特高压同塔双回路钢管塔爬波检测(2011教材)

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1、特高压同塔双回路钢管塔薄壁管对接环焊缝超声波检验方法教材电力工业无损检测人员资格考核委员会黑龙江省电力科学研究院2011年11月1目录1.特高压同塔双回路钢管塔薄壁管对接环焊缝超声波检验方法……12.动力设备焊缝超声波检验的可靠性………………………………173.小径管对接焊缝探伤可靠性实验…………………………………231特高压同塔双回路钢管塔薄壁管对接环焊缝超声波检验方法1概述按照国家电网特高压部关于皖电东送工程全线应用钢管塔的统一部署，中国电力科学研究院针对特高压同塔双回路钢管塔的焊接和检验等工作开展了大量的实验研究工作，提

2、出了《特高压同塔双回钢管塔焊接技术要求》。为了贯彻落实国家电网特高压同塔双回钢管塔加工保障措施会议精神，保证皖电东送特高压工程钢管塔加工质量，2009年2月16日，中国电力科学研究院组织召开了电网钢管结构焊工培训第三次工作会议。会议专项讨论了钢管塔薄壁管对接环焊缝超声波检验问题，研究布置了下一阶段的工作。会议决定成立《特高压钢管塔薄壁管对接环焊缝超声波检验及质量分级》编制组，同时委托黑龙江省电力科学研究院开展相关试验研究工作，并编写《特高压钢管塔薄壁管对接环焊缝超声波检验及质量分级》初稿。黑龙江省电力科学研究院金属室针对上述任

3、务开展了试验研究工作，为编写《特高压钢管塔薄壁管对接环焊缝超声波检验及质量分级》提供了理论和试验依据。2薄壁管超声波检验的特点分析2.1关于射线探伤的问题特高压钢管塔薄壁管对接环焊缝是由钢管与带颈平法兰通过焊接而成的，故承受着与结构钢管同样的应力，对接焊缝是整个结构的薄弱环节，其焊接由于对口、施焊条件等因素，焊口中易产生危害性缺陷。因此,对焊口的质量监督关系到整个结构的安全运行。以往这一类焊口质量的监督往往采用射线检测,由于钢管的曲率半径相对较小，射线透照位置受限（对一个Ф159mm的焊口，考虑横裂纹检出角，X射线至少透照8次

4、），对焊口检验的生产效率比较低；射线透照对裂纹、未熔合等线形缺陷不敏感，从而造成许多危害缺陷的漏检；再则射线对人身有很大的伤害，一般的钢塔生产厂商不具备基本的防护措施，对环境影响很大。而采用超声波探伤，有仪器设备小、操作灵活、探伤灵敏度高、成本低等优点，采用超声波检验可有效地监督钢管塔对接焊缝的焊接质量。2.2薄壁管焊口超声波检验的特点由于薄壁中管熔化焊焊接接头在几何形状、尺寸方面与普通的焊接接头相比，有其不同的特点,因此给超声波探伤造成一些技术上的难度，只有认真分析这些特点,找出克服超声波检验难点的方法，才能使薄壁管焊口超声

5、波检验在技术上有真正的突破。保证检验的可靠性。272.2.1探测面曲率超声波探头置于钢管表面上时，探头与钢管表面是线接触，耦合效果差。探头中超声波从楔块入射到钢管表面时，超声波声束将发散，而入射到钢管内壁时，超声波声束再次发散，使得超声波指向性差，回波声能减弱，探伤灵敏度低的特点。2.2.2钢管的管壁薄超声波直射波声程有可能处于近场区范围内，在近场区声压分布不均互相迭加时存在位相差而互相干涉，出现声压极大、极小值。在近场区用直射波探伤时,易对焊接接头中下部分缺陷误判或漏判；管壁薄，焊接接头中相邻缺陷回波声程差别不大，导致两个回

6、波信号分不开，分辨力差的特点。2.2.3焊接接头余高宽度相对于普通管道焊缝而言，薄壁管的焊缝具有管壁薄，而焊接接头中焊缝余高宽度大的特点。根据《特高压同塔双回钢管塔焊接技术要求》，特高压钢管塔薄壁管对接环焊缝的焊接方法主要气体保护自动焊。这种焊接工艺都会造成薄壁管的焊接接头的余高宽度大。例如:壁厚为5mm的薄壁管的对接接头，如图1所示，其焊接接头的余高宽度一般在12mm左右。壁厚为8mm的薄壁管焊接接头余高宽度一般在15mm左右。因此，用超声波探伤时，将导致无法扫查到焊接接头的整个截面。图1钢管塔对接焊缝结构2.2.4横波探伤

7、探测面不充分特高压钢管塔薄壁管对接环焊缝采用超声波横波检验时，位于法兰一侧由于法兰颈部外壁存在过度斜面，不能放置探头，因此，在外壁检测时只能以钢管一侧作为探测面，如图2所示，用横波检测时不能扫查到整个焊缝截面，这样检验的可靠性很低。27图2探测面示意图特高压钢管塔薄壁管对接环焊缝在法兰一侧检测时，只能以内壁作为探测面。以内壁作为探测面可以弥补从钢管一侧探测时不能扫查到的部分焊缝截面，但也存在以下问题：a）耦合不良探头与内壁表面接触时形成一个弓形的空隙，探头横向尺寸越大、钢管曲率越大，弓形的空隙越大，如图3（a）所示，造成耦合不

8、良。为解决这一问题，可以将探头的探测面修磨成与钢管内壁等同的曲率，如图3（b）所示。但探头修磨后变成一个凸弧面其声束指向性、接收性能等指标将变坏，对检验不利。（a）探头修磨前（b）探头修磨后图3内壁检测时耦合不良b）焊缝外表面余高的干扰通过模拟焊缝检测试验证明，对于同一个缺陷