Em maio de 2002, a unidade do autor realizou a inspeção da tubulação do sistema WAO do dispositivo de resíduos alcalinos da Fujian Refining and Chemical Co., Ltd. Este sistema de tubulação foi importado e instalado dos EUA após pré-fabricação completa. O material da tubulação é uma liga de níquel resistente à corrosão NS312 (Inconel 600), e o tamanho da tubulação é ϕ 60 mm × 4 mm e ϕ 30 mm × 3 mm, com um total de 90 juntas soldadas, correspondendo às características de soldagem do aço-liga à base de níquel resistente à corrosão NS312 (doravante denominado aço-liga NS312) e o características de fissuração a quente, corrosão intergranular e fissuração por corrosão sob tensão. Desenvolva um sensato Teste não destrutivo Método para evitar a ausência de defeitos perigosos, como rachaduras durante a instalação e monitoramento on-line e para garantir a qualidade da soldagem das juntas soldadas de liga de aço NS312.
1. Propriedades físicas e defeitos comuns da liga de aço NS312
O aço-liga NS312 possui uma película protetora de superfície com baixa condutividade térmica, alto coeficiente de expansão linear, alta resistência e alta resistência. Essas propriedades fazem com que a peça soldada sofra deformação de soldagem significativa e superaquecimento na zona de costura, o que pode levar a defeitos prejudiciais, como trincas térmicas.
O aço-liga NS312 é muito sensível à trinca a quente, que geralmente é dividida em cristalização, liquefação e trinca plástica em alta temperatura. As trincas cristalinas são mais prováveis de ocorrer na cratera da solda, formando uma trinca de cratera que geralmente corre longitudinalmente ao longo da solda e é centralizada e perpendicular à onda da solda. As fissuras de liquefação ocorrem frequentemente na zona afetada pelo calor, perto da linha de fusão e, por vezes, na soldadura frontal em soldaduras multicamadas. Trincas de fratura plástica em alta temperatura podem ocorrer na zona afetada pelo calor ou na solda.
Quando a liga de aço NS312 é submetida a um tratamento de sensibilização a temperatura média de 550-850°C, os carbonetos de cromo precipitam ao longo dos limites dos grãos, resultando em áreas deficientes em cromo e uma tendência à corrosão intergranular no meio.
O aço-liga NS312 possui excelente resistência à corrosão sob tensão em soluções cáusticas contendo OH.–mas às vezes é propenso a corrosão sob tensão durante o uso.
2. Desenvolvimento de procedimento de ensaio não destrutivo
O método de raios X é difícil de detectar fissuras estreitas e pequenas, enquanto o método de ultrassom tem alta sensibilidade de detecção de fissuras. No entanto, o método ultrassônico não é adequado para detectar tubulações de liga de aço NS312. Portanto, a fim de detectar defeitos prejudiciais, como fissuras, e garantir a qualidade das juntas soldadas, após muitos testes de detecção de defeitos, o método de detecção de inspeção por raios X (detectando principalmente os defeitos internos das juntas soldadas) + inspeção por penetrante (testando a superfície fissuras das juntas soldadas e da zona afetada pelo calor).
2.1 Procedimentos de inspeção por raios X
2.1.1 Seleção de fontes de radiação
O pré-requisito para selecionar uma fonte de radiação é que a energia da radiação possa penetrar na peça a ser testada. Além da espessura da peça a ser testada, também deve ser levada em consideração a absorção da energia da radiação pelo material da peça a ser testada. Para aço-liga NS312 de ϕ 60 mm × 4 mm e ϕ 30 mm × 3 mm, são usados uma fonte de raios X e um dispositivo de detecção de falhas 200EG-S.2.
2.1.2 Seleção da energia do feixe
O requisito mais importante para a escolha da energia dos raios X é a penetração suficiente. Portanto, a espessura radiológica da peça a ser testada é crucial. De acordo com o Apêndice E da norma JB4730-1994, o valor real da espessura radiológica pode ser calculado através da fórmula T.A=2T (1 + r/R) em vez de usar geralmente o método de cálculo 2T+2 (2 é o ganho de soldagem). O poder de penetração dos raios X depende da tensão do tubo. Do ponto de vista da sensibilidade, o princípio de seleção da energia dos raios X é escolher raios X de energia mais baixa, garantindo ao mesmo tempo o poder de penetração. A fim de melhorar a capacidade de detecção de defeitos prejudiciais, como rachaduras, o método de fluoroscopia de baixa tensão e longo prazo é usado para melhorar a sensibilidade e o contraste da imagem de raios X. Ao mesmo tempo, a escuridão das soldas e a zona afetada pelo calor podem ser controladas entre 2,0-3,0.
