En mayo de 2002, la unidad del autor llevó a cabo una inspección de las tuberías del sistema WAO del dispositivo de desechos alcalinos de Fujian Refining and Chemical Co., Ltd. Este sistema de tuberías fue importado e instalado desde los EE. UU. después de una prefabricación completa. El material de la tubería es una aleación de níquel resistente a la corrosión NS312 ( Inconel 600 ), y el tamaño de la tubería es ϕ 60 mm × 4 mm y ϕ 30 mm × 3 mm, con un total de 90 uniones soldadas, correspondientes a las características de soldadura de corrosión. -Acero de aleación resistente a base de níquel NS312 (en lo sucesivo, acero de aleación NS312) y las características de agrietamiento en caliente, corrosión intergranular y agrietamiento por corrosión bajo tensión. Desarrollar un método de prueba no destructivo sensato para evitar la ausencia de defectos peligrosos como grietas durante la instalación y el monitoreo en línea, y para garantizar la calidad de la soldadura de las uniones soldadas de acero aleado NS312.
1. Propiedades físicas y defectos comunes del acero aleado NS312.
El acero de aleación NS312 tiene una película protectora de superficie con baja conductividad térmica, alto coeficiente de expansión lineal, alta resistencia y alta resistencia. Estas propiedades provocan que la pieza soldada sufra importantes deformaciones por soldadura y sobrecalentamiento en la zona de la costura, lo que puede provocar defectos nocivos como el agrietamiento térmico.
El acero de aleación NS312 es muy sensible al craqueo en caliente, que generalmente se divide en cristalización, licuefacción y craqueo plástico a alta temperatura. Es más probable que ocurran grietas cristalinas en el cráter de soldadura, formando una grieta de cráter que generalmente corre longitudinalmente a lo largo de la soldadura y está centrada y perpendicular a la onda de soldadura. Las grietas por licuación a menudo ocurren en la zona afectada por el calor, cerca de la línea de fusión y, a veces, en la soldadura frontal en soldaduras multicapa. Pueden ocurrir grietas por fractura plástica a alta temperatura en la zona o soldadura afectada por el calor.
Cuando la aleación de acero NS312 se somete a un tratamiento de sensibilización a una temperatura promedio de 550-850°C, los carburos de cromo precipitan a lo largo de los límites de los granos, lo que resulta en áreas deficientes en cromo y una tendencia a la corrosión intergranular en el medio.
El acero de aleación NS312 tiene una excelente resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión en soluciones cáusticas que contienen OH. – pero a veces es propenso a sufrir corrosión por tensión durante el uso.
2. Desarrollo de procedimiento de ensayo no destructivo.
El método de rayos X es difícil de detectar grietas estrechas y pequeñas, mientras que el método de ultrasonido tiene una alta sensibilidad de detección de grietas. Sin embargo, el método ultrasónico no es adecuado para detectar tuberías de acero aleado NS312. Por lo tanto, para detectar defectos dañinos como grietas y garantizar la calidad de las uniones soldadas, después de muchas pruebas de detección de defectos, se utiliza el método de detección de inspección por rayos X (principalmente para detectar los defectos internos de las uniones soldadas) + inspección por rayos X penetrantes ( ensayo de la superficie agrietada de uniones soldadas y de la zona afectada por el calor).
2.1 Procedimientos de inspección por rayos X
2.1.1 Selección de fuentes de radiación
El requisito previo para seleccionar una fuente de radiación es que la energía de la radiación pueda penetrar la pieza a comprobar. Además del espesor de la pieza a ensayar, también se debe tener en cuenta la absorción de energía de radiación por el material de la pieza a ensayar. Para acero de aleación NS312 de ϕ 60 mm × 4 mm y ϕ 30 mm × 3 mm, se utilizan una fuente de rayos X y un dispositivo de detección de fallas 200EG-S.2.
2.1.2 Selección de la energía del haz
El requisito más importante para elegir la energía de rayos X es una penetración suficiente. Por tanto, el espesor radiológico de la pieza a ensayar es crucial. Según el Apéndice E de JB4730-1994, el valor real del espesor radiológico se puede calcular usando la fórmula T. A =2T (1 + r/R) en lugar de usar generalmente 2T+2 (2 es la ganancia de soldadura). El poder de penetración de los rayos X depende del voltaje del tubo. Desde el punto de vista de la sensibilidad, el principio de selección de la energía de los rayos X es elegir rayos X de menor energía garantizando al mismo tiempo un poder de penetración. Para mejorar la capacidad de detección de defectos dañinos como grietas, se utiliza el método de fluoroscopia de bajo voltaje y larga duración para mejorar la sensibilidad y el contraste de la imagen de rayos X. Al mismo tiempo, la oscuridad de las soldaduras y. La zona afectada por el calor se puede controlar entre 2,0 y 3,0.
