《管节点焊缝超声波检测模拟试块的设计与制作》.pdf

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1、2015年第2期质量技术监督研究NO．2．2O15(总第38期)QualityandTechnicalSuperviSionResearchGeneralNO．38管节点焊缝超声波检测模拟试块的设计与制作黄扬雄，林东文，郭志贤(福建省锅炉压力容器检验研究院漳州分院，福建漳州363000)摘要：为推动超声相控阵检测技术在管节点焊缝上的应用，替代传统的超声检测技术，需要在管节点焊缝模拟试块上进行演示，验证工艺的可行性。而关于相控阵技术标准或管节点焊缝检测的案例规范中并无关于模拟试块的制作要求。为了解决该问题，结合工程实际，设计并制作了典型的Y型管节点焊缝模拟试

2、块，并在试块上验证了超声相控阵检测技术的可行性。关键词：超声相控阵；模拟试块；设计与制作1再专关于管节点焊缝的制作要求或说明，这给推广超声相控阵技术在管节点焊缝上的应用带来了困难。随着科学技术的不断发展和新型技术的广泛笔者结合实际，叙述了管节点焊缝的几何特征参应用，检测技术正朝着可视化成像发展L1J。超声数，设计制作了管节点焊缝模拟试块，用于推广相控阵检测技术因其独有的声束聚焦特性、快速超声相控阵检测技术在管节点焊缝的应用。的扫查能力和清晰、直观的成像等优点引起过国内外无损检测领域的高度重视。超声相控阵检测2管节点焊缝的特征参数技术可以实现用较少的换能器及

3、少量的扫查动作完成检测区域的全部扫查，并且对工件内部具有2．1管节点焊缝的几何特征非常好的实时成像能力，超声图像可以提供大量管节点主要有T、K、Y三种形式，如图l(a)所示，直观信息，准确检测出工件内的缺陷，并确定缺其中最具有代表性的是Y型节点，其焊缝的形状及结陷位置、大小及性质。构参数如图l(b)所示。Y型管节点的七个特征参数：管节点结构常见于大型展览厅、飞机场航站主管外径di、、支管外径dn、主管壁厚ti、支管壁楼、运动体育馆、大型会场以及海洋平台等大跨厚tn、主支管夹角0、二面角、坡口角。其度空间结构中，体积庞大，大多为高空作业，不中前五个参数为不变

4、量值，而二面角1lr和坡口角便于相控阵检测技术研究，故此需要制作管节点则随焊缝位置不同而连续变化，并且坡口角随二焊缝模拟试块。而相关案例L2J及文献标准等并无面角1lr变化而变化，按照标准APIRP2X一2004相收稿日期：2015-01-20作者简介：黄扬雄，男，福建省锅炉压力容器检验研究院漳州分院，分院院长，高级工程师，硕士林东文，男，福建省锅炉压力容器检验研究院漳州分院，科室主任，高级工程师郭志贤，男，福建省锅炉压力容器检验研究院漳州分院，检验员，工程师·2O·关规范[3l，坡口角可按图2求得。照相关规范对钢管外径和壁厚进行选择。一般来说，主管直径d

5、i为600～2000mm，壁厚ti为l8～80mm，支管直径dn为400～900mm，壁厚tn为12～60mm，主支管的夹角0一般在2O。～9O。，当0=90。时，即为T型节点。制备试块的材料应与实际检测工件的基本形式与规格相同，或与工件的声学特性相近，试块表面光洁度应代表工件扫查面的光洁度。实际工程中，通常从工件上截取试块材料，以此来保证试块材料以及表面灵敏度的一致性。撵焊接管节点的制造是经过卷板，管子纵缝焊接，支管相贯端面的坡口加工(由数控机床完成)，主支管组装和相贯线处焊接(手工焊接)等过程。骘整一焊接方法采用手工单面焊接，焊接缺陷的类型与手工焊相同

6、，多为未焊透、未熔合、夹杂和裂纹等。3≤《，取2，取o=q5图2Y型节点焊缝坡口参数4试殃制备2．2坡口尺寸及留根根据APIRP2X一2004标准，与主管相接的支4．1试块尺寸设计管端需要开坡口，坡口间隙量(I)与二面角1lr的设计试块尺寸应充分考虑检验工艺的需求，关系如表1所示。使得探头在工件上有足够的扫查区域。设计制作表1二面角与间隙量cI)的关系最具代表性的Y型管节点，材料为0235钢，横：~iimv(‘)黼删波声速为3233m／s，试块的参数如下：Y型管节>P0‘0"4．8点参数：主管外径为508mm，壁厚为23mm，管45--90。I6,-4．8

7、长800mm；支管外径为406mm，壁厚19mm，管长<45。3．v6．4600mm，主支管交叉角度为45。。根据表中给出的间隙量范围，制作时按图34．2坡口制备与点焊固定近似求解方法，确定∞值，图中6为留根高度(钝坡口的形式决定了焊缝的形状，Y型管节点焊边)，一般取2mm。缝的坡口开在支管上，其形状呈现一条空间的马鞍形曲线，如图4所示。对于这种非平面的坡口形式，需要专用的数控切割机完成，机器内部存有多种类型和形式的坡口参数，工作时只需选择相应的坡口形式，机器即可根据所选坡口类型实现自动开坡口。坡口完成后，需由经验丰富的师图3根部间隙的确定傅检查坡口是否符

8、合要求，并对坡口面进行修磨，去除毛刺，坡口规格达到标准AWSD1．