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1、 工字钢结构工艺孔处超声波检测方法培训教材.ppt Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 焊接可以不为探伤所焊接可以不为探伤所考虑，但是探伤必须考虑考虑，但是探伤必须考虑焊接工艺对探伤的影响，焊接工艺对探伤的影响，对带工艺孔的结构焊缝探对带工艺孔的结构焊缝探伤原本是很正常的一件事，伤原本是很正常的一件事，当改变了焊接工艺不能正当改变了焊接工艺不能正面探伤时，问题就变的复面探伤时，问题就变的复杂了，探伤人员要如何解杂了，探伤人员要如何解决这一问题呢？决这一
2、问题呢？一.焊接形式 工字钢结构的焊接，有工字钢端部与端部的焊接，工字钢端部与工字钢侧面的焊接，有尺寸相同的，也有尺寸不相同的工字钢焊接，形成的焊缝有翼板与翼板对接焊缝，腹板与腹板对接焊缝，还有翼板与腹板，腹板与腹板的角接焊缝，厚度范围一般在8mm到30mm不等，焊缝的波口角度如图（四）。这些焊缝使用常规的超声波探伤技术可以完成，探伤结束后进行下道工序，再在组块上铺设甲板。这种施工 工艺称为正装工艺技术。图四 随着科技的发展，运用组块甲板反造工艺技术，缩短了建造周期，节省了人力和物力。这一技术是在甲板上直接铺设工字钢，导致一侧面板不能从正面探伤检验，多年来为了保证工艺孔处焊接质量，待结构反造翻
3、身后，将面板焊缝探伤范围的甲板割开，该做法又称开天窗，这样又可以在面板正面进行焊缝探伤，探伤结束后再将割开的天窗板补焊上。图 五 甲板反造工艺图 六 甲板正装工艺组块甲板反造工艺技术，缩短了建造周期，节省人力和物力，但为了保证探伤工作的进行，将甲板开天窗又造成了时间、人力物力的浪费，同时又给结构的完整性带来了影响。为了保证结构的完整性，减少开天窗带来的各种影响，如果天窗板不开，探伤问题能不能解决呢？这样探伤只能从背面进行（焊接操作面），在背面探伤，其中腹板两侧面板平面部分焊缝探伤，可用常规的焊缝超声波探伤方法进行，背面的甲板相当单面焊的钢垫板。腹板工艺孔处翼板焊缝运用常规探伤方法无法进行，工艺
4、孔只是为了解决焊接问题，却阻碍了焊缝超声波探伤，形成了超声波探伤区域的盲区，盲区的长度由腹板的厚度和腹板两侧的R大小决定，由于探伤区域盲区的存在，使得面板焊缝整体质量没得到保证，过焊孔处的焊缝宽度由于板厚的不同，宽度范围从15毫米到30毫米不等，腹板开的过焊孔大小从25毫米半圆到40毫米半圆不等，如图（七）。图（七）纵波双晶斜探头能 1.工艺工艺孔部位是焊接接头交汇处，孔部位是焊接接头交汇处，是缺陷容易产生的地方，探伤若在是缺陷容易产生的地方，探伤若在孔外进行，漏检率高，达不到检测孔外进行，漏检率高，达不到检测的目的，选用在孔内焊缝上进行，的目的，选用在孔内焊缝上进行，称为骑缝探伤。手工焊接的
5、焊缝，称为骑缝探伤。手工焊接的焊缝，骑缝探伤应将焊缝磨平，使得探头骑缝探伤应将焊缝磨平，使得探头运行与探伤面有良好的接触，打磨运行与探伤面有良好的接触，打磨一般达到英国标准一般达到英国标准 BS-3923中中规定的规定的 SP3要求。要求。A-AA二二.工艺孔处焊缝的探伤工艺孔处焊缝的探伤 n2.工艺孔里的骑缝探伤，受孔大小的工艺孔里的骑缝探伤，受孔大小的影响，探头无法像正常探伤那样运行，影响，探头无法像正常探伤那样运行，缺陷的检出受到很大的局限，所以用缺陷的检出受到很大的局限，所以用常规的探头，常规的探伤方法无法进常规的探头，常规的探伤方法无法进行，必须选用能作小距离运行同时能行，必须选用能
