热壁加氢反应器深厚焊缝的TOFD检测技术

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pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。 热壁加 氢反应 器深厚 焊缝 的 T F O D检测技术 陈建玉 袁 , 榕 700 ; 300 203 ) 30 1 (. 1 兰州石油 化工 机器厂 炼 化设 备公司 , 甘肃 兰州 2 合肥通用 机械研究 所 压力 容器 检验站 , . 安徽 合肥 摘 要: 热壁加 氢反应 器是 一种具有 复杂结构 的设备 , 本文对 热壁加氢反 应器深 厚焊缝 的 T F O D检 测技术进行分 析和探讨 , 有一定 的指导意义。 具 关键词: 热壁加 氢反 应 器; 深厚 焊缝 ;O D检测技 术 TF

中 图分 类 号 : Q 5 ;G15 2 T O 2 T 1 ,8 文 献标 识码 : B 文 章编 号 :0 1 8 7 20 )8一O 4 0 10 —4 3 (0 4 0 O 6— 3 TOF Te h o o y f r Th c — l W ed o e ma D c n l g o i k— wa l l fTh r l

W a ld— h d o e a i n Re c o s l e — y r g n t a t r o

CHE Ja N in—y YUAN n 2 u, Ro g ( .az o e o a & C e clMahn ̄ Wok ,az o 3 0 0 C ia 1 Lnh uP t l m re hmi c ie a rs L nh u7 0 0 , hn ;

2 H f eea Mahnr eerhIste H fi 30 ,hn ) . e i nr cie R sa ntu , e 0 3 C i eG l y c it e2 1 a

Ab ta t T etema lld — h do e ain ra tr a o lx s u tr . e at l n ye d d - sr c : h h r lwa e y rg n t e cosh s a c mpe t cu T r ce a a sd a e o r e h i l n

sr e n d ti teT D tc oo yfrtik—wal l f ema l d— h d o e ain ra tr , d h c b d i ealh Ol e h lg o c i n h l d o t r l wal we h e y rg n t e co a a o s n s ac ran g iigsg ic c . eti udn i f a e ni n

Ke r s tema ll — h do e ain ra tr tik— w l w l T D tc n lg y wo d : r lwa e — y r g n t co ; c — al ed; OF e h oo y h d o e h 1 热壁加氢反应器深厚 焊缝主要检测技术 的特点

两种 , 焊 结 构 热 壁 加 氢反 应 器 壁 厚 在 8 板 O~10 2 n l 常采 用 1 4M V直线 加速器进行 检测 ; l, n通 ~ e 锻焊 结构 的容器壁厚在 10 4 l , 有更厚 的 , 8 ~20n l也 n 如神 华煤化工 项 目采 用 的热 壁加 氢 反 应 器壁 厚 要达 到 36i l 3 n, n 通常 采用 9 e M V或更 大 能量 的直线 加速 器 进行检测 。 目前 J43 - 9( B 7 0- 4 压力容器无损检测》( 标 准 的 壁 厚 检 测 范 围 为 2~20 i l 正 在 修 订 的 5 n , n J4 3 B 70标准 已将 壁厚 检测 范 围扩 大至 2~ O l , 4 OIl l1 【 基本上可满足热壁加 氢反 应器主焊缝 的射线检测要 求 。热壁加氢反应器主焊缝

射线 检测 主要采用高梯 度噪声 比的胶 片( T 、 T 、 2天津 V型 等 ) 由于 国内胶 , 片 的层次性 比较 差 , 这类 焊缝 的检测 主要 采用进 口

胶片 ( A f 2 D 、 oaR S 如 g D 、3 K dk 、R等 ) a 。当前 国内对热

热 壁加氢反应器 主焊缝一般采 用多层 焊道窄间 隙埋 弧 自动焊工艺 , 口为 工 , 坡 型 单侧坡 口角度一般 小于等于 2 , 。主体材 料对 成型 、 接 、 焊 热处 理 的温度 控制要求 比较 苛刻 , 造 时常见 的裂 纹和 未熔 合缺 制 陷一 般垂直于检测面 。同时由于使用时又面临着介 质腐 蚀 、 应力腐 蚀 、 氢腐蚀 、 氢脆 、 回火脆化和蠕变脆

化等一 系列 问题 , 因此 对 主焊缝 的检测 质量 要求 就 变得 十分突 出。 目前热壁加 氢反 应器深厚 焊缝 采用 的主要 无损检 测方法 为射线检测 和超声检 测 、 。 2 j 1 1 射 线 检 测 .

