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复合板焊接接头的TOFD检测技术

发表时间:2015/11/6 11:37:40  阅读(du)次数(shu):

金属复合板(基材+覆材)
  是指在一层金属板(基材)上覆以另外一种金属板(覆材),以达到在不降低使用效果(防腐性能、机械强度等)的前提下节约资源、降低成本的效果。复合方法通常有爆炸复合法,爆炸轧制复合、轧制复合等。复合材料可分为复合板、复合管、复合棒等。主要应用在防腐、压力容器制造,电建、石化、医药、轻工、汽车等行业。 
不锈钢复合板
不锈钢复合板是以碳钢基层与不锈钢覆层结合而成的复合板钢板。它的主要特点是碳钢和不锈钢形成牢固的冶金结合。可以进行热压、冷弯、切割、焊接等各种加工,有良好的工艺性能。 
不锈钢复合板是用较薄的不锈钢板(304L、316L、321等)与较厚的低碳钢板或合金钢板复合而成,复合方法一般采用爆炸法、轧制法或爆炸轧制法。不锈钢复材的厚度一般在3-6mm,而基材的厚度则可能根据需要确定为10以上的任意厚度。
不锈钢复合板产品有两种强度计算方式,一种是只计算基材的强度而复材仅考虑其抗腐蚀或抗氧化性能,另一种是基材和复材都参与强度计算。后者对焊接提出了更高的要求,即在保证其抗腐蚀性的同时还应保证焊缝内部的连续性和致密性,对焊接工艺和焊接材料的选择上有更高的要求。
本文介绍的检测技术主要是针对覆材不计入产品强度计算的复合板产品的焊接接头的TOFD检测。
对于覆材不计入产品强度计算的复合板的检测,其检测方法包括射线检测、超声检测、TOFD检测、相控阵超声检测、磁粉检测、渗透检测等,超声类的检测只针对基材部分的检测,射线检测既可以检测基材也可以检测覆材的焊接接头,磁粉检测和渗透检测一般是针对焊接接头的表面部位进行检测。
对于覆材需计入产品强度计算的则不适合应用超声类的检测方法。
压力容器复合钢板检测相关标准法规:
TSG R0004-2009 固定式压力容器安全技术监察规程
GB 150-2011 钢制压力容器
NB/T 47002-2009压力容器用爆炸复合钢板
JB/T 4730-2005 承压设备无损检测
NBT47013.10-(JBT4730.10)衍射时差法超声检测
GB/T 23902-2009 无损检测 超声检测 超声衍射声时技术检测和评价方法
NBT47013.10《衍射时差法超声检测》1.a条规定TOFD检测适用的工件材料为碳素钢或低合金钢。
GB/T 23902-2009 《无损检测 超声检测 超声衍射声时技术检测和评价方法》1 范围中规定:本标准适用于碳素钢或低合金钢制件中不连续的检测和定量。本标准也适用于其它类型材料,前提条件是使用超声声时技术时要充分考虑材料的几何和声学特性以及检测的灵敏度。
复合板压力容器在化工行业比较常见,随着TOFD检测技术的应用广泛,大量采用复合材料的反应器、塔类、管道等也开始应用TOFD技术进行检测。
从2007年开始进行TOFD检测技术应用,2009年开始在复合板产品焊接头进行TOFD检测,主要业绩有:
南京中圣 水解塔(48+3)mm 3台
张家港华菱 加氢反应器 (100+6)mm 2台 (124+6)mm  1台
江苏普格 反应器 (60+4)mm (80+4)mm2台
南京宝色 二级结晶器(100+3)mm 1台
徐州四方锅炉 反应塔 (24+3)mm 2台
张家港化机厂 陶瓷过滤器(40+4)mm 1台
扬子芳烃厂 加氢反应器(230+3)mm (165+7)mm 4台
张家港化机厂 高温高压飞灰过滤器(62+5)mm (74+5)mm (54+5)mm (94+5)mm 1台
对于基材为碳素钢或低合金钢的复合板焊接接头的检测可以用TOFD技术检测基材,对不计入产品强度计算的覆材用渗透技术进行检测,保证覆材表面的致密性。
对于复合钢板焊缝的TOFD检测,由于复合层堆层界面的存在,会有一个界面反射信号(比底波信号约低20dB,与衍射信号相当),会带来一些干扰信号,影响信号的识别。

复合板(ban)焊接接头检测示意图(tu)

复合(he)板对(dui)接(jie)接(jie)头TOFD检测典型图像

48+3mm 基材(cai)与覆材(cai)界面处的基材(cai)缺陷(xian)(裂纹)

48+3mm 基材(cai)与覆材(cai)界(jie)面处的基材(cai)缺陷(裂纹(wen))

采用双面TOFD检(jian)测(ce)时(shi),检(jian)测(ce)面为不锈钢表(biao)面的(de)检(jian)测(ce)效(xiao)果(guo),与无(wu)覆材(cai)的(de)工件(jian)检(jian)测(ce)效(xiao)果(guo)基(ji)本一致(zhi),仅是直通波信号略(lve)有(you)变形(xing)。

复合板焊(han)缝的(de)检测(ce),检测(ce)面(mian)为不锈钢面(mian)时,除了堆焊(han)层可能对(dui)直通波(bo)信号周期(qi)、形状(zhuang)会有影(ying)响(xiang)外,对(dui)直通波(bo)以下的(de)厚度区域基(ji)本上(shang)无影(ying)响(xiang)。

总结
对于覆材不需计入产品强度的复合板产品对接接头的TOFD,只需要按照相差标准的要求对基材进行检测即可,在满足复合板结合率条件下,在不锈钢覆材表面进行检测或双面检测,再对覆材进行渗透检测,对基材进行磁粉检测,就可以满足标准规定的对焊接接头的内外部检测要求。
覆材为钛板的复合板焊接接头的检测效果,检测面为钛板面。复合界面的影响仅局限于直通波及近表面部位。


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