T91钢小径管超声波探伤工艺研究

T91钢小径管超声波探伤工艺研究河北省电力研究院牛晓光T91钢简介•T91/P91钢属于改良型9Cr-1Mo高强度马氏体耐热钢•具有较高的抗氧化性能和抗高温腐蚀性能•良好的冲击韧性、高而又稳定的持久及热强性能•优良的导热系数和较小的膨胀系数•在使用温度低于620℃时该钢的许用应力高于奥氏体不锈钢T91钢焊接接头检验存在的问题•T91钢合金元素含量高，淬硬倾向大，焊缝有很大冷裂纹倾向，焊接性能差。如焊接工艺不当如焊前不预热和预热温度过低极易产生冷裂纹。•由于T91钢焊缝熔敷金属溶液粘度大、流动性差，在低参数施焊过程中易产生未熔合、未焊透等危害性较大的缺陷。探伤时存在的问题•5MM/G102•5MM/T91原因分析•我们初步分析造成缺陷定位误差的主要原因是探头的K值发生了变化•Sinα/CL=Sinβ1/C1=sinβ2/C2•T91钢的声速与G102钢的声速存在差异T91钢声速的计算及测定•理论值•实测值T91钢声速的计算及测定•在纵波情况下：•CL=［E/ρ×(1-μ)/(1+μ)(1-2μ)］1/2•在横波情况下：•CT=［E/ρ×1/2(1+μ)］1/2•式(2)、(3)中：•E----弹性模量•ρ---介质密度•μ---泊松比T91钢声速的计算及测定•从相关资料查得T91钢室温下：•E=2.20×105MPａ•ρ=7.78t/M3•μ=0.29•结论：CL=6087.39M/s•CT=3310.64M/sT91钢声速的计算及测定•T91实际声速的测定•依据JB/T7522-94《材料超声速度的测量方法》，采用A型脉冲反射式超声波探伤仪，通过与已知声速的对比试块的比较，求得T91材料的声速。•测量方法：多次底波法测定。T91钢声速的计算及测定•T91钢声速测量结果：材料的炉号钢管规格试样编号T91试块厚度(mm)纵波声速值(m/s)1-14.0060911-24.006087800231Φ42×51-34.0060122-14.0061092-24.006098800501Φ42×52-34.0061163-15.0063-25.006076162872Φ38×63-35.0060924-15.006087石家庄热电厂Φ57×64-25.0060985-15.006124邯峰发电厂Φ60×85-25.006126T91钢声速的计算及测定•#1号样CL=6110m/s,•#2号样CL=6120m/s•参照纵波理论计算与实测值比较的结果，横波声速在计算时可取理论计算值为3310.64M/s。T91钢声速的计算及测定•T91材料的声速结果我们可以看出，T91钢的声速的分散度很小，纵波声速在6076-6126m/s范围内，横波声速在3300-3328m/s范围内，声速值与理论计算值都很接近，从而可以确定T91钢的纵波声速平均值为6090M/s,横波声速平均值为3310.64M/s。声速对K值的影响•Sinα/CL=Sinβ普/C普=sinβT91/CT91•CT91=3310m/sC普=3230m/s。•折射角为68度的探头，该探头在T91钢中的折射角变为：•βT91=71.8度•在普通合金钢中K值为K2.5的探头，该探头在T91钢中的K值为K3声速对超声波探伤的影响•表3序号在普低合金钢中折射角(K值)在T91钢中的折射角(K值)计算深度显示变化τ91/τ合实测T91钢10mm深反射体τ值显示水平偏差ST91/S铁163.430(K2)66.430(K2.29)1.09111.05264.540(K2.1)67.700(K2.44)1.11111.05365.560(K2.2)68.890(K2.59)1.1211.21.05466.500(K2.3)70.010(K2.75)1.1411.41.05567.380(K2.4)71.070(K2.92)1.15711.61.05668.200(K2.5)71.860(K3.0)1.1711.71.05768.960(K2.6)73.030(K3.27)1.20121.05869.680(K2.7)73.940(K3.47)1.22512.31.05970.350(K2.8)74.820(K3.68)1.2512.51.051070.970(K2.9)75.640(K3.91)1.281.051171.570(K3)76.460(K4.15)1.321.05声速对缺陷定位的影响•由于T91与普通低合金的声速的差异，导致同一探头在检测该二种材料时，其K值发生了变化，因此在普通试块上调整好扫描速度后，去探测T91钢同深度缺陷时，使深度、水平指示均发生了变化。声速对缺陷定位的影响•根据超声波探伤仪原理，缺陷反射波在示波屏上横轴上反映的实质是声波传播时间。也就是说超声波探伤仪示波屏横轴上τ值实质代表的是声波传播时间声速对缺陷定位的影响•示意图声速对缺陷定位的影响•声速增大》τ值减小•声速增大》k增大》传播距离增大•》τ值增大声速对缺陷定位的影响•t91=2H/(cosβT91CT91)••t合=2H/(cosβ合C合)•t91/t合=(cosβ合C合)/(cosβT91CT91)声速对缺陷定位的影响•τ91/τ合=1.17•如果时基扫描比例是按深度调整的，K值为2.5的斜探头在普低钢试块上调整好扫描速度后探测T91钢，深度显示是实际深度的1.17倍,对于5mm深的缺陷显示为5x1.17=5.85mm,约等于5.9mm。试块材料的选用•为了准确调整扫描速度、缺陷定位和定性，必须选用同材质或与T91声速相同的材料制作对比试块。