热 壁加 氢反应 器主焊 缝主要 采用 射线 检测 , 由 于热 壁加氢反应器一般可分 为板焊结 构和锻焊结构

壁加氢反应器深厚焊缝 的射线 检测 主要执行 J43 B70 4 ? 6

第 2 卷第 8期 l 压 力 容 器

第 11 4 期 标准 。

12 超 声检 测 .

的射线检测 已成 为约束 压 力容器 制造 的瓶 颈 , 尤其

是对 现 场 组 焊 的 厚 度 超 过 20 Il 甚 至 达 到 36 0 I ( Tl l 3

m ) m 的压力 容器焊 缝实 施 射线 检测 , 仅 费用 昂 贵 不 ( 需在 现场 置备直线 加速器 ) 而且从 安全 角 度考虑 ,

几乎是不可能的 。因此 T F 技 术的 应用对 国内大 OI )

由于 热壁 加氢反 应器 主焊缝 采用 窄间 隙焊 , 常 见的裂纹和未熔 合缺 陷一般 垂 直于检 测 面 , 对于这 种情况射线检测 的灵 敏度 不是 很高 , 而超声检 测 由 于对裂纹类面状缺陷 比较 敏感 、 以选择不 同 值 可

型压力容器的制造 发展 具有 重要 意义 , 且具 有必 要 性 和紧迫性 。 21 超声 TF . O D法 的 原 理

的探 头和不 同的组 合 方式 , 因此 公认 是 一种 比较好 的检测方法 。尤其是在在 用热壁加氢反应器 的定期 检验 中, 由于无法 采用射线检测 , 超声波检测 自然成 为深厚焊缝检测 的首选 。板 焊结构热壁加氢反应器 通 常采用 C K—IA、 S S C K—IA试块校 核主焊缝 检 1 / 超声 T F O D法 即 衍 射 波 时差 法 ( ieo F gt Tm f l h i Dfatn eh i e , 2 世 纪 7 i co cn u) 是 0 f i T r g O年代 由英 国哈威 尔无损 检测 中心首先提 出的。它是依靠 超声波与缺 陷端部 的相互作 用发 出的衍射波来检 出缺 陷并对其

测灵 敏度 ; 锻焊 结构热壁加氢反应器 的壁厚 比较 大 , 一

般 的超声 波检测试 块 已不 能满 足要求 , 因此需 采 进行定量 的。超 声 波入 射到线 形缺 陷 时 , 缺 陷的 . 在 两端除普通 的反 射波 外还 会产 生衍 射波 , 射能 量 衍 可以在 很大 角 度范 围 内传 播 并且 都 源 于缺 陷 的端 部, 这与传统的超 声检 测完 全 不 同:传统 超 声检 测 主要依靠从缺陷 上反 射 的能量 的大 小来 判断缺 陷 , 从理论上讲 , 超声 T F O D法 克服 了常规 超声 探 伤 的 一

用 C K一ⅣA试块 , S 详见图 1 和表 1 。

些 固有缺点 , 缺陷的检 出和定量 不受 声束 角度 、 探 测方 向 、 缺陷表面粗糙度 、 件表面状态 及探头压 力 试

等因素 的影 响。 TF O D技术主要采用一 发一收的方式 , 常使用 通 注 :尺寸 误差 ≤o 5 m . r 0a £ 试块 长度 . 使用的 声程 确定 : 由

压力探头其反射角 范围是 4。 7 见 图 2 , 5 ~ ( )发射探 头发射横 向纵波 。沿表 面传播 的一束声波和工件背 面的镜面反射被接收探 头接 收 , 形成 固有参考信 号 :

(1 ) 1n / /

图 l C K一ⅣA试 块结 构 图 S 表 l C K一ⅣA试块 尺 寸 S 焊缝 中的横 向纵波遇到缺 陷后在 缺陷尖端产生衍射 波, 如果缺 陷有足够的 自身高度 , 缺陷两端点 的信号 在时间上将 是可分 辨 的, 据所 记 录的衍 射信 号传 根 播 时差就可 以判定缺 陷高 度的量值 。

●舅 L ea v atrlwa e 奠_ I CK S 一

被 检工 件 比试块 准孔 位 置 标 准孔直 径 对 标 Ⅳ 厚度 厚 度 0

>l0~l 0 2 5 15 3 T 4、 T2 / 7 / 6. ( / n) 4 14i

No 1 .

