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施本林、楊鵬飛、施琪、趙奎、邱麗生、丁壽坤

（1.福建福建聯(lián)合石油化工有限公司 泉州 362800    2. 福建福建聯(lián)合石油化工有限公司 泉州 362800    3.閩南師范大學(xué) 漳州 363000    4. 福建福建聯(lián)合石油化工有限公司 泉州 362800    5. 福建福建聯(lián)合石油化工有限公司 泉州 362800    6.揚(yáng)州新泰科技檢測(cè)有限公司 揚(yáng)州 225113）

摘要： IGCC-6481-1#輔鍋全面停工檢修,減溫減壓器不等厚、厚壁及異徑管對(duì)接焊縫檢測(cè)。由于無(wú)法實(shí)施中心γ源曝光檢測(cè)。根據(jù)不等厚、厚壁及異徑管焊縫的特殊性及現(xiàn)場(chǎng)返修打磨情況，制定了磨平余高+滲透檢測(cè)+測(cè)厚檢測(cè)+直探頭超聲波檢測(cè)+K1/K2雙斜探頭超聲波檢測(cè)新技術(shù)檢測(cè)方案，解決了位于焊縫中反射波是否為缺陷波的判定。

關(guān)鍵詞：不等厚；厚壁；異徑管；焊縫；檢測(cè)

前 言

2018年11月，公司全廠停工檢修，IGCC- 6481-1#輔鍋減溫減壓器PV1003線不等厚、厚壁及異徑管焊縫檢測(cè)。6481-PV1003調(diào)節(jié)閥是輔鍋1#超高壓蒸汽減溫減壓器6481-S001系統(tǒng)的減壓閥，作用是將11MPa的超高壓蒸汽減壓至3.7MPa的高壓蒸汽，供管網(wǎng)使用。

輔鍋減溫減壓器不等厚、厚壁及異徑管焊縫在煉化企業(yè)公用團(tuán)隊(duì)的壓力管道中大量運(yùn)用，而且都是處于高溫和高壓的惡劣環(huán)境中，一旦發(fā)生泄漏事故，給公司生產(chǎn)及群眾生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)極大的安全隱患。

輔鍋減溫減壓器不等厚、厚壁及異徑管焊縫的無(wú)損檢測(cè)，通常運(yùn)用RT和MT檢測(cè)法。但由于檢修現(xiàn)場(chǎng)施工情況和團(tuán)隊(duì)生產(chǎn)原因，無(wú)法進(jìn)行中心γ源曝光檢測(cè)。因此，本人結(jié)合現(xiàn)有檢測(cè)條件制定了《磨平余高+滲透檢測(cè)+測(cè)厚檢測(cè) +直探頭超聲波檢測(cè)+K1/K2雙斜探頭超聲波檢測(cè)》新技術(shù)檢測(cè)方案，解決位于焊縫中反射波是否為缺陷波的判定。本文就其合理性及可行性進(jìn)行研討。

1 常規(guī)檢測(cè)過(guò)程

1) 檢測(cè)信息：

1. 焊縫數(shù)量：1道；

2. 結(jié)構(gòu)形式：不等厚、厚壁、異徑管與短徑法蘭對(duì)焊，詳見(jiàn)附圖1

3. 焊縫規(guī)格：Φ325×45mm，詳見(jiàn)附圖2

4. 操作條件/介質(zhì)：進(jìn)口溫度520度，進(jìn)口壓力11Mpa,超高壓蒸汽

5. 材質(zhì)：P22（鉻鉬鋼）

6. 管線號(hào)及焊縫編號(hào)：6481-PV1003/2#

7. 焊縫寬度50mm

8. 檢測(cè)方法：γ源檢測(cè)

2) 檢測(cè)情況

1. 由于現(xiàn)場(chǎng)施工情況和公司生產(chǎn)原因，原定6481-PV1003/2#進(jìn)行中心γ源曝光檢測(cè)的方法無(wú)法實(shí)施。

2. 現(xiàn)場(chǎng)焊縫公稱雙壁厚度90mm，外加余高6mm，實(shí)際檢測(cè)厚度達(dá)到96mm。

3. 沒(méi)有穿透該厚度的γ源，只能變更檢測(cè)方法，改為超聲波檢測(cè)。

4. 該焊縫與法蘭連接，規(guī)格Φ325×45mm，焊縫寬度50mm，法蘭徑面寬度只有100mm,檢測(cè)面不符合超聲檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)要求（注：NB/T47013.3-2015附錄K《承壓設(shè)備曲面環(huán)向?qū)咏宇^的超聲波檢測(cè)方法》規(guī)定，工件厚度40＜t≤100mm，僅能從外壁檢測(cè)的工件，檢測(cè)面需從外壁雙側(cè)檢測(cè)，探頭移動(dòng)區(qū)寬度1.25P）。而現(xiàn)場(chǎng)只能單側(cè)掃描檢測(cè)且掃描面還是不等徑不等厚的檢測(cè)面。詳見(jiàn)附圖2、3。

