超声波无损检测检查法在TMCP板中的实际应用

宋 波

(山海关造船重工有限责任公司，河北 秦皇岛066206)

超声波无损检测检查法在TMCP板中的实际应用

宋 波

(山海关造船重工有限责任公司，河北 秦皇岛066206)

针对海工平台中热机械控制工艺(Thermo Mechanical Control Process, TMCP)板材钢熔透焊焊接接头超声波检测实际中的应用方法做出讲解,通过现场直接对比法执行TMCP材料的相关超声波检验来代替传统检测方法,其检测方法的使用使缺陷位置的判定更准确，同时节约成本、提高效率，值得推广。

TMCP(Thermo Mechanical Control Process)钢；超声波检测；焊缝；折射角

0 引 言

热机械控制工艺(Thermo Mechanical Control Process， TMCP)通过对钢坯加热温度、轧制温度、变形量、变形速率、终轧温度和轧后冷却工艺等诸多参数的合理控制，以获得良好的组织从而明显提高材料强韧性的技术。通过该工艺的处理而获得的贝氏体强度高、韧性好,具有较高的综合机械性能。目前，TMCP钢板在造船和海工建造等领域中被广泛应用。

无损检测(Non-destructive Testing)是指在不损坏试件的前提下，以物理或化学为手段，借助先进的技术和设备器材，对试件内部及表面的结构、性质、状态进行检查和测试的方法。超声波检测作为无损检测方法中的一种，其主要采用A型脉冲反射式超声探伤仪对工件及焊缝进行检测。

TMCP钢由于其特殊工艺使其具有各向异性的特点，而正是该特点严重影响超声波检测时对缺陷判断的准确性。

1 超声波在TMCP钢中的特征及传播

在TMCP钢中，超声波的特征和传播方向存在差异。在超声波倾斜入射法检测中，同向异性钢中没有折射角度的变化或回波幅度随传播方向(相对于轧制方向纵向或横向)的变化，但各向异性钢(诸如TM/TMCP材料)超声波传播方向的变化较为显著。如：折射角度会随传播方向而变化;在轧制方向(L向)上折射角度相对于公称角度会较大，而垂直于轧制方向(T向)时则会较小；用公称角度为60°的探头在L向和T向测量得到的回波高度近乎相等；用公称角度为70°的探头在L向上测量得到的回波高度会较低，并且最大波幅位置不很清晰。

2 折射角度与回波波幅差异的测量

折射角度的测量方法如下。用与缺陷检验相同类型的探头(60°和70°)且如图1所示在L向和T向将探头相对放置。调整探头位置以获得最大回波高度。通过对所得最大回波高度处两探头入射点间跨距s的计算公式可以计算出探头角度αL和αT。

图1 折射角测定

式中：α为折射角；t为材质板厚。

测量计算出的αL和αT数值差异应予以考虑并与公称角度进行比较。

若承认破产解除权的追溯力，侧重于非破产方利益保护，则与破产企业财产保值增值这一破产基本原则相违背。即使从合同法的可预见原则考虑，合同解除后存在无法恢复原状、其物权请求权变为债权请求权的风险，这点守约方在订立合同时是可以预见的，故否定破产解除权的溯及力并非将利益保护的天平过度向破产方倾斜，而是更有利于达到破产重整中各方利益的平衡。所以，破产解除权不应具有溯及力，待履行合同自管理人行使解除权之通知到达相对方时终止。但是，若破产解除权的行使致使合同相对人的权益甚至是基本生存权受到极大的损害，应当基于公平原则和比例原则予以突破，如消费型购房合同的相对人，该问题将在下文购房相对人权益救济部分详细讨论。

当探头分别放置在轧制方向和垂直于轧制方向上时，回波高度必须予以考虑。

如果测量结果证实材料是各向异性的，应执行以下规定：与公称角度相比，当测量的折射角度偏差超过±2°或回波高度变化超过±2 dB时，检验前应该对角度偏差和仪器回波高度衰减结果进行调整和记录。

3 声速、折射角度与灵敏度在TMCP钢实际检测中的确定

方法1：制作用于TMCP钢超声波校验的参考试块。参考试块应该与被检产品具有相同的材料级别(可以追溯到炉号)，且试块上的轧制方向应标明清楚，试块样式如图2所示。试块要求：在L向和T向参考试块应具有最小2倍全跨距(70°)的尺寸。在试块两个方向，厚度的1/2和3/4处做直径为3 mm的侧横孔(或根据所用标准要求而定)。

图2 试块样式

试块完成后，基于材料的衰减偏差和折射角度偏差的原因，检验前必须在试块上测量衰减偏差和折射角度，再根据检测厚度范围对距离波幅校正曲线(Distance Amplitude Correction, DAC)进行检测。

