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1、海洋工程钢结构焊缝超声波检测来源:www.pekinglunwen.com 摘 要:以入级DNV的海洋钻井船钢结构平板对接焊缝为例,介绍了海洋工程钢结构焊缝超声波检测方法的相关要求以及检测的主要流程和技术要点。结果表明,超声波检测方法能够有效检测海洋工程钢结构焊缝中存在的缺陷。 关键词:海洋工程;钢结构焊缝;超声波检测 0 引言 随着工业和科技的不断发展,能源紧缺日趋严重,海洋石油和天然气开采必然越来越受到世界各国重视。现今,海洋油气工程装备产业已成为影响国家能源稳定和经济安全的战略性产业,也成为了造船
2、业利润的新增长点和主要海洋国家竞相争夺的市场。海洋工程包括海洋钻井船、海洋钻井平台等,如图1所示。这些项目由于结构复杂,工作环境恶劣,因而质量要求高,成本投入大。建造过程中业主委托某一船级社进行全程质量监控,并对产品出具质量证明。如最近由上海船厂船舶有限公司建造完成的海洋钻井船入级DNV(挪威船级社),上海外高桥造船有限公司建造的具有自主知识产权的深水半潜式钻井平台入级ABS(美国船级社)和CCS(中国船级社)。本文以入级DNV的海洋钻井船为例,介绍海洋工程钢结构焊缝超声波检测的主要方法和技术要点。 该项目主要采用材质为A36、
3、D36以及具有Z向性能的钢板,主要部件板厚范围10～50mm。焊接方法包括手工电弧焊、埋弧自动焊和CO2气体保护焊。焊接接头形式有等厚平板对接、变截面平板对接、角型接、T型接等。 1 海洋平台焊接结构超声波检测的相关要求 1.1检测人员资质 参与本项目超声波检测的人员必须按照EN473、ISO9712或其他等同的公认标准和认证体系,进行UT2II级或UT2III级的资格鉴定和认证。证书应表明持证人员所获得的何种方法/接头形式的资格认定,并且持证人员还应具一定的焊接专业知识,能对缺陷产生的原因进行分析,以及对预防缺
4、陷产生提出建设性意见等资质。 1.2 海洋平台焊接结构超声波检测的质量要求 依据设计应力的水平及型式和接头的重要性《,DNV海洋工程标准-OS-C401》对钢结构焊缝的检测范围分别作出了明确规定,同时也明确了不同检测方法的接受标准。表1为焊缝超声波检测的接受标准。 1.3 检测系统及其性能指标 超声波检测系统包括仪器、探头、试块、探头电缆和耦合剂。在检测过程中,要求仪器、探头和探头电缆匹配良好且性能稳定,满足必要的检测灵敏度。 (1)对探头的要求: ①直探头用于母材上探头移动区域内缺陷的检测,这些缺陷包括母
5、材分层、夹杂等面积型缺陷,以及母材上可能产生的马脚修补缺陷,也用于检测母材显着的材质衰减和板厚的变化。同时,对于T型接头和Y型接头,也应用直探头在翼板母材远离焊缝的一面进行检测,以便发现检测区域内未熔合、未焊透等危害性缺陷。直探头包括双晶直探头(检测t≤20mm)和单晶直探头(检测t>20mm),频率为2～5MHz,晶片直径Φ10mm、Φ20mm。 ②斜探头用于检测区域内所有缺陷的检测,在选择探头角度时,应考虑主声束尽可能与预计的缺陷面垂直,例如对未熔合的检测,就应该选择主声束与未熔合面垂直的探头。斜探头的公称角度为45°、60
6、°、70°,频率为2～5MHz,晶片有效面积不超过500mm2,且任一边长不大于25mm,同时规定声束轴线水平偏离角不大于2°,探头主声束垂直方向的偏离,不应有明显的双峰。 (2)对试块的要求:试块包括标准试块(IIW2V1、IIW2V2)以及与被检工件材料具有相同声学性能的对比试块(RB2),如图3所示。试块必须满足尺寸精度和表面粗糙度的要求。 (3)对检测系统综合性能的要求:达到最大检测声程时,检测系统的有效检测灵敏度余量不小于10dB;直探头的远场分辨力不小于30dB,斜探头不小于6dB。 1.4 检测面的选择和准
7、备 为了有效检测焊缝,必须根据焊接接头形式、板厚和可能产生的缺陷类型来选择检测面。主要扫查面如图4所示。对于薄板平对接,可以采用单面双侧进行扫查,当单面双侧无法满足时,可以采用双面单侧进行扫查。对于T型接头和Y型接头,应尽可能多地选择检测面。T型接头和Y型接头用于直探头扫查的清理宽度为腹板厚度加上焊角尺寸。用于斜探头扫查的清理宽度与对接焊缝要求一样。 2 检测实例 为了具体说明海洋工程钢结构焊缝超声波检测的特点,本文以海洋工程钢结构中常用的平板对接钢结构焊缝形式(如图5)为例,对海洋工程钢结构焊缝超声波检测的工艺
8、流程介绍如下。 2.1 检测前的准备 检测开始前,检测人员应了解被检构件的基本情况,包括材质、板厚、结构类型、坡口形式、焊接方法、质量等级、表面状态等,并确定合理的检测区域。对不低于NV420级别的构件,检测应选择在焊接完成48h后进行
