PDF《热壁加 氢反应 器深厚 焊缝 的TOFD检测技术》

热壁加氢反应器深厚焊缝的 T O F D检测技术 陈建玉 , 袁榕(1.

兰州石油化工机器厂 炼化设备公司, 甘肃 兰州

7 3

0 0

0 0 ;

2 . 合肥通用机械研究所 压力容器检验站, 安徽 合肥

2 3

0 0

3 1 ) 摘要: 热壁加 氢反应 器是 一种具有 复杂结构 的设备 , 本文对 热壁加氢反 应器深 厚焊缝 的TOFD检 测技术进行分 析和探讨 , 具 有一定 的指导意义. 关键词: 热壁加 氢反 应器;

深厚 焊缝 ;

T O F D检测技 术中图分 类号:TQO52;

TG1

1 5 ,

2 8 文 献标 识码 : B 文 章编 号:1001―4

8 3

7 (

2 0

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0 8一O O

4 6―

0 3 TOF D Te c h n o l o g y f o r Th i c k― ― wa l l W e l d o f Th e r ma l W a l l e d― ― h y d r o g e n a t i o n Re a c t o r s CHE N J i a n―y u , YUAN Ro n g

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1 . L a n z h o u P e t r o l e a m&

C h e mi c a l Ma c h i n e ~ Wo r k s , L a n z h o u

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0 0 , C h i n a ;

2 . H e f e i G e n e r a l Ma c h i n e r y R e s e a r c h I n s t i t u t e , H e f e i

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3 1 , C h i n a ) Ab s t r a c t : T h e t h e r ma l wa ll e d―h y d r o g e n a t i o n r e a c t o r s h a s a c o mp l e x s t r u c t u r e . T h e a r t i c l e a n a ly s e d a nd d e - s c r i b e d i n d e t a i l t he T Ol D t e c h n o l o g y f o r t hi c k―wa ll we l d o f t he r ma l wa l l e d―h y d r o g e n a t i o n r e a c t o r s, a n d h a s a c e r t a i n g u i d i n g s i g n i f i c a nc e . Ke y wo r d s : t he r ma l wa ll e d ― ― h y d r o g e n a t i o n r ea c t o r ;

t h i c k― ― w a l l w e l d;

T OF D t e c h n o l o g y

1 热壁加氢反应器深厚 焊缝主要检测技术 的特点 热壁加氢反应器主焊缝一般采用多层焊道窄间 隙埋弧 自动焊工艺 , 坡口为 工型,单侧坡口角度一般 小于等于

2 . , 主体材料对成型 、 焊接、 热处理的温度 控制要求 比较苛刻 , 制造时常见的裂纹和未熔合缺 陷一般垂直于检测面.同时由于使用时又面临着介 质腐蚀、 应力腐蚀、 氢腐蚀 、 氢脆 、 回火脆化和蠕变脆 化等一系列问题 , 因此对主焊缝的检测质量要求就 变得十分突出. 目前热壁加氢反应器深厚焊缝采用 的主要无损检测方法为射线检测和超声检测 、

2 j .

1 .

1 射线检测 热壁加氢反应器主焊缝主要采用射线检测, 由 于热壁加氢反应器一般可分为板焊结构和锻焊结构 ・

4 6 ・ 两种, 板焊结构热 壁加 氢反 应器壁 厚在

8 O~1

2 0 n l n l , 通常采用

1 ~

4 M e V直线加速器进行检测;

锻焊 结构的容器壁厚在

1 8

0 ~2

4 0 n l n l , 也有更厚的, 如神 华煤化工项 目采用的热壁加氢反应器壁厚要达到

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6 i n n l , 通常采用

9 M e V或更大能量 的直线加速器 进行检测.目前 J B

4 7

3 0 - -

9 4 ( ( 压力容器无损检测》 标准的壁厚 检测范围为 2~2

5 0 i n n l , 正 在修 订的JB4730标准已将壁厚检测范围扩大至 2~

4 O O I l l 【 l

1 , 基本上可满足热壁加氢反应器主焊缝的射线检测要 求.热壁加氢反应器主焊缝射线检测主要采用高梯 度噪声比的胶片( T 、 T

2 、 天津 V型等) , 由于国内胶 片的层次性比较差, 这类焊缝的检测主要采用进 口 胶片 ( 如AgfaD

2、D

3、KodakR、SR等 ) .当前 国内对热 壁加氢反应器深厚焊缝的射线检测主要执行 J B

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3 0 维普资讯 http://www.cqvip.com 第2l卷第 8期压力容器第141期标准 .