N . >l0~2 0 l5 o2 5 0 7 N . >20~2 0 2 5 o3 0 5 2

No 4 >2 0~3 0 2 5 . 5 0 7 No 5 >3 0~3 0 3 5 . 0 5 2

1, 4 T, T 4 72 / 、T / 1, T, 4一 1, T, 4. 2

79( / 6i) . 5 1 1 I 95 (/ n . 3 8i)

1 . 7 6 i) 1 1( /1 I 1 l 7 ( / n 2. 1 2 i) 一

N . >30~4 O 3 5 o6 5 0 7

T 4 / 1 . (/ 6i) /、 2 4 3 9 1 1 I 通 常对超 声 扫查 区域 进 行 10 0 %直 探 头扫 查 , j

图 2 T F O D原 理

然后利用多个 值探头 进行重 复扫查 , 必要 时还应 采用串列扫查 , 以更 好检 出垂 直表 面 的裂纹 和未熔 合缺陷。但 由于 目前 串列 扫查 机械装 置还 不过 关 , 只能对关键 部位进 行一 定数 量 的手工抽 查 , 因此 目 前在 J4 3 标 准中对此 未作强制性规定 。 B 70 2 超声 T F O D检 测技术

使 用情 况 22 国 内热 壁 加 氢 反 应 器 深 厚 焊 缝 T F . O D技 术 的

19 年 , 国 B 70 标准 中规 定 了用 T F 93 英 S7 6 O D法 进行缺 陷定量评 价 的具体程 序和 要求 。 1 6 , 9 年 美 9 国 AM S E规范在案例 23 25中对 T F O D法检测 压力容

器和动力锅 炉焊缝 的方法和验收条件作 出了详细 规 随着我 国经 济和科技 的发展 , 大直 径厚壁 压力 容器 日益增多 , 对厚度超过 20Il的压力容器焊缝 0 I Tl l

定 。19 年 A M 99 S E规 范修订 版 中 , 明确 提 出允 许在 4 7 ?

热 壁加 氢 反应 器深 厚焊缝 的 T F O D检 测 技术 V 11N 82 0 o . 0 0 4 2

u T中用 T F O D法 取代 R 。20 T 00年 A M S E规范第 1 卷( 动力 锅 炉 ) 也允 许 用 u T取代 R , T F T 用 O D法记 3 TF O D检测 技术 目前存在的一些 问题

录焊 缝 检 测 结 果 。20 00年 欧 共 体 也 在 英 国 标 准

B 70 :93 础上 , S76 19 基 制订 了有关焊 缝 T F O D法 检测 ( )O D技 术定性 准 确性 不高 , 受人 的 因素 1T F 且 影 响较 大 , 信号处理 和成 像的性 能有待进一步改进 , 以提高缺陷定性准确性 。 ( ) 自然 裂纹 、 面 和近表 面缺 陷 、 向缺 陷 2对 表 横

检出的评价依 据不 够充分 , 圆形 缺 陷 和小条形 缺 对

的现行标 准 E V 8 —6 20 ( 声衍射 波时差 法用 N 53 : 0超 0 ( 于缺 陷检出和定量》 。 国内 目前 也在开展深 厚焊缝 T F O D检测技 术 的 试验研 究 , 主要 采用 下列技术 路线 : T F 即 O D技 术 + 陷的定量误 差较大 , 其误 差为正偏差 , 即测量长度大 于实际长度 。

爬波 ( W) 查 +脉 冲 回波 ( A T R 扫查 ( E , C 扫 R SE ) P )其 中以 T F O D技术作 为检测 主体技术 , T F 以 O D与爬 波 结合应用探 测 近表 面 缺 陷 , R S R作 为缺 陷识 以A T E