2.1.3 Selección del ángulo del haz y la distancia focal
Con un ángulo de irradiación de aproximadamente 10°, la capacidad de detección de grietas no cambia significativamente y la tasa de detección de grietas se controla hasta aproximadamente el 80%; Con un ángulo de irradiación > 15°, la tasa de detección de grietas cae significativamente a sólo aproximadamente el 60%. En este momento, las grietas aparecen como defectos de inclusión de escoria en la película negativa, y es probable que defectos como la penetración incompleta y la fusión incompleta en la raíz de la soldadura pasen desapercibidos o sean difíciles de evaluar debido a la distorsión de la imagen. Se puede observar que el ángulo de irradiación es el factor principal que afecta la tasa de detección de grietas, penetración incompleta de la raíz de la soldadura y fusión incompleta. Por lo tanto, en la filmación real, la apertura elíptica de la soldadura se controla estrictamente entre 3 y 5 mm para garantizar un ángulo de irradiación de no más de 15° (controlado a aproximadamente 10°) y para garantizar la tasa de detección de defectos en el área de la raíz. como grietas.
La influencia de la distancia focal sobre la sensibilidad fotográfica se expresa principalmente en la opacidad geométrica. Según la fórmula U G =d F. M 2 /(F – L 2 ), cuanto mayor sea la distancia focal, más pequeña U G y más nítida será la imagen en la película. Sin embargo, a medida que aumenta la distancia focal, la oscuridad de la película obtenida mediante fluoroscopia disminuye de acuerdo con los parámetros de exposición originales. Para mantener la oscuridad sin cambios, es necesario aumentar la cantidad de exposición o el voltaje del tubo a medida que aumenta la distancia focal. El primero reduce la eficiencia en el trabajo, mientras que el segundo afecta la sensibilidad. Durante la fluoroscopia real, la distancia focal se regula entre 400 y 650 mm dependiendo de las condiciones del sitio. Dado que la distancia focal es mucho mayor que el diámetro del tubo, el haz de rayos se puede percibir aproximadamente paralelo al tubo y la intensidad es uniforme. El área del campo fluoroscópico aumenta, lo que da como resultado una longitud fluoroscópica efectiva más larga. Al mismo tiempo, también se ha mejorado la nitidez de la imagen.
2.1.4 Selección del método de fluoroscopia
Me refiero a las normas DIN 5411/I-1988 y JB4730. Teniendo en cuenta factores específicos como la sensibilidad de los rayos X, la variación del espesor de los rayos X, la tolerancia, la longitud de los rayos X primarios y el equipo de detección de defectos, se utiliza el método de imágenes elípticas de doble sombra y doble pared para los exámenes de rayos X. El defecto es demasiado grande y la naturaleza del defecto no se puede determinar cualitativamente, se utiliza el método de imagen de superposición de doble sombra de doble pared para examinar la fisura de la raíz y otros defectos en forma de hoja a través de tres intervalos de fluoroscopia de 60°.
2.1.5 Determinación del valor de la reclamación
La exposición es un parámetro importante en el proceso de rayos X, que afecta la oscuridad, el contraste, el grano y la relación señal-ruido de la imagen, afectando así la cantidad mínima de detalle que se puede registrar en una película negativa. Según la situación específica de la junta de soldadura de tubería de acero de aleación NS312 y de acuerdo con el estándar JB4730, la exposición se selecciona como 15 mA mín.
2.1.6 Determinación de los parámetros del proceso radiológico in situ
Los parámetros de transparencia anteriores están interrelacionados y una mejora en el rendimiento de un parámetro puede conducir a un deterioro en el rendimiento del otro parámetro. Basado en los problemas radiológicos reales de las uniones soldadas de tubos de acero aleado NS312, una distancia focal de 550 mm, un voltaje de tubo de 110 kV, un tiempo de exposición de 3 min, una cantidad de exposición de 15 mA min, un índice de calidad de imagen de 12, y un entrenador elíptico fueron adoptados para su consideración integral. Grado de apertura seleccionado de 3-5 mm. Si es necesario, realice tres exámenes de fluoroscopia vertical cada 60°.
