本發(fā)明涉及一種壓力容器凸形封頭分層缺陷的檢測方法。

背景技術：

分層缺陷是鋼板在軋制過程中形成的一種先天性缺陷，該缺陷是造成壓力容器鋼板鼓包、裂紋等危險性故障的基礎因素。

在壓力容器檢驗檢測中，檢驗員對壓力容器的筒體和封頭的測厚只能點對點繪制坐標來測定分層缺陷是否存在，工作效率低，不能快速測定和直觀掌握分層缺陷與檢測面積的分布情況，特別是對于壓力容器凸形封頭的弧形部分。通常凸形封頭采用三塊鋼板焊接成弧形面設置于壓力容器筒體底部，而測厚時所使用的超聲波測厚儀的頻率較高(5MHz)，波長較短，靈敏度高，只要材料內存在較小尺寸(約大于λ/2＝0.59mm)的界面，就會被測厚儀發(fā)現(xiàn)，也就是說在鋼板母材內較小尺寸的夾雜物界面或小分層界面，都可能使測厚儀的顯示讀數(shù)與鋼板母材的實際厚度相差很大；因此實際測厚時，遇到這種情況，通常另外再要使用常規(guī)的超聲波探傷儀用直探頭對測厚儀發(fā)現(xiàn)的“分層缺陷”處進行掃查確診，由超聲檢測人員通過波形分析并依靠經驗才能判定是否真正存在分層缺陷，所以現(xiàn)場作業(yè)對于凸形封頭的分層檢測，用上述檢測方法不直觀、不快捷，降低了檢測效率。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種壓力容器凸形封頭分層缺陷的檢測方法，本方法克服了傳統(tǒng)凸形封頭分層缺陷檢測的缺陷，利用超聲C掃描檢測手段,有效提高分層缺陷檢測靈敏度以及缺陷定位、定量的準確性，實現(xiàn)凸形封頭分層缺陷的直觀、快速判定，滿足生產現(xiàn)場的檢測需求。

為解決上述技術問題，本發(fā)明壓力容器凸形封頭分層缺陷的檢測方法包括如下步驟：

步驟一、清潔凸形封頭表面，確保凸形封頭表面為金屬原面或均勻的油漆層；

步驟二、選擇凸形封頭變形量最大的折邊弧形部分為檢測區(qū)域，該檢測區(qū)域設置于凸形封頭焊縫以下沿徑向的一個環(huán)形帶外壁，并將這個環(huán)形帶等分為20個小塊的測試塊；

步驟三、采用超聲C掃描測試儀以凸形封頭的拼接焊縫為起點沿逆時針方向，手持探頭緩慢移動對各測試塊依次進行檢測掃查，并且保存各檢測塊的檢測圖像；

步驟四、由超聲C掃描測試儀系統(tǒng)得到各測試塊的測試數(shù)據：

t_平＝(t₁×S₁/S_總)+(t₂×S₂/S_總)+...(t_n×S_n/S_總)

P＝【(t₁-t_平)²×S₁/S_總+(t₂-t_平)²×S₂/S_總+...(t_n-t_平)²×S_n/S_總】^1/2

以及壁厚分布百分比BFB值，

其中：t_平為各測試塊的加權平均壁厚，t₁、t₂...t_n分別為探頭在各檢測塊上各檢測點的壁厚，S₁、S₂...S_n分別為探頭在各檢測塊上各檢測點的檢測面積，S_總為各測試塊的面積，P為各測試塊壁厚的標準偏差值；

步驟五、設定凸形封頭壁厚分布的范圍門檻閾值FW，F(xiàn)W分為三檔，分別為FW₁、FW₂、FW₃，表明分層沿凸形封頭壁厚分布情況，

FW₁<(t_g+2h)×40％

(t_g+2h)×40％≤FW₂<(t_g+2h)×80％

(t_g+2h)×40％≤FW₃<(t_g+2h)×80％

其中：t_g為凸形封頭的公稱壁厚，h為凸形封頭的焊縫余高；

步驟六、在范圍門檻閾值FW₃內，當BFB＜45％時，表明該測試塊片狀分層嚴重；當45％≤BFB≤90％，并且P/t_g<20％時，表明該測試塊出現(xiàn)分散分層；當45％≤BFB≤90％，并且P/t_g＞20％時，表明該測試塊出現(xiàn)片狀分層；當BFB＞90％時，表明該測試塊無分層；