采用一次反射波法檢測(cè)時(shí)，探頭的移動(dòng)區(qū)域?qū)挾扔?jì)算：

公式：      P=2Kt

式中：P--跨距；t--工件厚度；K--探頭折射角的正切值

5. 檢測(cè)發(fā)現(xiàn)焊縫正北順時(shí)針500-560mm位置存在超標(biāo)缺陷波，缺陷波約L=60mm，H=28mm，SL+20dB在中心線以上20mm處（焊縫中）波幅位于Ⅲ區(qū)，檢測(cè)結(jié)果不合格。

6. 第一次對(duì)超標(biāo)缺陷波部位進(jìn)行返修，返修后重新進(jìn)行超聲波檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)缺陷波仍然存在。

7. 邀請(qǐng)福建省特檢院超聲波高級(jí)檢測(cè)人員進(jìn)行符合性驗(yàn)證，檢測(cè)結(jié)果一致。

8. 經(jīng)過(guò)反復(fù)商討后再次打磨、返修及補(bǔ)焊，并重新進(jìn)行超聲波檢測(cè)但是缺陷波依然存在。

9. 邀請(qǐng)合肥所超聲波高級(jí)檢測(cè)人員再次進(jìn)行符合性驗(yàn)證，檢測(cè)結(jié)果仍判定為缺陷波。

10. 再次擴(kuò)大打磨范圍，并重新進(jìn)行超聲波檢測(cè)缺陷波還是存在。

2 新技術(shù)實(shí)施應(yīng)用及解決問(wèn)題情況

1) 新檢測(cè)技術(shù)方案制定

根據(jù)不等徑不等厚直管段的特殊性及現(xiàn)場(chǎng)返修打磨情況，制定了磨平余高+滲透檢測(cè)+測(cè)厚檢測(cè)+直探頭超聲波檢測(cè)+K1/K2雙斜探頭超聲波檢測(cè)方法。注：（由于檢測(cè)位置限制，磁粉檢測(cè)會(huì)存在漏檢，選擇滲透檢測(cè)）

2) 新檢測(cè)技術(shù)操作要領(lǐng)

1. 首先確定焊縫打磨寬度和深度，以焊縫中心線為基點(diǎn)，打磨深度為35mm；打磨寬度以中心線向直管段擴(kuò)延到30mm位置。詳見(jiàn)附圖4、5

2. 再以滲透檢測(cè)方法確認(rèn)坡口面無(wú)缺陷后進(jìn)行蓋面補(bǔ)焊。

3. 完成焊接后，磨平余高，先用測(cè)厚檢測(cè)法確認(rèn)不等徑不等厚直管段的厚度變化差，用于計(jì)算K1/K2雙斜探頭超聲波檢測(cè)法水平距離曲率差。

4. 對(duì)缺陷定位及探頭K值影響的程度取決于斜面傾斜度，傾斜度越大，超聲波一次反射波在斜面上的反射角越小，從而對(duì)檢測(cè)范圍和缺陷定位的影響越大。

5. 從異徑管外側(cè)對(duì)該焊縫進(jìn)行超聲波檢測(cè)，而該傾斜角無(wú)法從內(nèi)側(cè)直觀確定，無(wú)法對(duì)缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確定位，為解決這一問(wèn)題，通過(guò)理論分析(理想內(nèi)側(cè)厚度存在遞減狀態(tài)），研究了一個(gè)從異徑管外側(cè)利用超聲波測(cè)定內(nèi)側(cè)斜面傾斜角的方法：如下圖

• 設(shè)發(fā)射探頭A： K=1,工件厚度δ=45mm,由三角關(guān)系聲程S1=63.6mm,反射點(diǎn)為O，由于一次反射波在斜面反射厚度不同，接收探頭B的角度小于發(fā)射探頭A的角度，實(shí)際數(shù)值與理論有偏差，即S2＜S1,屏幕顯示水平距離（L）比實(shí)際水平距離小，結(jié)合缺陷波顯示位置（焊縫總寬50mm,缺陷波位于焊縫中心向上20mm），但實(shí)際上缺陷波幅位置應(yīng)該在焊縫外。注：圖中：a為發(fā)射探頭A發(fā)射點(diǎn)至一次入射波折射點(diǎn)的水平距離；b為一次入射波折射點(diǎn)至接收探頭B接收點(diǎn)的水平距離；儀器屏幕顯示水平距離L= a+b

