂主蒸汽管材质为SA-335P91，同时考虑7号焊口检测时所呈现的波形延管道环向与焊缝中心线保持约180mm距离保持最大值并连续不间断显现的特点。特此对该焊口进行复检分析，以保证压力管道安装的安全可靠性。

3.1超声波复检

采用K1、K2.5探头对7号焊口进行复检，所查结果与初检基本相同。波形呈明显“山”字形。1）探头延介质流向方向移动时，波形波峰变化量较大，故该疑似缺陷点位置较为明确,延介质流向方向无明显延展性缺陷存在;

2）探头延管道环向移动时，波形波峰变化量较小，分析该疑似缺陷延管道环向呈连续不间断的形式布置；

3）探头角度微量调节时，波形波峰衰减量较小，分析该疑似缺陷为气孔、夹杂、砂眼等可能性较小；

4）通过检测底波水平向距离约180mm，深度约55mm，与实测焊缝边缘（176mm）的距离吻合，与主蒸汽管道规格基本吻合,结合上述检查手段基本排除裂纹可能性，但因移动检测时底波波峰值存在微量波动，且波形图底部存在一定量的不规则锯齿形杂波，分析其打底焊口成形质量较差；5）依波形图可见底波两侧两处波峰值以底波为对称布置，距离约为45mm。波形成因待查。

3.2焊缝资料跟踪

1）通过对焊接工艺卡进行复查，确认7号焊口施工工艺附合该管径下的SA-335P91材质施工需求，施焊技术要点附合坡口特点，气体保护方式符合焊接需要；

2）通过对7号焊口热处理记录与该管径下P91热处理工艺卡进行对比，确定7号焊口预热、后热及焊后热处理过程控制、时间控制、温度控制等均在符合要求；

3）通过7号焊口作业焊工进行追溯，该焊缝为两名高压焊工对称共同作业完成，检查该两名焊工已总计焊接完成P91大管径口14道，总计合格率达100%，故此分析7号焊口存在大型连续性缺陷的可能性较小；

3.3同类形管口对比

为保证焊缝实际质量达到规范要求，对再场仍未安装的主蒸汽管道的形状及尺寸等进行实测对比，通过测量明确第3.1.5项所提波形为管道内凸台所至，其位置与波形图相附，即排除了工件自身存在缺陷的可能性

2016年第2期总第209期

新疆电力技术

图2对比实测同类形管口

3.4设备运行跟踪

为保证排查分析结果真实可靠，通过机组吹管等热态运行后，再次对该焊口进行跟踪检查，检查结果未见变化。

4结论

通过对7号焊口焊接工艺及热处理等资料的复检，明确焊缝成型全程附合要求。通过对责任焊工的所有焊口进行追溯，其整体合格率达较高水准，无较大型缺陷发生。通过采用K1、K2.5探头进行复检，结合该焊缝责任人员水平，波峰值大小、分布以及焊接时的环境温度等一系列可能性分析该“山”形波距焊缝中心约180mm 处的内侧波形峰值为焊缝处检测底波，图形轻微异常是因冬季低温气候下施工打底层焊缝成形时保温及层间温度较难控制所至，但仍可明确该焊缝属合格范围内，该波形属结构波。

通过对同类型焊口的尺寸、形状等进行实际观察、测量，其特点与7号焊口所呈现的波形数据、特点等相吻合，可明确“山”形波距焊缝中心前、后各约45mm 处的两个外侧波形为管道内坡

口在图像上的体现，属结构波。

因考虑7号焊口材质为SA-335P91，并同时考虑现有波形属可控结构波形，顾此将该波形特点进行记录备案以便宜追溯，将7号焊口列为需监视焊缝。通过锅炉侧热态冲管吹扫等一系列试验工作实施后，复检明确7号焊口波形稳定，质量符合规范要求。

5结束语

受超声波无损检测技术的大面积应用影响，及焊接工艺、材质的日益更新，超声波检测波形受其影响不可避免的会出现一些特殊波形。华能轮台电厂联合行业内专家共同分析、计算，并通过对同类形焊口进行实测、比对等一系列手段的实施，明确所遇形波焊口焊缝质量较其它焊口略有偏差，分析原因为焊接时环境温度过低，施工打底层焊缝成形时保温及层间温度较难控制所至，也明确所遇“山”形波为焊缝及内坡口结构所至，属结构波形而非缺陷波。

作者简介：

张剑飞（1979-）男，工程师，从事火力发电厂锅炉专业基建工程管理。