步驟七，判斷各測試塊的加權平均壁厚t_平落入FW₁、FW₂或FW₃的范圍內，得到分層缺陷位于凸形封頭壁厚的部位。

進一步，所述超聲C掃描測試儀的探頭為直徑10mm的5MHz雙晶直探頭，掃查精度為周向5mm、徑向1mm，探頭靈敏度為80％B₁-14dB，探頭采用油耦合。

進一步，超聲C掃描測試儀掃查凸形封頭的環(huán)境溫度為5～40℃、環(huán)境相對濕度小于95％。

進一步，超聲C掃描測試儀的探頭在測試塊上移動的速度小于150mm/s。

由于本發(fā)明壓力容器凸形封頭分層缺陷的檢測方法采用了上述技術方案，即本方法首先清潔凸形封頭表面，選擇凸形封頭變形量最大的折邊弧形部分為檢測區(qū)域，并將檢測區(qū)域等分為多個測試塊；采用超聲C掃描測試儀對各測試塊依次進行檢測掃查，并且保存各檢測塊的檢測圖像；由超聲C掃描測試儀系統(tǒng)得到各測試塊的加權平均壁厚、壁厚的標準偏差值以及壁厚分布百分比，并且設定凸形封頭壁厚分布的范圍門檻閾值FW；以壁厚分布百分比以及壁厚的標準偏差值與公稱壁厚的比值為判據，判斷凸形封頭的分層缺陷，以加權平均壁厚落入范圍門檻閾值FW的某檔，判斷分層缺陷位于凸形封頭壁厚的部位。本方法克服了傳統(tǒng)凸形封頭分層缺陷檢測的缺陷，利用超聲C掃描檢測手段,有效提高分層缺陷檢測靈敏度以及缺陷定位、定量的準確性，實現(xiàn)凸形封頭分層缺陷的直觀、快速判定，滿足生產現(xiàn)場的檢測需求。

附圖說明

下面結合附圖和實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明：

圖1為具有凸形封頭的壓力容器結構示意圖；

圖2為本凸形封頭平面示意圖。

具體實施方式

實施例如圖1和圖所示，本發(fā)明壓力容器凸形封頭分層缺陷的檢測方法包括如下步驟：

步驟一、清潔凸形封頭1表面，確保凸形封頭1表面為金屬原面或均勻的油漆層；

步驟二、選擇凸形封頭1變形量最大的折邊弧形部分11為檢測區(qū)域，該檢測區(qū)域設置于凸形封頭1焊縫12以下沿徑向的一個環(huán)形帶13外壁，并將這個環(huán)形帶13等分為20個小塊的測試塊14；

步驟三、采用超聲C掃描測試儀以凸形封頭1的拼接焊縫12為起點沿逆時針方向，手持探頭緩慢移動對各測試塊14依次進行檢測掃查，并且保存各檢測塊14的檢測圖像；

步驟四、由超聲C掃描測試儀系統(tǒng)得到各測試塊14的測試數(shù)據：

t_平＝(t₁×S₁/S_總)+(t₂×S₂/S_總)+...(t_n×S_n/S_總)

P＝【(t₁-t_平)²×S₁/S_總+(t₂-t_平)²×S₂/S_總+...(t_n-t_平)²×S_n/S_總】^1/2

以及壁厚分布百分比BFB值，

其中：t_平為各測試塊的加權平均壁厚，t₁、t₂...t_n分別為探頭在各檢測塊上各檢測點的壁厚，S₁、S₂...S_n分別為探頭在各檢測塊上各檢測點的檢測面積，S_總為各測試塊的面積，P為各測試塊壁厚的標準偏差值；

