一种高温管道超声探伤方法

技术领域

本发明涉及管道无损探伤技术领域，尤其是指一种高温管道超声探伤方法。

背景技术

金属管道广泛应用于石油、化工、天然气、核电等工业生产以及热力、输水等日常生活中。受内部介质、应力集中等众多因素的影响，金属管道尤其是焊缝处容易产生腐蚀、裂纹等缺陷，导致油、气、水等泄漏，不但会带来环境污染，甚至引发安全事故。所以，进行金属管道状态的无损检测和评估具有实际工程价值。超声波检测是无损检测方法之一，运用超声检测的方法来检测的仪器称之为超声波探伤仪，它的原理是超声波在被检测材料中传播时，材料的声学特性和内部组织的变化对超声波的传播产生一定的影响，通过对超声波受影响程度和状况的探测了解材料性能和结构变化的技术称为超声检测。

探伤时，为了克服探头与工件表面之间的空气膜，使超声波顺利传入工件，需要在工件表面涂耦合剂。目前常用的耦合剂有机油、工业糨糊、甘油、洗洁精、水、超声波专用耦合剂等。工业糨糊、洗洁精、水、甘油的来源方便、对操作人员的健康无损害，透声性良好，且价格低廉，但因其预热易挥发，只能应用在常温或者50℃以下的管道检测。而机油虽然不易挥发，但遇到管道的高温表面会冒烟甚至会着火，所以也只能应用在常温或者50℃以下的管道检测。常规的超声波专用耦合剂也存在高温易蒸发或凝固现象，从而使耦合剂变性，不能起到耦合作用。同时常规探头也经不起高温，超声检测探头是利用材料的压电效应实现电能、声能转换的换能器，探头中的关键部件是晶片，晶片是一个具有压电效应的单晶或者多晶体薄片，它的作用是将电能和声能互相转换，而普通晶片难以承受50℃以上的高温。为解决以上问题，可以采用高温专用的超声检测探头，但其成本较常规探头高，此外，高温专用的耦合剂成本也较高，以1条公称直径为300mm的管道焊缝检测为例，所需的高温专用耦合剂成本为几百元，可想而知几公里甚至几十公里的蒸汽管道和热水管道对接焊缝的超声检测成本。大部分运行年限较长的蒸汽管道和热水管道由于阀门内漏等原因不能与热力系统完全隔离，造成管道温度不能降到常温，只能通过继续扩大隔离措施甚至是热力设备全停来降低管道温度后再测量，对企业生产、运行成本影响巨大。

发明内容

本发明目的是提供一种高温管道超声探伤方法，该方法尤其适用于供热系统不能完全隔离或者隔离成本较高的蒸汽管道和热水管道超声探伤，成本低廉，可操作性强，检测结果精准，便于推广应用。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种高温管道超声探伤方法，该方法用于蒸汽管道和热水管道超声探伤，包括以下步骤：S1：打磨待检测的焊接工件表面，打磨范围为由焊缝向两侧延伸至少2.5*K*T，其中K表示超声波探头的折射角正切值，T表示被测工件厚度，单位为mm，打磨后待检测的焊接工件的表面粗糙度Ra≤25μm，且不存在油污、锈蚀、水渍；

S2：将待检测的焊接工件表面涂抹上抗燃油，并且保证抗燃油涂满S1中的清除范围区域；

S3：选取导热系数小于等于0.042W/(m.K)、憎水型、厚度为2mm-3mm的气凝胶保温毡，并将其裁剪成边长大于等于5cm的矩形保温毡单片，保持保温毡单片表面平整，不存在污迹、破损，随后将裁剪好的保温毡单片放入盛有抗燃油的容器中，使保温毡单片完全浸泡在抗燃油中并保持30min以上；

S4：将超声波探头与超声波探伤仪相连，开启超声波探伤仪，根据待检测的工件参数，设定超声波探伤仪参数；

S5：将浸泡过抗燃油的保温毡单片放至待检测焊接工件表面的扫查部位，随后将超声波探头抵住保温毡单片中部开始超声波扫查；超声波探头扫查路线采用锯齿形与斜平行扫查相结合；并且保温毡单片与超声波探头同步移动；S6：超声波探头扫查数据随即反映在超声波探伤仪上，操作人员对扫查数据中反映缺陷的部位进行标注和记录；