别 和定 位的辅 助技术 。根据试验 研究情 况 ,O D检 TF () 3 目前 T F O D技术 在 缺 陷定 位 方 面还存 在 一 定的误差 和盲 区 ( 如不 能判 断缺 陷在 窄 间隙焊缝 中 距焊缝 中心线 的位 置等 、 对有 些点 状缺 陷 容易产生 漏 检 )必要 时应综合运用其它无损检测技术 。 , () 4 目前 的 T F O D检 测设 备 不 具备 信 号分 析 评 定能 力 , 陷识别 、 缺 定性定量 、 定位 、 定级仍 由探 伤人 员进行 。不 同人 员对 信号的解 释存 在差 异 , 因此 理 论 和实践 的培训和人员资格鉴定考核是必 要的。 参考 文献 :

测技术 具有以下特点 :

( )O D技 术对埋藏缺 陷的检测具有 较高 的可 1T F 靠性 , 缺陷检 出率达 到了 8 % ; 7 ( ) 危害性较 大 的面 积 型缺 陷和尺 寸超 标 的 2对 大缺 陷的检测有 很 高 的可靠性 , 尤其是 对 未熔 合检

出率很 高 , 因此 T F O D技术 在 深 厚窄 间 隙焊 缝 中应

用 , 以保证垂 直方向上未熔合 的检 出 , 可 不需再作专 门检 {垂 直方 向上未熔合 的串列扫查探 伤 ; 贝 4 () 3 对未熔合缺 陷的高度测量具有很高 的精度 ; () 4 在定性方面 , 该技术对缺 陷的性 质有一定判 断 能力 。 [: 吴 宗 烈 . 氢 反 应 器 的 国 产化 [] 压 力 容 器 ,9 18 1 加 J. 1 , 9

()2 2 :2—2 5.

2 林建鸿, ] 柳曾典 , 吴东棣 . 热壁加氢反应器运行安全问 题及其保障技术[] 压力容器,94 1() J. 19 ,13 . 收稿 日期 :0 4— 7—2 20 0 6

综 上所述 ,O D技术在热壁加氢反应器深 厚焊 TF 缝 中的应用具有较好 的前景 。通过进一步研究 和若 干改进 , 在大 厚度焊缝 (0 l 20nn以上 ) l 中有 望取代射 线检 测 。

作者简介 : 陈建玉 , 高级工程师,96年浙江大学化机专业毕 1 8 业, 现任兰州石油化工机器厂炼化设备公 司总工程师, 中国 机械工程学会压力容器分会理事。 ( 上接第 7页 ) 小等 因素 的变 化 。通 过试 验发 现 , 大 堆焊 时 , 电极 在筒体 中的位置会影响到熔池 的流动 ,

并对焊接过 程的稳 定性 及焊道 成形 有较 大影 响 , 尤

极堆焊工艺在技 术 上是可 行 的 , 好地 应用 到实 际 较 产品生 产中 , 效果 良好 。 () 2 电渣型单 层带极堆焊技术 , 对焊接材料及工

其是 贴合率 的影 响更 大 , 应该 注意 调整 。其它 参数 变化不 大 , 明该技术 具备 了生产应用 的条件 。 证 将上述模拟 试 验 和工艺评 定 的结 果相结 合 , 在 制造 长岭炼 厂的高 压分 离器 时 , 成功 地应 用 了该技 术, 先后堆焊 了 10 l 4 0nn×6 l 80nn×50 l l l 0nn筒体 l 一

艺参数 的要求 十分苛刻 , 应当予 以严格控制 。 参 考文 献 :

[: B C 90/ 1铬 铝 钢 压 力 容器 内 表 面 单 层 不 锈 钢 1 E Q一 31A ,

堆焊层技术条件 []1 3 S. 9. 9

[ 锻焊 结构 热壁 加 氢反应 器 内壁 不锈钢 堆焊 临 氢 剥 离研 2 节和两个 10 l 球 形封 头 :堆焊 层厚 度 = 80nn l 45 l ,T P 级合格 , . ~5 n U 、T I n 铁素体 含量( 磁性法 ) : 8 ~ %, % 9 各项 指标 全部合格 。 7 结 语

究报告 [ ]钢铁研究总院 , 9 . R. 10 9 收稿 日期 :0 4— —2 20 0 7 7

作者简介: 胡希海(99 , 1 一)大学本科, 6 高级工程 师, 通讯地

址 : 宁省抚顺 市城 区新 城 路 中段 5 抚顺 机 械 制造 有 限 辽 0号 公 司焊 接试 验室 。

() 1针对设计 院新 的技术条件 , 开发 的电渣型带 4 ? 8 1

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