P91鋼作為一種高強(qiáng)度馬氏體耐熱鋼，自1996年開始作為國產(chǎn)600 mW及以上超臨界機(jī)組主蒸汽管道、再熱管道的主要材料。其不僅具有高抗氧化性和抗高溫蒸汽腐蝕性能，還具有良好的沖擊韌性和高而穩(wěn)定的持久塑性及熱強(qiáng)性能，因而被廣泛應(yīng)用到電力設(shè)備中[1-3]。在超（超）臨界機(jī)組的電站鍋爐建造過程中，鍋爐本體各系統(tǒng)的連接管、集箱及四大管道，更是大量使用P91/P92管道。根據(jù)DL/T 869—2021《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》的要求，焊接接頭超聲檢測可按標(biāo)準(zhǔn)DL/T 820.2—2019《管道焊接接頭超聲波檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)程》或NB/T 47013.3—2023《承壓設(shè)備無損檢測 第3部分：超聲檢測》的規(guī)定執(zhí)行。在電廠建設(shè)期間，依據(jù)DL/T 5210.5—2018《電力建設(shè)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)程 第5部分：焊接》，焊接無損檢測質(zhì)量要求達(dá)到DL/T 820標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的I級(jí)；依據(jù)TSG 11—2020《鍋爐安全技術(shù)規(guī)程》，鍋爐受壓部件無損檢測方法應(yīng)當(dāng)符合NB/T 47013的要求。因此，文章依據(jù)兩標(biāo)準(zhǔn)針對P91材料的焊縫橫波斜探頭檢測靈敏度進(jìn)行了試驗(yàn)對比分析。
1. 二者標(biāo)準(zhǔn)靈敏度的理論分析
1.1 標(biāo)準(zhǔn)靈敏度
DL/T 820.2—2019中檢驗(yàn)技術(shù)等級(jí)為B級(jí)的中直徑厚壁管、大直徑管焊接接頭距離-波幅曲線的靈敏度如表1所示。NB/T 47013.3—2023中，檢驗(yàn)技術(shù)等級(jí)為B級(jí)的壁厚為8~120 mm的焊接接頭距離-波幅曲線的靈敏度如表2所示。
| 試塊型式 | 管壁厚度t/mm | 評定線EL | 定量線SL | 判廢線RL |
|---|---|---|---|---|
| DL-2-3# | 8≤t≤45 | ?3×40-18 dB | ?3×40-12 dB | ?3×40-6 dB |
| 45<t≤160 | ?3×40-16 dB | ?3×40-8 dB | ?3×40 |
| 試塊型式 | 工件厚度t/mm | 評定線EL | 定量線SL | 判廢線RL |
|---|---|---|---|---|
| CSK-ⅡA | 6≤t≤40 | ?2-18 dB | ?2-12 dB | ?2-4 dB |
| 40<t≤100 | ?2-14 dB | ?2-8 dB | ?2+2 dB | |
| 100<t≤200 | ?2-10 dB | ?2-4 dB | ?2+6 dB |
1.2 理論計(jì)算
采用橫波斜探頭將入射角大于第一臨界角小于第二臨界角的縱波傾斜入射至檢測對象的界面上，折射現(xiàn)象使得第二介質(zhì)中縱波全反射，只存在折射橫波。因此，橫波斜探頭輻射的聲場由第一介質(zhì)中的縱波聲場與第二介質(zhì)中的橫波聲場兩部分組成，兩部分聲場是折斷的。為了便于理解計(jì)算，將第一介質(zhì)中的縱波波源轉(zhuǎn)換為軸線與第二介質(zhì)中的橫波波束軸線重合的假想橫波波源，此時(shí)整個(gè)聲場可視為由假想橫波波源輻射出來的連續(xù)橫波聲場。
波源附近軸線上由于波的干涉現(xiàn)象將出現(xiàn)一系列聲壓極大極小值的區(qū)域，稱為近場區(qū)N，波源軸線上至波源的距離?>?的區(qū)域稱為遠(yuǎn)場區(qū)，其軸線上的聲壓隨距離增加單調(diào)減小，當(dāng)?≥3?時(shí)，軸線上聲壓與距離呈反比，可以得到橫波聲場波束軸線上的聲壓公式，為
| ?=??scos??s2?cos? | (1) |
式中：K為橫波波數(shù)；Fs為矩形波源的面積；α為第一介質(zhì)中縱波入射角；β為第二介質(zhì)中橫波折射角；?s2為第二介質(zhì)中橫波波長；x為軸線上某點(diǎn)至假想波源的距離。
當(dāng)?≥3?時(shí)，在橫波聲場中長橫孔回波聲壓Pf為
| ??≈??scos?2?s2?cos??f2(?2+?) | (2) |
式中：Df為長橫孔的直徑；L1為入射點(diǎn)至波源的距離；L2為入射點(diǎn)至假想波源的距離，?2=?1tan?tan?。
所選用的探頭型號(hào)及參數(shù)如表3所示。
