P92钢焊接接头超声波检测缺陷的分析

贾少威

摘要：现阶段，因为火电机组发电对钢材耐热性要求的提升，使得新型马氏体耐热钢P92钢得到了普遍应用，而该钢材的大量使用也给钢焊接、热处理以及无损检测带来了更多困难。本文将主要对该新型钢焊接接头中可不记录缺陷的再判断，来阐释P92钢焊接接头超声波检测技术，希望对该钢焊接接头缺陷检测工作有一定借鉴。

关键词：P92钢;焊接接头;超声波检测;缺陷

1 P92钢焊接概述

P92钢是在P91钢的基础上发展而来的，是一种以P91钢为基础，增加1.8%左右的钨、减少0.5%左右的钼，加入少量B形成的具有高韧性、耐腐蚀性和抗氧化性，较小的热膨胀系数、较好的导热性能和抗热疲劳性能的新型钢。该钢在进行焊接时，主要焊接工艺具有以下特点：第一，要求采取多层多道焊接的方式，且要求每一层焊道的焊接厚度不能超过焊条的直径，焊道的宽度不能超过焊条直径的4倍。虽然要求十分严格，但是在该钢进行焊接时依然会在其内部存在一些不易察觉的缺陷。

2 对P92钢进行超声波检测

P92钢和普通碳钢的性质存在很大的差异性，尤其在密度、弹性模量上的差异较大，所以声速也有很大的差距，在进行超声波检测时就不能采用普通碳钢的检测标准，需要结合P92钢的密度和弹性模量特点合理调整超声波检测仪器，校准探头，避免因为探头误差而引起检测误差，导致无法及时有效地找到缺陷具体位置。但是因为P92钢属于新型钢，是这几年才被大量应用到火力发电中的，因此在对其进行缺陷检测方面还存在一些不足。具体包括：首先P92钢在焊接时容易在焊缝中出现一些细小的缺陷，这些缺陷包括微小的夹渣、未熔合的坡口、未熔合的层间等。根据常规检测要求，这些缺陷都属于细小的可以不被记录的缺陷，所以经常在超声波检测中被忽视。尤其是未熔合缺陷，若其缺陷长度小于10mm往往会因为波幅较低而被当作是可不记录缺陷没有被记录下来。但是就是因为这些细小的缺陷会给火力发电机组的安全稳定运行埋下很大的隐患，如果长此以往不被发现就可能会引发安全事故。为避免这类问题的出现，对P92钢的超声波检测提出了更高的要求，而负责检测人员的素质自然要求更高，不仅要掌握超声波检测的原理和技术，而且必须全面了解P92钢的特性和对其进行超声波缺陷检测的特征和需要注意的问题，以免根据以往经验，尤其是对普通碳钢检测的经验去对P92钢进行一样的检测。

3 超声波检测原理

3.1 超声波检测原理

在对P92钢进行超声波检测时，超声波从上表面倾斜进入工件，若超声波在工件内部传播时没有遇到缺陷引起的异质介面超声波就不会反射回来，荧光屏外只有始波而没有其他波形。如果超声波在工件内部检测时遇到了因为缺陷引起的异质介面，就会见部分声波反射回到探头中，荧光屏上会显示出缺陷波。反射波进入到探头中后，通过调整探头可寻找缺陷回波，并可以通过荧光屏上的缺陷波观察其静态波形和动态波形，然后根据探头移动到的位置寻找到具体发生缺陷的地方，根据工件的几何特征分析缺陷的特点。

3.2 对缺陷波静态波形的常规分析

对荧光屏上的缺陷波进行静态波形分析时，主要分析以下内容：第一，静态波形呈锯齿状，波形底部较宽，根部存在次波，常见缺陷为夹渣。第二，静态波形在基线上的反射波较为密集且波高不等，在探头移动时会使波形呈现起落现象，这时容易出现密集气孔缺陷。第三，在探头平行于焊缝移动时，当波形升高消失较快时易出现单个气孔缺陷，当波动升高或消失的速度较慢，且反射波位置和高度变化较小时常见缺陷为未熔合;当反射波清晰且波幅较大时，转头探头反射波未呈现显著的错动现象，波高消失、转角较大时常见缺陷为裂缝或裂纹;当反射波尖锐、开口较窄时根部没有杂波，这时在利用超声波进行焊缝两边检测时，当反射波的高度位置相差较大则通常为未熔合坡口缺陷。