1 .

2 超 声检 测 由于热壁加氢反应器主焊缝采用窄间隙焊, 常 见的裂纹和未熔合缺陷一般垂直于检测面, 对于这 种情况射线检测的灵敏度不是很高, 而超声检测由 于对裂纹类面状缺陷比较敏感 、 可以选择不同 值 的探头和不同的组合方式, 因此公认是一种比较好 的检测方法.尤其是在在用热壁加氢反应器的定期 检验中, 由于无法采用射线检测 , 超声波检测 自然成 为深厚焊缝检测的首选.板焊结构热壁加氢反应器 通 常采用 C S K―I A、 C S K―I

1 / A试块校 核主焊缝 检 测灵敏度;

锻焊结构热壁加氢反应器的壁厚 比较大, 一 般的超声波检测试块已不能满足要求 , 因此需采 用CSK一ⅣA试块, 详见图

1 和表

1 . 注 :尺寸 误差 ≤o .

0 5 r a m ￡ : 试块 长度 . 由 使用的 声程 确定 图lCSK一ⅣA试 块结 构

图表lCSK一ⅣA试块 尺寸(1/1/n)被检工件 对 比试块 标准孔位置 标准孔直径 C S K一Ⅳ厚度 厚度0No .

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1 ) 通 常对超 声 扫查 区域 进行100%直 探 头扫 查,然后利用多个 值探头进行重复扫查, 必要时还应 采用串列扫查, 以更好检 出垂直表面的裂纹和未熔 合缺陷.但由于 目前串列扫查机械装置还不过关, 只能对关键部位进行一定数量的手工抽查, 因此 目 前在 J B

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3 0 标准中对此未作强制性规定.

2 超声TOFD检 测技术 随着我国经济和科技 的发展, 大直径厚壁压力 容器 日益增多, 对厚度超过

2 0

0 I T I l l l 的压力容器焊缝 的射线检测已成为约束压力容器制造的瓶颈, 尤其 是对 现场组焊的厚度超过200ITIlll(甚至达到336mm)的压力容器焊缝实施射线检测 , 不仅费用昂贵 ( 需在现场置备直线加速器 ) , 而且从安全角度考虑 几乎是不可能的 .因此 T O F I ) 技 术的 应用对 国内大 型压力容器的制造发展具有重要意义, 且具有必要 性和紧迫性.

2 .

1 超声TOFD法的原理 超声 T O F D法即衍射波 时差 法( T i m e o f F l i g h t D i f f r a c t i o n T e c h n i g u e ) , 是20世纪

7 O年代由英国哈威 尔无损检测中心首先提出的.它是依靠超声波与缺 陷端部的相互作用发出的衍射波来检出缺陷并对其 进行定量的. . 超声波入射到线形缺陷时, 在缺陷的 两端除普通的反射波外还会产生衍射波 , 衍射能量 可以在很大角度范围内传播并且都源于缺陷 的端 部, 这与传统的超声检测完全不同:传统超声检测 主要依靠从缺陷上反射的能量的大小来判断缺陷, 从理论上讲 , 超声 T O F D法克服 了常规超声探伤的 一 些固有缺点, 缺陷的检出和定量不受声束角度 、 探 测方向、 缺陷表面粗糙度 、 试件表面状态及探头压力 等因素的影响. T O F D技术主要采用一发一收的方式, 通常使用 压力探头其反射角范围是

4 5 . ~

7 ( 见图

2 ) , 发射探 头发射横向纵波.沿表面传播的一束声波和工件背 面的镜面反射被接收探头接收, 形成固有参考信号: 焊缝 中的横向纵波遇到缺陷后在........