6、作小距离运行同时能做大范围检测的探头，来解决过焊孔做大范围检测的探头，来解决过焊孔区域的探伤问题，达到过焊孔焊缝的区域的探伤问题，达到过焊孔焊缝的探伤目的。通过各种实验，最终选用探伤目的。通过各种实验，最终选用纵波双晶斜探头，探头角度根据坡口纵波双晶斜探头，探头角度根据坡口角度选定角度选定40度，度，2.5度，频率度，频率4Mhz，晶片尺寸，晶片尺寸610，焦距为，焦距为F10和和F20毫米两种特殊形状的探头。毫米两种特殊形状的探头。海洋石油工程股份有限公司3.探伤前先进行探头的测试，选用探伤前先进行探头的测试，选用IIW，或，或CSK-I1标准试块，进行探头入射点和折射角的测标准试块，进行探
7、头入射点和折射角的测试，根据使用标准选定对比试块，这里选用美国试，根据使用标准选定对比试块，这里选用美国ABS船级社试块进行测试。船级社试块进行测试。测试（一）测试（一）选焦距为选焦距为F10探头，进行探头入射点、折射角探头，进行探头入射点、折射角的测试。的测试。1).入射点测试：将选好的探头，放到入射点测试：将选好的探头，放到IIW试块试块上进行入射点测试，可用单发单收，也可用一发上进行入射点测试，可用单发单收，也可用一发一收，如图（一收，如图（a）。）。2).折射角测试：将探头放到折射角测试：将探头放到IIW试块如图（试块如图（b），），通过通过1.5毫米孔进行测试，以上的测试同常规探头毫
8、米孔进行测试，以上的测试同常规探头探伤测试方法一样。探伤测试方法一样。测试（二），选焦距为F10探头，进行探头焦距、焦点聚束宽度和波束宽度的测试。1).测试焦距：双晶斜探头的焦距主要是由倾斜角决定，与晶片尺寸也有关系，在相同的倾斜角下，晶片越大，则焦距越长。首先选ABS试块，（试块的选取应根据使用标准来定）测出不同深度H（mm）下1.2mm横通孔的回波高度A（dB），然后绘出距离（H）波幅（A）曲线，如图（五），找出曲线上最大波幅所对应的深度，按式H（1+k2）1/2计算（K为探头折射角的正切值），可得到焦距。焦距就是曲线上最高点对应的声程。2).焦点聚束宽度 采用和焦距对应深度的横通孔使探头
9、沿水平方向前后移动，测出不同深度距离所对应的波高，然后绘出深度距离波高曲线，取最高波高分贝数降低6dB划一直线和曲线相交两点的距离（Ha，Hb）既为聚束宽度。如图（六）。图（六）图（五）3).波束宽度波束宽度 利用不同深度的横通孔分别利用不同深度的横通孔分别测出各个深度下最大回波高度对测出各个深度下最大回波高度对应的波高应的波高Pmax，然后将探头前，然后将探头前后扫查，分别测出回波最大值前后扫查，分别测出回波最大值前后后-6dB时所对应的深度距离时所对应的深度距离P1，P2，如图（，如图（a），把各个深度），把各个深度下的下的Pm，P1，P2各点平滑地连各点平滑地连接成三条直线，既为声束包络
10、线，接成三条直线，既为声束包络线，如图（如图（b）。若需要知道某深度）。若需要知道某深度下探头的波束宽度，可在该深度下探头的波束宽度，可在该深度下的下的Pm连接线上对应的点引垂连接线上对应的点引垂线和其他两条直线线和其他两条直线 相交，两焦相交，两焦 点间距离即为该深度下的波束宽点间距离即为该深度下的波束宽度。度。测定记录4).灵敏度余量（略），根据使用标准要求进行。5).分辨率（略），根据使用标准要求进行。6).其他探头测试如上。1).通过以上的测试作图看探头在过焊孔可以走的距离与发现缺陷的范围(见下表)，或者通过参照试块测试进行验证，如下图。参照试块测试（三）2).参照试块的制作，根据坡口