4 超声波检测P92钢时的技术要求

4.1 合理选择检测的条件

在利用超声波技术对P92钢进行缺陷检测前首先要根据P92钢的特点合理选择检测条件，检测条件包括超声波仪器型号、探头标准、试块和对比试块的标准等。

4.2 根据P92钢特征合理调节仪器

第一关于入射点以及前沿的测定。首先应该将斜探头放在标准试块的圆心位置，然后移动探头直到反射波出现在波形显示区域，然后定位最高的反射波位置，使回波的高度在满刻度10%以上。这时圆心位置对应探头上的点就是本次超声波测试探头的入射点，固定好入射点以后固定探头，用尺子测量出探头前端到试块圆弧边缘的距离是多少，然后该探头前沿长度可以根据公式计算得出，同时计算探头前沿到试块圆弧边缘的距离是多少，该探头的前沿长度可以计算得出。第二，关于k值的计算，将斜探头放在標准试块上，然后再测试k值，在测试过程中需要根据探头的位置移动合理调整，使回波能够显示在波形显示区域范围内，前后移动的探头可使该回波达到最大的波幅。这时固定探头显示屏幕上就会出现k值信息，此时可以测得斜探头k值。第三，关于DAC曲线绘制，将斜探头放在对比试块上，对准第一个测试孔，然后移动探头定位最高的波回波，将该回波幅度调整到80%左右后锁住可完成该点测试。之后将斜探头放在对比试块上对准第一个测试孔，移动探头找到最高波回波，再将该回波幅度调整到80%后锁住该回波可完成该点的测试。此后依旧按照上述步骤采样，完成曲线基准线测试，再根据标准要求在显示屏上输入评定、定量、判废和表面补偿标准数值，在经过合理调整后可得到DAC曲线。

4.3 对缺陷的评定

在经过上述测试后，可对缺陷进行评定，关于评定标准有以下要求：第一对于波幅超过评定线的反射波或者波幅没有超过评定线，但是其有一定长度是来自钢焊接接头被检测区域反射回波的，都需要注意是否产生裂纹等缺陷，根据缺陷的反射波信号特点和部位，通过动态波形分析、探头移动和扫查等方式，结合焊接工艺综合分析该缺陷特征，当无法进行准确判断时可再次通过其他检验来判定。第二，对于标准非裂纹和未熔合缺陷的反射波幅度达到评定线的可以不做记录，最大反射波幅度达到SL线或属于II区的缺陷，可根据缺陷长度结合标准评定表进行评定。第三缺陷是裂纹或者未熔合、根部未焊透的可以评定为IV级，反射波幅度在RL线或III区的缺陷评定为IV级，最大反射波幅度不超过评定线，且幅度在I区的属于非裂纹和未熔合等缺陷的评定为I级。

4.4 初次检测结果分析

初次检测得到的结果数据中要包括缺陷的指示长度、各类缺陷的长度、缺陷当量、缺陷波形特征、缺陷类型以及缺陷级别等。然后根据上述对缺陷的评定规定判断各类缺陷属于合格可不记录缺陷还是其他级别的缺陷，但是有的缺陷如果其最大反射波幅度达到了评定线但是根据波形特征缺陷是未熔合的，就很难进行缺陷评级，这时需要进行下一步的判定。

4.5 二次检测判定

考虑到P92钢的焊接采用的是薄焊层、多层多道焊接技术，对于初次检测无法进行级别判定的可以进行二次检测后再判定。一般采取在焊缝两边同次波检测法，查看缺陷在两边回波变化幅度，如果两边的回波幅度差较大可以判断该缺陷是未熔合缺陷，可以确定该缺陷是不合格的焊缝。

4.6 返修再确定

对于经过两次检测都判定为不合格缺陷的需要进行返修处理，这些有问题的焊接主要是对存在缺陷的位置进行重新打磨，然后根据缺陷波形是锯齿状、波底较宽且伴有次波、缺陷类型多是夹渣、未熔合等缺陷的特征，可以进行解剖到一定深度，然后开展渗透检验，确定该缺陷的指示长度。

5 结语

综上所述，利用超声波检测技术对P92钢焊接接头进行缺陷检测，主要是判断存在的缺陷属于合格、可不被记录缺陷还是需要进行返修处理的缺陷。该检测工艺的主要目的是为保障P92钢的焊接质量，避免因焊接缺陷问题的存在而影响该钢在火力发电机组中的应用，影响发电机组运行的安全性。

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