2.2 Procedimiento de prueba de penetración
El propósito de la prueba de penetración es realizar una inspección penetrante de todas las superficies de las ranuras y áreas adyacentes antes de soldar para garantizar la calidad de la superficie del metal base en la superficie de las ranuras y áreas adyacentes. Después de pasar la inspección radiográfica posterior a la soldadura, la junta soldada y el área circundante de la zona afectada por el calor deben someterse a una inspección minuciosa para garantizar que no haya grietas en la superficie cerca de la junta soldada y la zona afectada por el calor.
2.2.1 Selección de muestras de indentación y bloques de prueba estándar
El acero de aleación NS312 es un material de aleación a base de níquel. Según la norma JB4730, el contenido de azufre en el residuo después de la evaporación de una cierta cantidad de penetrante para materiales de aleación a base de níquel es como máximo del 1%. No se pueden mezclar diferentes tipos de penetrantes en la misma muestra. Por lo tanto, se seleccionaron el tipo de penetrante para eliminación de solventes de barco, el agente de limpieza HD-BX, el penetrante HD-RS, el agente de imágenes HD-XS y los bloques de prueba de cromo.
2.2.2 Preparación de la superficie
Antes de realizar la prueba, retire la película de óxido, las salpicaduras de soldadura y las rebabas en la superficie de la junta de soldadura y el área de prueba adyacente, y pula la junta de soldadura probada, extendiendo el área desde el área de prueba hasta el área circundante en 25 mm.
2.2.3 Reglas operativas especiales
(1) Limpieza previa
El estado de la superficie del área probada influye significativamente en la calidad de la inspección con penetrantes. Por lo tanto, después de limpiar la superficie, se requiere una limpieza previa para eliminar la suciedad de la superficie de detección. Después de la limpieza, la superficie de prueba debe secarse para eliminar los disolventes residuales y asegurarse de que no esté contaminada antes de aplicar un penetrante.
(2) Aplicar penetrante
Aplique el penetrante mediante un método de pulverización para garantizar que cubra completamente el área a inspeccionar y permanezca húmedo durante todo el tiempo de penetración. A 15-50°C el tiempo de penetración es de al menos 10 minutos.
(3) Limpieza del exceso de penetrante
Al limpiar la superficie de la pieza de trabajo con demasiado penetrante, se debe evitar una limpieza excesiva. La rugosidad de la superficie de la tubería de aleación NS312 es pequeña y se debe prestar más atención a la limpieza de la superficie. Primero, limpie la superficie en el sentido de las agujas del reloj con un paño limpio y sin pelusa. Después de eliminar la mayor parte del exceso de penetrante de la superficie, limpie con un paño limpio y sin pelusa humedecido con detergente hasta eliminar todo el exceso de penetrante de la superficie. Para garantizar la calidad de la prueba de penetración, no enjuague directamente la superficie de prueba con agentes de limpieza.
(4) Secado
Después de limpiar con el agente limpiador dejar actuar de forma natural durante 10 minutos.
(5) Aplicación de agentes de imágenes.
Antes de su uso, el agente de formación de imágenes debe agitarse uniformemente hacia arriba, abajo, izquierda y derecha. Cuando se aplica, debe ser fino y uniforme y no debe rociarse repetidamente sobre la misma área. Al pulverizar, la boquilla debe estar a 300-400 mm de distancia de la superficie probada y la dirección de pulverización debe estar a 30°-40° de distancia de la superficie probada. No rociar hacia atrás.
(6) Grado JB
Según la norma 4730, la observación de la indicación de traza debe realizarse entre 7 y 30 minutos después de la aplicación del agente de formación de imágenes. Sin embargo, para el acero de aleación NS312, el material en sí tiene granos más gruesos, lo que mejora la adsorción de defectos en el agente de formación de imágenes y prolonga el tiempo de visualización de la traza. Se llevaron a cabo varias pruebas de penetración in situ en las uniones soldadas y superficies de costura de tubos de acero de aleación NS312. Se determinó que el tiempo de detección de grietas fue de al menos 15 minutos. Con el tiempo, la indicación de fisura se hizo más prominente (Tabla 1).