方法2：由于现场TMCP钢板的炉批号、厚度以及其超声性能等方面有所不同，仅1块试块往往难以满足所有TMCP材料的检测需求，检测结果的准确度有待提高。在通常情况下，为满足上述所有方面的要求需加工很多类似试块，易造成检测前的准备工作较为繁琐。

在实际操作过程中，不做TMCP参考试块也是可行的。可以利用工件本体在进行检测前依照实测数据对超声设备进行校正，这样既可以满足检测时探头角度、声速等数据与实际工件相同，增加检测结果的准确度，也可有效避免做很多的参考试块。

具体操作过程如下：

(1) 在CSK-I试块上调试，测量入射点、折射角度。

(2) 根据所用标准规定的对比试块调试灵敏度，并制作DAC曲线。

(3) 制作补偿基准曲线(若以DAC曲线作参考，此步骤亦可省略)。

(4) 现场检测 。

现场检测可分为4个步骤：

(1) 确定轧制方向。测定所检测焊缝方向的探头折射角度αL，αT以及衰减补偿。

(2) 测定声速。TMCP钢中的横波声速可根据折射定律按如下公式进行计算：

式中：βL为晶片在有机玻璃中发射的纵波入射角，可通过用公式(1)测得的TMCP钢中探头折射角根据折射定律求得；βTMCP为TMCP钢中横波折射角；CL有机玻璃为有机玻璃的纵波声速2 730 mm/s；CSTMCP为TMCP钢中的横波声速。

(3) 将设备上的探头角度调节为现场实测的角度，再根据实测的衰减补偿对灵敏度做出调节。

(4) 对焊缝进行扫查检验。

4 现场检验实例

项目名称为某型自升式钻井平台。

检验部位为悬臂梁V型板角焊缝 (T=30 mm)。

检验方法为A型脉冲反射式超声波检测。

仪器：USM 35 X；探头：SIUI 10 mm×10 mm 70°/60°/45°(70.1°/61°/45°)。

该次检验是在未知板材是TMCP板的情况下进行的。首先进行的是45°探头锯齿扫查，扫查结果未发现缺陷；然后在60°探头扫查时发现整段焊缝于深度26.7 mm处存在疑似缺陷的反射波，用70°探头进行检验时于25 mm处出现同样的反射波。由于板材是高强钢，无故返修会对材质本身造成较大的损害，因此对是否为TMCP钢的可能性进行排查。45°探头检测时没明显变化；60°和70°探头在检验方向折射角度时变化均较大，分别为65.5°和56.9°。当设备上的探头角度改为当时实测角度时，反射的显示深度为30 mm,究其原因是受底面反射波的影响。最终使用实测的角度进行并且完成检验。

确认TMCP板材料后，对该分段的其他一些部位板材对应检测方向(每组两处检测部位方向相差90°)也做了测量，结果如表1所示。

5 结 语

综上所述，不难发现方法2较方法1所具备的优势，简单归纳后总结如下：

表1 试验实测数据表

(1) 有效避免因TMCP钢板炉批号、不同厚度以及钢板的各向异性而加工大量试块增加工作量，同时减少成本。

(2) 方法2更适用于所有TMCP材料的检验并满足其需求，弥补做单一试块不具代表性的不足。

(3) 检测数据现场实测，无论TMCP板检测方向上的角度变化还是声速变化都更贴近实际，对缺陷存在的定位判定更加准确，检测结果更加可靠。

(4) 方法2于现场工作而言更加简单易行，避免携带大量试块，提高工作效率。

因使用TMCP钢建造，其力学性能等各项指标要求均非常高，这就要求在检测前做好充分的准备工作：负责申请单的填写人员需在检验申请单上对TMCP板做出标注(包括其炉批号)；检测人员需认真掌握好上述TMCP钢超声检验的具体操作方法及要领，在现场工作中严谨踏实，认真地对待每次检验。

[1] 崔忠圻.金属学与热处理[M].北京：机械工艺出版社，2007.

[2] 尹润朋，王贺.TMCP钢中声速与折射角的修正[J].无损检测，2012，34(8)：44-46.

PracticalApplicationofUltrasonicNon-DestructiveTestingMethodforTMPCPlate

SONG Bo

(Shanhaiguan Shipbuilding Industry Co., Ltd., Qinhuangdao 066206, Hebei, China)

The practical application method of direct comparision on ultrasonic testing for TMCP(Thermo Mechanical Control Process) steel weld joints in the offshore platform is explained, which is primarily intended for convenient operation instead of normal methods. The discontinuity position is evaluated more accurately with this method. At the same time, the method can save cost and improve the efficiency, which is worth widely using in future.

TMCP(Thermo Mechanical Control Process) steel; ultrasonic testing; weld joint; refraction angle

宋 波(1977-)，男，工程师，从事质量管理工作，主管造船NDT管理工作并拥有相关无损检测的II级资质

1000-3878(2017)05-0090-03

U671

A