步驟五、設定凸形封頭1壁厚分布的范圍門檻閾值FW，F(xiàn)W分為三檔，分別為FW₁、FW₂、FW₃，表明分層沿凸形封頭1壁厚分布情況，

FW₁<(t_g+2h)×40％

(t_g+2h)×40％≤FW₂<(t_g+2h)×80％

(t_g+2h)×40％≤FW₃<(t_g+2h)×80％

其中：t_g為凸形封頭的公稱壁厚，h為凸形封頭的焊縫余高；

步驟六、在范圍門檻閾值FW₃內，當BFB＜45％時，表明該測試塊片狀分層嚴重；當45％≤BFB≤90％，并且P/t_g<20％時，表明該測試塊出現(xiàn)分散分層；當45％≤BFB≤90％，并且P/t_g＞20％時，表明該測試塊出現(xiàn)片狀分層；當BFB＞90％時，表明該測試塊無分層；

步驟七，判斷各測試塊的加權平均壁厚t_平落入FW₁、FW₂或FW₃的范圍內，得到分層缺陷位于凸形封頭1壁厚的部位。

優(yōu)選的，所述超聲C掃描測試儀的探頭為直徑10mm的5MHz雙晶直探頭，掃查精度為周向5mm、徑向1mm，探頭靈敏度為80％B₁-14dB，探頭采用油耦合。其中B₁為在探頭掃查時的第一次底波高度。

優(yōu)選的，超聲C掃描測試儀掃查凸形封頭的環(huán)境溫度為5～40℃、環(huán)境相對濕度小于95％。

優(yōu)選的，超聲C掃描測試儀的探頭在測試塊上移動的速度小于150mm/s。

在寶鋼一臺規(guī)格為Ф2500×18×4500的儲氣罐容器的檢驗檢測中，檢驗員用測厚儀測厚時發(fā)現(xiàn)該壓力容器下部凸形封頭有不同程度的減薄現(xiàn)象，為了分清區(qū)別是腐蝕還是分層或者非金屬夾雜缺陷，更好地了解整個凸形封頭的壁厚減薄情況，采用本方法對該壓力容器的凸形封頭進行檢測，對凸形封頭劃分檢測區(qū)域后采用超聲C掃描測試儀進行檢測。

摘選第一測試塊的測試數(shù)據如表1所示：

其中，凸形封頭的焊縫余高取1mm，由表1中數(shù)據可得到，在FW₃范圍內，BFB值在45％與90％之間，并且P/t_g＜20％，表明屬于分散分層；另外t_平落入FW₂范圍內，表明分層出現(xiàn)在外壁向內8～16mm之間。

另外摘錄部分測試塊的測試數(shù)據匯總分析如表2所示：

摘選表2中3#測點的檢測報告頁如表3所示，其中判定過程說明：在3#測點的掃查范圍內，根據表中的數(shù)據，依據判據BFB(FW₃)＝14.09％<45％，并且P/t_g＝27.6％>20％，能夠很快準確地發(fā)現(xiàn)嚴重的大面積片狀分層，分層厚度大部分集中在凸形封頭近外壁8毫米內，即t_平＝6.238落入FW₁的范圍內。

超聲C掃描是一種利用超聲波的聲學特性，通過計算機集成化系統(tǒng)對超聲信號進行一系列的處理分析，獲得缺陷在不同深度層面上的二維聲學圖象的一種先進的檢測方法。通過檢測的圖象可以直觀地看到在一定深度層面上缺陷的形狀、位置、分布及取向。根據所選擇的掃描參數(shù)可以得到缺陷在層面各個方向上的尺寸及分布范圍等。然后利用計算機圖象處理技術或幾何作圖法將不同深度層面上的C掃描圖象進行疊加，便可以得到被檢體的三維聲學圖象，從而可以得到缺陷的立體圖象、三維尺寸和空間分布，適合于檢測在役金屬材料的腐蝕缺陷和鋼板缺欠，如分層、夾雜等。因而，本方法借助超聲C掃描檢測手段，輔以相應的判據可以直觀、快速判定壓力容器凸形封頭的分層缺陷，提高檢測效率及精度，滿足生產現(xiàn)場對于凸形封頭的檢測需求。