Tabla 1: Tabla de datos observacionales
| Tiempo de observación t/min | Visualización de trazo | Tiempo de observación t/min | Vista de seguimiento |
| t≤15 | Sin visualización de seguimiento |
35 |
Visualización de seguimiento del 80% |
|
15 |
Visualización de curvas borrosas | >45 | Visualización de pista del 90% |
|
25 |
Visualización de seguimiento del 60% | (Ilustración 1) |
ilustración 1
Según los resultados de la prueba, el tiempo de observación de trazas de defectos en la unión soldada de la tubería de acero de aleación NS312 es inferior a 45 minutos. Las grietas calientes se forman fácilmente en el acero de aleación NS312. Si el método de soldadura no se selecciona correctamente, pueden ocurrir fácilmente grietas por licuefacción, que generalmente ocurren en la zona afectada por el calor cerca de la línea de fusión. Por lo tanto, se debe prestar especial atención a la observación de la zona de la unión soldada afectada por el calor, y se debe utilizar una lupa de 5 a 10 aumentos si es necesario. Las soldaduras dudosas se deben volver a probar y la superficie probada se debe limpiar a fondo antes de volver a realizar la prueba para eliminar todos los rastros de la prueba anterior. Si se encuentran defectos, se debe registrar detalladamente su ubicación y número de soldadura y realizar un croquis.
(7) Postprocesamiento
Para evitar que los residuos del revelador ataquen la superficie de la pieza a probar, los residuos del revelador deben limpiarse inmediatamente con un paño húmedo después de la prueba.
3. Resumen
Para detectar el acero de aleación NS312, se selecciona el método de detección de inspección por rayos X (principalmente inspección de defectos internos de uniones soldadas) + inspección penetrante (inspección de grietas superficiales de uniones soldadas y zonas afectadas por el calor). Además de los métodos de detección anteriores, también se deben tomar las siguientes medidas para garantizar la calidad de la soldadura de las uniones soldadas.
- (1) El acero de aleación NS312 es sensible al azufre, fósforo, estaño, zinc, bismuto, plomo y arsénico. Estos elementos nocivos aumentan la propensión del acero de aleación NS312 a agrietarse en caliente. Por lo tanto, después de realizar una prueba de penetrante en la superficie de la ranura del metal base y las áreas circundantes, se debe limpiar el penetrante restante antes de soldar.
- (2) Recuerde al conjunto que utilice muelas abrasivas finas para pulir la superficie de la ranura para evitar que las marcas dejadas por el uso de muelas abrasivas gruesas se identifiquen erróneamente como la fuente de grietas.
- (3) Requerir que la unidad de diseño controle estrictamente la distancia y el ángulo de la ranura y minimice la altura y el ancho excesivos de la junta de soldadura, a fin de ampliar el rango de detección efectivo del área de rayos X y mejorar la tasa de detección de fallas. .
Se inspeccionaron un total de 450 uniones soldadas durante la inspección de la instalación (una vez), la inspección de trazas para pruebas de penetración (una vez cada dos trimestres), la inspección de reemplazo del tubo de grietas (una vez) y el mantenimiento de parada (una vez). ) de uniones soldadas de tubos de acero aleado NS312. Durante la instalación, las pruebas de penetración previas a la soldadura revelaron dos grietas y la inspección por rayos X reveló siete soldaduras no calificadas (incluida una que excedía la concavidad estándar, otra que excedía el defecto circular estándar, dos grietas y tres soldaduras de raíz incompletas). La tasa de elegibilidad para exámenes de rayos X fue del 92,2%. No se detectaron grietas en la superficie durante la prueba de penetración posterior a la soldadura. La inspección de trazas para detectar defectos de penetración identificó dos grietas superficiales, todas en la zona afectada por el calor. Luego de reemplazar los tubos, se inspeccionaron 18 nuevas soldaduras y la inspección radiográfica encontró que 2 no estaban calificadas, todas con defectos circulares que excedían el estándar. La tasa de calificación fue del 88,9%. Todas las pruebas de penetrantes están calificadas. No se identificaron nuevos problemas mediante pruebas de rayos X y penetrantes durante la parada de mantenimiento mayor.
En resumen, estos métodos de prueba previnieron eficazmente la aparición de defectos dañinos, como grietas térmicas internas en uniones soldadas de acero de aleación NS312, garantizando así la calidad de las uniones soldadas.
