有机玻璃焊接同超声波探测高温工件焊缝技术分析

在进行超声波探测使使用的探头，是用有机玻璃作斜楔的，有机玻璃中声速随温度上升而降低，而声速变化必然引起入射声波在工件中折射角（横波）的变化，最终影响缺陷定位，也可能影响缺陷定量。　　从可以看出，当有机玻璃温度20e时，其声速（纵波）为2730m/s；而当60e时，则为2480m/s.在这种情况下，假定被探工件为常温，选用K值为1的探头，我们来计算横波折射角的变化。再代入下式计算：K=tgBS=tg51.11b=1.24探头的K值一般是在常温下测定的，由计算得知，随着有机玻璃温度升高，工件中横波折射角从常温下的45b变为约51b，而这时的K1探头，实际上也已经是K1.24探头了。　　在影响缺陷定位定量的主要因素中，工件温度的影响也是重要的一个方面，钢中横波声速随温度上升而降低。从获知，当钢中温度为26e时，钢中横波声速为3229m/s；60e时，约为3205m/s.在这种情况下，假定探头有机玻璃斜楔为常温，选用K值为1且入射角为36.7b的探头，我们来计算这时横波折射角的变化。　　根据下式计算：BS=arcsin（CS2/CL1sinAL）=arcsin（3205/2730sin36.7b）=44.55b再代入下式计算：K=tg44.55b=0.98由计算得知，随着工件温度升高，工件中横波折射角已从常温下的45b变为约44.55b，而这时的K1探头，实际上只是K=0.98探头。　　综合以上两种情况，即受温度影响，有机玻璃斜楔中的纵波声速CL1为2480m/s，钢中的横波声速CS2为3205m/s时，选用K值为1且入射角为36.7b的探头，其横波折射角按下式计算：BS=arcsin（CS2/CL1sinAL）=arcsin（3205/2480sin36.7b）=50.56b再将此折射角代入下式计算：K=tgBS=tg50.56b=1.22也就是说，探伤的实际情形是，工件中的横波折射角已从常温下的45b变为约50.56b，而这时的K1探头，实际约为K=1.22。　　超常温工件焊缝探伤的必要措施在此次高压加热器修补过程中，我们选择使用的探头，其晶片是由锆钛酸铅压电材料制作的。这种压电材料TC上限较高，达到约300e，完全能够满足要求。同时，我们也注意到了仪器本身的使用温度，做好了准备，以防范高温对仪器的损害。　　利用试块对探头K值（或者折射角）进行修正。先将标准试块和对比试块浸入开水中）））也可采用其它简便有效的办法，提高温度至6070e，然后放上探头，测量并计算探头此时的实际K值，再校验扫描线，最后调节探伤灵敏度。注意，必须在探头有机玻璃楔块的温度提高以后，方能进行一系列的测量和计算。我们选择了K值为1且入射角为36.7b的探头，规定了温度档次，实测并计算如。　　在实际探伤时，对工件温度、有机玻璃斜楔温度（侧面和近工件底面），耦合剂材料及操作手法的运用等因素都需要注意，并根据实际情况，参照作出K值（或者BS）的修正，保证得到较为可靠的探伤结果。这次对高加焊缝的探伤，我们利用远红外测温仪，依据对BS进行了实时修正，顺利地测知了裂纹的总长，并在焊接修补结束后也进行了探伤。　　可见在这种情况下要发现裂纹，K1探头的能力最强，K1.5的能力已是一般，到K2就低弱了，而用K2.5探头时就很难发现该裂纹。因此，在工件超常温条件下，使用有机玻璃1做斜楔的探头，为了发现根部危害性缺陷，预先要选择较小的K值（低于1.5），留出增大的余地，确保在超声波声速减缓后，K值增大且不超过1.5，从而避免发现根部危害性缺陷的灵敏度下降。　　在超声波探伤中，选择适当的K值（或横波折射角）是为了更有效地发现缺陷；但因为温度的关系，K值发生了变化，那就必须予以修正，否则就可能发生漏检。同时，在超常温这样一个特殊的温度条件下，对探头的选择，具体的操作手法的运用，也必须予以充分的考虑。另外，本文介绍的方法，也为其他在超常温下的工件探伤开辟了一条思路。例如对于电厂锅炉抢修中的小口径薄壁管对接焊缝的检验，因其焊后温度较高，射线照相往往需延迟很长时间才得以进行，这对机组运行都会产生不利的影响。若采用本文的思路，对实施超声波探伤进行可行性分析，相信会有新的有益收获。