11、角度，沿溶合线依次排列组孔，无坡口面竖直排列，如图（九）。组孔可以是三个孔一组，也可以是四个孔一组，孔径2mm，孔距3mm，孔深40mm横通孔，第一个孔离表面3mm。当第一组孔验证一次都发现时，看此时过焊孔对探头有无影响，每组孔代表一个厚度范围，这样验证的同时也验证了探头的分辨率。4.探伤过程:探伤时板厚在20mm内选用F10探头进行，板厚超过20mm以上35mm以下，选用F10mm和F20探头分别进行探伤。1)距离波幅曲线制作：首先在试块上找出探头焦点尺寸范围孔位置的反射波，调到100波高，然后再分别确定其他位置孔反射波高，将其连接成曲线，参照图（五）。2)探伤灵敏度确定：根据选用探伤标准确
12、定灵敏度。3)探伤时探头分两步在过焊孔里运行探伤，第一步探头在一侧进行（a），第二步将探头转180度在另一侧探伤，如图（b）。ab探头尺寸 n4)探伤时应注意的事项，n a、焊缝打磨要达到要求，n b、过焊孔包角应在探伤结束后进行，n c、使用纵波双晶斜探头探伤运用的是一次波，屏幕里反射波的判断相对比较容易。5)纵波双晶斜探头有较高的灵敏度，较大的检测覆盖区和无杂波等优点，但也有近表面1mm到2mm的盲区，探伤时应注意始脉冲的变化，根据始脉冲的变化来判断近表面有无缺陷。6)如果-6dB范围不够，可考虑-9dB范围，探伤时灵敏度相对增加。三三.新技术带来可观经济效益新技术带来可观经济效益n 1.
13、在过焊孔内检测的过焊孔处焊缝质量满足了美在过焊孔内检测的过焊孔处焊缝质量满足了美国石油学会国石油学会(APIRP2X-A)检验标准的要求，本技术首检验标准的要求，本技术首先应用在南海先应用在南海FPSO上部模块预制工程，并得到了上部模块预制工程，并得到了BV验船师的认可验船师的认可;本技术及也曾应用到本技术及也曾应用到BZ34-1CEPA组块建造工程组块建造工程,该工程结构质量为该工程结构质量为570吨，焊吨，焊口数为口数为526道口，由于采用新的超声波探伤方法，道口，由于采用新的超声波探伤方法，在建造周期上省了在建造周期上省了6天时间，节省了近天时间，节省了近10%的焊材。的焊材。这项工程建
14、造质量得到了这项工程建造质量得到了DNV验船师认可验船师认可;另外正在另外正在建造中的建造中的MEDEC项目正在使用这项技术，早在项目正在使用这项技术，早在2007年年11月业主专题考察后许可使用。随着这项新月业主专题考察后许可使用。随着这项新技术的推广应用所产生的经济效益是可观的技术的推广应用所产生的经济效益是可观的,也将是也将是长期的。长期的。2.2.验船师签字认可的超声波验船师签字认可的超声波/磁粉检验报告磁粉检验报告 总之过焊孔焊缝探伤，从过去在无遮无挡的大环境下探伤，一下进入到又遮又挡的小环境下探伤，从过去认为不可能解决的问题，到现在办到了，使得探伤人员的思维方式得以改变，从探头的设
15、计与制作，到探伤方法的编制，以及探伤结果的验证，让NDT人员又一次看到了超声波探伤发展的广阔空间，世上无难事，只要肯攀登，只要不断探索就一定能解决任何困难。四.结束语 海洋石油工程股份有限公司 OFFSHORE OIL ENGINEERING CO.,LTD.地址：天津市塘沽区河口街 2-37 邮编：300452海洋石油工程股份有限公司 OFFSHORE OIL ENGINEERING CO.,LTD.地址：天津市塘沽区河口街 2-37 邮编：300452海洋石油工程股份有限公司 OFFSHORE OIL ENGINEERING CO.,LTD.地址：天津市塘沽区河口街 2-37 邮编：300452谢谢 谢收看！谢收看！11/29/2022版权所有:(写入公司名称)