S7：对缺陷部位性质进行分析、判别。

优选的，步骤S1中所述的待检测的焊接工件表面温度为50℃-100℃。

优选的，还包括步骤S8：对缺陷部位进行返修处理或更换处理。

优选的，步骤S8中所述返修处理包括挖补处理或更换。

优选的，步骤S3中所述气凝胶保温毡最高适用温度等级或者分类温度至少为200℃。

优选的，步骤S3中所述的矩形保温毡单片尺寸为5cm*5cm。

进一步优选的，步骤S1中所述打磨范围为由焊缝向两侧延伸至少5*T，其中T表示被测工件厚度，单位为mm。

上述技术方案中，通过将气凝胶保温毡浸泡在抗燃油中保持30min以上，使气凝胶保温毡油饱和，利用气凝胶保温毡的隔热性能使蒸汽管道、热水管道热量与超声波探头隔离，避免超声波探头快速、持续升温；利用气凝胶保温毡的多孔结构与油饱和状态与待检测的焊接工件表面抗燃油共同配合充当耦合剂，这样蒸汽管道、热水管道既不会把热量快速传递给超声波探头，超声波又可以通过油饱和状态的气凝胶保温毡克服超声波探头与待检测的焊接工件表面之间的空气膜，使超声波顺利传入待检测的焊接工件，达到了超声无损探伤的条件。与此同时，抗燃油本身的润滑特性，耐高温、不易挥发，使得油饱和状态的气凝胶保温毡可以在待检测的焊接工件表面顺畅滑移而不会造成抗燃油损耗，从而实现在不与热力系统隔离或者热力系统不停机的状态下，使用常规超声波探头以及成本低廉的抗燃油实现焊接工件无损探伤的目的，并且检测结果精准，基本不损失波形。当气凝胶保温毡导热系数小于等于0.042W/(m.K)、厚度为2mm-3mm时，超声波探头既可以持续保持在50℃以下，不影响超声波探头使用寿命，又基本不损失波形保证检测结果精准，检测成本大大降低。

具体实施方式

下面对本发明做进一步说明：

本高温管道超声探伤方法，该方法尤其适用于供热系统不能完全隔离或者隔离成本较高或者表面温度为50℃-100℃的蒸汽管道和热水管道超声探伤，包括以下步骤：S1：打磨待检测的焊接工件表面，打磨范围为由焊缝向两侧延伸2.5*K*T，其中K表示超声波探头的折射角正切值(该值与超声波探头型号有关，通常为2即打磨范围为由焊缝向两侧延伸5*T)，T表示被测工件厚度，单位为mm，打磨后待检测的焊接工件的表面粗糙度Ra≤25μm，且不存在油污、锈蚀、水渍、飞溅物、氧化皮、凹坑及锈蚀等；清除工具为：手动工件(例如打磨机、钢刷)、抹布、砂纸等；以6mm厚的待检测焊接工件打磨范围通常为由焊缝向两侧延伸至30mm以上，保证焊缝既可以被完全扫查到同时超声波探头又不会被未清除部位影响，避免造成检测结果不精准及超声波探头损伤；

S2：将待检测的焊接工件表面均匀涂抹上抗燃油，并且保证抗燃油涂满S1中的清除范围区域；

S3：选取导热系数小于等于0.042W/(m.K)、憎水型、厚度为2mm-3mm的气凝胶保温毡，并将其裁剪成边长大于等于5cm的矩形保温毡单片，保持保温毡单片表面平整，不存在污迹、破损，随后将裁剪好的保温毡单片放入盛有抗燃油的容器中，使保温毡单片完全浸泡在抗燃油中并保持30min以上，使保温毡单片油饱和；当采用上述气凝胶保温毡测量高温管道对接焊缝时，超声波探头可以持续保持在50℃以下，并且缺陷波形与采用高温专用的超声检测探头配合高温专用的耦合剂的波形基本一致；

S4：将超声波探头与超声波探伤仪相连，开启超声波探伤仪，根据待检测的工件参数，设定超声波探伤仪参数，使超声波探伤仪参数与待检测的工件参数相匹配；

S5：将浸泡过抗燃油的保温毡单片放至待检测焊接工件表面的扫查部位，随后将超声波探头抵住保温毡单片中部开始超声波扫查；超声波探头扫查路线采用锯齿形与斜平行扫查相结合，保证焊缝横向、纵向缺陷可以被完全扫查；并且保温毡单片与超声波探头同步移动；利用气凝胶保温毡的隔热性能使蒸汽管道、热水管道热量与超声波探头隔离，避免超声波探头快速、持续升温；利用气凝胶保温毡的多孔结构与油饱和状态与待检测的焊接工件表面抗燃油共同配合充当耦合剂，这样蒸汽管道、热水管道既不会把热量快速传递给超声波探头，超声波又可以通过油饱和状态的气凝胶保温毡克服超声波探头与待检测的焊接工件表面之间的空气膜，使超声波顺利传入待检测的焊接工件，达到了超声无损探伤的条件；同时，抗燃油本身的润滑特性，耐高温、不易挥发，使得油饱和状态的气凝胶保温毡可以在待检测的焊接工件表面顺畅滑移而不会造成抗燃油损耗，从而实现在不与热力系统隔离或者热力系统不停机的状态下，使用常规超声波探头以及成本低廉的抗燃油实现焊接工件无损探伤的目的，并且检测结果精准，基本不损失波形；超声波探头使用寿命长，检测结果精准，检测成本大大降低；

S6：超声波探头扫查数据随即反映在超声波探伤仪上，操作人员对扫查数据中反映缺陷的部位进行标注和记录；

S7：对缺陷部位性质进行分析、判别；

S8：对缺陷部位进行返修处理或更换处理；返修处理包括补焊处理、挖补处理或更换。

进一步的，步骤S3中气凝胶保温毡选用最高适用温度等级或者分类温度至少为200℃，温度分类为I型或I型以上，并且矩形保温毡单片尺寸为5cm*5cm，此时超声波探头既可以完全放置在保温毡单片上，又能保证超声波探头可以便捷的对焊缝进行完全扫查，同时步骤S1中所需的清除范围又不会较大，可操作性强，实用性强，便于推广应用。

本实施例只是对本发明构思和实现的说明，并非对其进行限制，在本发明构思下，未经实质变换的技术方案仍然在保护范围内。