2.1.3 Seleção do ângulo do feixe e distância focal
Num ângulo de irradiação de cerca de 10°, a capacidade de detecção de fissuras não muda significativamente e a taxa de detecção de fissuras é controlada para cerca de 80%; Em um ângulo de irradiação > 15°, a taxa de detecção de trincas cai significativamente para apenas cerca de 60%. Neste momento, as trincas aparecem como defeitos de inclusão de escória no filme negativo, e defeitos como penetração incompleta e fusão incompleta na raiz da solda provavelmente passarão despercebidos ou serão difíceis de avaliar devido à distorção da imagem. Pode-se observar que o ângulo de irradiação é o principal fator que afeta a taxa de detecção de trincas, penetração incompleta da raiz da solda e fusão incompleta. Portanto, na filmagem real, a abertura elíptica da solda é estritamente controlada dentro de 3-5mm para garantir um ângulo de irradiação não superior a 15° (controlado em cerca de 10°) e para garantir a taxa de detecção de defeitos na área da raiz como rachaduras.
A influência da distância focal na sensibilidade fotográfica é expressa principalmente na opacidade geométrica. De acordo com a Fórmula UG=dF. M2/(F – L2), quanto maior a distância focal, menor UGe mais nítida será a imagem no filme. No entanto, à medida que a distância focal aumenta, a escuridão do filme obtida através da fluoroscopia diminui de acordo com os parâmetros de exposição originais. Para manter a escuridão inalterada, é necessário aumentar a quantidade de exposição ou a tensão do tubo à medida que a distância focal aumenta. O primeiro reduz a eficiência do trabalho, enquanto o último afeta a sensibilidade. Durante a fluoroscopia real, a distância focal é regulada entre 400 e 650 mm, dependendo das condições do local. Como a distância focal é muito maior que o diâmetro do tubo, o feixe de raios pode ser percebido aproximadamente paralelo ao tubo e a intensidade é uniforme. A área do campo fluoroscópico aumenta, resultando em um comprimento fluoroscópico efetivo mais longo. Ao mesmo tempo, a nitidez da imagem também foi melhorada.
2.1.4 Seleção do método de fluoroscopia
Refiro-me às normas DIN 5411/I-1988 e JB4730. Considerando fatores específicos como sensibilidade aos raios X, variação da espessura dos raios X, tolerância, comprimento primário dos raios X e equipamento de detecção de falhas, o método de imagem elíptica de sombra dupla de parede dupla é usado para exames de raios X. Quando a deformação do defeito é muito grande e a natureza do defeito não pode ser determinada qualitativamente, o método de imagem de sobreposição de sombra dupla de parede dupla é usado para examinar a fissura radicular e outros defeitos semelhantes a folhas através de três intervalos de fluoroscopia de 60° .
2.1.5 Determinação do valor da reclamação
A exposição é um parâmetro importante no processo de raios X, afetando a escuridão, o contraste, a granulação e a relação sinal-ruído da imagem, afetando assim a quantidade mínima de detalhes que pode ser registrada no filme negativo. Com base na situação específica da junta de soldagem de tubos de liga de aço NS312 e de acordo com a norma JB4730, a exposição é selecionada como 15mA min.
2.1.6 Determinação dos parâmetros do processo radiológico no local
Os parâmetros de transparência acima estão inter-relacionados e uma melhoria no desempenho de um parâmetro pode levar a uma deterioração no desempenho do outro parâmetro. Com base nos problemas radiológicos reais das juntas soldadas de tubos de liga de aço NS312, uma distância focal de 550 mm, uma tensão de tubo de 110 kV, um tempo de exposição de 3 min, uma quantidade de exposição de 15 mA min, um índice de qualidade de imagem de 12, e um aparelho elíptico foram adotados para consideração abrangente. Grau de abertura de 3-5 mm selecionado. Se necessário, realize três exames de fluoroscopia vertical a cada 60°.
2.2 Procedimento de teste de penetração
O objetivo do teste de penetrante é realizar a inspeção penetrante de todas as superfícies da ranhura e áreas adjacentes antes da soldagem para garantir a qualidade da superfície do metal base na superfície da ranhura e nas áreas adjacentes. Depois de passar pela inspeção radiográfica pós-soldagem, a junta de solda e a área circundante da zona afetada pelo calor devem ser submetidas à inspeção penetrante para garantir que não haja rachaduras superficiais perto da junta de solda e da zona afetada pelo calor.
2.2.1 Seleção de corpos de prova de endentação e blocos de teste padrão
O aço-liga NS312 é um material de liga à base de níquel. De acordo com a norma JB4730, o teor de enxofre no resíduo após a evaporação de uma certa quantidade de penetrante para materiais de liga à base de níquel é de no máximo 1%. Diferentes tipos de penetrantes não podem ser misturados no mesmo corpo de prova. Portanto, foram selecionados o penetrante tipo remoção de solvente do navio, o agente de limpeza HD-BX, o penetrante HD-RS, o agente de imagem HD-XS e os blocos de teste cromados.