• 假設(shè)數(shù)據(jù)1：K1探頭，工件厚度為等厚45mm,結(jié)合圖6中儀器屏幕顯示水平距離L=64mm（又為發(fā)射探頭A發(fā)射點(diǎn)與接收探頭B接收點(diǎn)的水平距離，L=a+b）。

• 由三角關(guān)系可得：a=45mm,b=(64-45)=19mm,S2=192+452=48.8mm

• 假設(shè)數(shù)據(jù)2：K1探頭，工件厚度為不等厚38 mm（一次波折射點(diǎn)位置母材厚度）/45 mm（一次入射波折射點(diǎn)位置母材厚度）, 結(jié)合圖6中儀器屏幕顯示水平距離L=64mm（又為發(fā)射探頭A發(fā)射點(diǎn)與接收探頭B接收點(diǎn)的水平距離）

• 由三角關(guān)系可得：a=45mm,b=(64-45)=19mm,S2=192+382=42.5mm

• 假設(shè)數(shù)據(jù)1的S2＝48.8；假設(shè)數(shù)據(jù)２的S2＝42.5，兩者相差6.3mm。

• 由此可知：在不等徑不等厚的情況下，屏幕顯示水平距離比實(shí)際水平距離小,即儀器屏幕顯示水平距離L的數(shù)值小于實(shí)際水平距離L。

6. 由于斜面的存在，當(dāng)超聲波入射到斜面上時(shí)斜面引起反射角變小，缺陷波提前，一次聲程的位置也隨入射到斜面的位置不同而變化，影響對(duì)反射波位置的確定及對(duì)缺陷或偽缺陷的判定。

7. 再用直探頭超聲波檢測(cè)法垂直掃描焊縫及直管段掃描面，排除融合線和母材缺陷。

8. 直探頭超聲波檢測(cè)合格后，采用K1/K2雙斜探頭超聲波檢測(cè)法對(duì)焊縫進(jìn)行檢測(cè)，原有的反射波還是存在。

3) 檢測(cè)結(jié)論

1. 依據(jù)磨平余高+滲透檢測(cè)+測(cè)厚檢測(cè)+直探頭超聲波檢測(cè)+K1/K2雙斜探頭超聲波檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)，仍存在反射波。詳見(jiàn)附圖6

2. 按照超聲波探傷原理和工件結(jié)構(gòu)形式分析反射波存在的原因，反射波位置不符合超聲波檢測(cè)原理，最終判斷該結(jié)構(gòu)回波而非缺陷波。

3 運(yùn)行中監(jiān)測(cè)

開(kāi)車后，第一年（2019年）采用38DL高溫測(cè)厚儀進(jìn)行格子化掃查檢查和外觀檢測(cè)法進(jìn)行監(jiān)控運(yùn)行，檢測(cè)頻率為一個(gè)月一次，未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象；第二年（2020年）仍采用38DL高溫測(cè)厚儀進(jìn)行格子化掃查檢查和外觀檢測(cè)法繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)控運(yùn)行，檢測(cè)頻率為三個(gè)月一次，未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象；第三年（2021年）仍采用38DL高溫測(cè)厚儀進(jìn)行格子化掃查檢查和外觀檢測(cè)法再繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)控運(yùn)行，檢測(cè)頻率為六個(gè)月一次，未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象；第四年（2022年）仍采用38DL高溫測(cè)厚儀進(jìn)行格子化掃查檢查和外觀檢測(cè)法再繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)控運(yùn)行，檢測(cè)頻率為一年一次，未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象；第五年（2023年），暫未監(jiān)測(cè)。目前累計(jì)正常運(yùn)行58個(gè)月。

4 經(jīng)濟(jì)效益

通過(guò)新技術(shù)評(píng)定焊縫合格。避免重復(fù)返修的時(shí)間損失、避免返修時(shí)間導(dǎo)致延誤開(kāi)工損失(鉻鉬鋼材質(zhì)的焊縫需要經(jīng)過(guò)焊接、熱處理、焊后24小時(shí)方可做無(wú)損檢測(cè)，該焊縫返修一次，至少浪費(fèi)三天時(shí)間，延遲一天開(kāi)工，至少損失近千萬(wàn)元)、避免超過(guò)三次以上返修材料失效，更換材料損失和避免采購(gòu)時(shí)間延誤開(kāi)工損失。該道焊縫至少避免3千萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)損失。

參考文獻(xiàn)：

[1] NB∕T47013.3-2015  《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)第三部分 超聲波檢測(cè)》

[2] 超聲檢測(cè)（第二版） 全國(guó)特種設(shè)備無(wú)損檢測(cè)人員考核教材

第一作者簡(jiǎn)介：施本林，技能專家、中國(guó)特種設(shè)備無(wú)損檢測(cè)高級(jí)人員、泉州市高層次人才