PDF《宝钢1号高炉大修工程风口大套的超声波检测》

张丕龙,等:宝钢l号高炉大修工程风口大套的超声波检测 宝钢1号高炉大修工程风口大套的超声波检测 张丕龙吝健全 (上海宝冶建设有限公司上海201900) 摘要:本文通过对宝钢1号高炉大修工程风口大套材质的分析,并与普通碳素钢进行比较,得出超声波检测的特 点.

从超声波仪器、探头、耦合剂、缺陷的定位、定量、检测时机及磁粉检测、射线检测方面进行解决. 关键词:超声波检测;

风口大套;

铸钢件 宝钢l号高炉大修工程炉壳风口大套(以 下简称风口大套)是炉壳的关键部件之一. 宝钢原l号高炉炉壳系日本进口,共38只风口 大套,现在炉壳大修后将原来容量从4500m3 增至4960 m3,因而风口大套从38只增至40 只.旧炉壳设计使用寿命15年,现将炉壳设 计使用寿命延长至20年.旧炉壳风口大套与 炉壳采用法兰连接,特点是风口大套的内部 质量要求不高,不用进行无损检测,损伤后 方便更换.新炉壳采用直接焊接式风口大 套,特点是节省空间,减少了安装现场风口 大套与法兰的安装工序,节约了时间,但风 口大套焊接后不能更换,因此对风口大套的 质量要求非常高.根据设计和业主的要求, 对风口大套按GB7233-1987《铸钢件超声探伤 及质量评级方法》进行超声波检测,2级合 格. 1.风口大套材质特点 风口大套材质为ZG20Mn,0 b≥510MPa、 o.≥295 MPa、HB≥156,采用整体铸造,热 处理:正火+回火.最终无损检测合格后进 行水压实验,工作压力为0.55MPa,试验压力 0.69MPa: 木铸钢件在浇注时熔点高,组织状态不 均匀、晶粒粗大,且有明显的各向异性;

jIc铸钢件组织状态、晶粒受热处理工艺 的影响较大;

木铸钢件的化学成分的控制是个难点, 其中S、P含量与空气质量有一定的关系: 木铸钢件容易产生气孔、缩孔、疏松、 夹渣、夹沙、裂纹和冷隔等缺陷;

木铸钢件的组织常分为三层,即外层 的细晶区,次层的柱状晶区和中心的等轴晶 区;

木铸钢件的外部和内部的硬度不同. 2.风口大套与普通碳素钢超声波检测的区别 普通碳素钢组织均匀,超声波在其内部 传播时透声性能良好,衰减小;

铸钢件的组 织状态不均匀、晶粒粗大,且有明显的各向 异性,超声波在铸钢件中传播,晶粒对超声 波发散或吸收,导致超声波衰减严重、透声 性能差,检测时存在明显的草状回波,严重 时甚至无法进行超声波检测. 超声波是由电能(电脉冲)激励晶片发 生受迫振动和阻尼振动,由此产生由n个脉 冲波构成一个声场,可近视为在一直线上传 播.由于铸钢件的晶粒粗大,根据惠更斯一 菲涅耳原理,在铸钢件中传播的超声波,会 发生衍射和反射,在金相组织差异明显的区 域声速不同.因而,超声波在铸钢件中并不 一定按直线传播. 3.风口大套超声波检测的工艺优化 第一作者:张丕龙,男,1977年5月出生,工程 师. 、2009全国钢结构学术年会论文集[2009・10]

401 施工技术篇 3.1超声波检测仪的选择 由于风口大套的组织状态不均匀、晶 粒粗大,所以选择发射功率强,灵敏度余量 高的仪器.为了使用不同规格的探头,准确 计算缺陷位置和当量,提高工作效率,选择 CTS一3000型数字式超声波检测仪. 3.2探头的选择 风口大套的超声波检测,一般以直探头 检测为主,斜探头辅助检测. 根据风口大套的特点,选择纵波双晶聚 焦直探头,而不选用单晶直探头. 纵波双晶聚焦直探头与单晶直探头的发 射声场见图1.由图l可知,纵波双晶聚焦直 探头与单晶直探头相比,其发射声场小,能 量集中,散射小,声能损失小,信噪比高. 选择2.5MHzA45.横波斜探头辅助检测. 斜探头辅助检测主要有两个方面的作 用,其一,检测与声束呈一定角度的裂纹类 平面状缺陷,其二是对直探头检测的缺陷进 行验证.主要为了检测表面和近表面的裂纹 类缺陷,根据横波的声压反射率的规律,见图 2,检测近表面裂纹等近似垂直于母材的缺 陷,45.的横波声压反射率较高.风口大套 检测区域的内外径之比小于80%,横波声束能 够扫查到内表面的缺陷. 但应注意,对于铸钢件等晶粒粗大的工 件,最好选择纵波斜探头,但风口大套需在 热处理前后进行两次超声波检测,因此选择 横波斜探头. 图1纵波双晶聚焦直探头和横波斜探头的超声声场 10眠\/'