2.2.2 Preparação de superfície
Antes do teste, remova a película de óxido, respingos de solda e rebarbas na superfície da junta de solda e na área de teste adjacente e faça o polimento da junta de solda testada, estendendo a área da área de teste até a área circundante em 25 mm.
2.2.3 Regulamentos operacionais especiais
(1) Pré-limpeza
A condição da superfície da área testada influencia significativamente a qualidade da inspeção por penetrante. Portanto, após a limpeza da superfície, é necessária uma pré-limpeza para remover a sujeira da superfície de detecção. Após a limpeza, a superfície de teste deve ser seca para remover solventes residuais e garantir que não esteja contaminada antes de aplicar um penetrante.
(2) Aplicar penetrante
Aplique o penetrante usando um método de pulverização para garantir que o penetrante cubra completamente a área a ser inspecionada e permaneça úmido durante todo o tempo de penetração. A 15-50°C o tempo de penetração é de pelo menos 10 minutos.
(3) Limpeza do excesso de penetrante
Ao limpar a superfície da peça de trabalho com muito penetrante, deve-se evitar limpeza excessiva. A rugosidade da superfície da tubulação de liga NS312 é pequena e mais atenção deve ser dada à limpeza da superfície. Primeiro, limpe a superfície no sentido horário com um pano limpo e sem fiapos. Depois de remover a maior parte do excesso de penetrante da superfície, limpe com um pano limpo e sem fiapos umedecido em detergente até que todo o excesso de penetrante seja removido da superfície. Para garantir a qualidade do teste de penetração, não enxágue diretamente a superfície de teste com agentes de limpeza.
(4) Secagem
Após a limpeza com o agente de limpeza, deixe agir naturalmente por 10 minutos.
(5) Aplicação de agentes de imagem
Antes da utilização, o agente de imagem deve ser agitado uniformemente para cima, para baixo, para a esquerda e para a direita. Quando aplicado, deve ser fino e uniforme e não deve ser pulverizado repetidamente na mesma área. Ao pulverizar, o bico deve estar a 300-400 mm de distância da superfície testada e a direção da pulverização deve estar a 30°-40° de distância da superfície testada. Não pulverize para trás.
(6) Nota JB
De acordo com a norma 4730, a observação da indicação do traço deve ocorrer de 7 a 30 minutos após a aplicação do agente de imagem. Porém, para o aço-liga NS312, o próprio material possui grãos mais grossos, o que melhora a adsorção de defeitos no agente de imagem e prolonga o tempo de exibição do traço. Vários testes de penetração no local foram realizados nas juntas soldadas e superfícies de costura de tubos de liga de aço NS312. Foi determinado que o tempo de detecção de fissuras foi de pelo menos 15 minutos. Com o tempo, a indicação de fissura tornou-se mais proeminente (Tabela 1).
Tabela 1: Tabela de dados observacionais
| Tempo de observação t/min | Exibição de traços | Tempo de observação t/min | Exibição de rastreamento |
| t≤15 | Sem exibição de rastreamento |
35 |
Exibição de pista de 80% |
|
15 |
Exibição de curva borrada | >45 | Exibição de pista de 90% |
|
25 |
Exibição de pista de 60% | (Ilustração 1) |
ilustração 1
De acordo com os resultados do teste, o tempo de observação de vestígios de defeitos na junta soldada do tubo de liga de aço NS312 é inferior a 45 minutos. Rachaduras a quente se formam facilmente na liga de aço NS312. Se o método de soldagem não for selecionado corretamente, podem ocorrer facilmente trincas de liquefação, que geralmente ocorrem na zona afetada pelo calor próxima à linha de fusão. Portanto, atenção especial deve ser dada à observação da zona afetada pelo calor da junta soldada, e uma lupa de 5x a 10x deve ser usada se necessário. Soldas duvidosas devem ser testadas novamente e a superfície testada deve ser completamente limpa antes de testar novamente para remover todos os vestígios do teste anterior. Se forem encontrados defeitos, sua localização e número de solda devem ser registrados detalhadamente e um esboço deve ser feito.
(7) Pós-processamento
Para evitar que resíduos de revelador ataquem a superfície da peça a ser testada, os resíduos de revelador devem ser limpos imediatamente com um pano úmido após o teste.
3. Resumo
Para detectar liga de aço NS312, é selecionado o método de detecção de inspeção por raios X (principalmente inspeção de defeitos internos de juntas soldadas) + inspeção penetrante (inspeção de trincas superficiais de juntas soldadas e zona afetada pelo calor). Além dos métodos de detecção acima, as seguintes medidas também devem ser tomadas para garantir a qualidade da soldagem das juntas soldadas.
- (1) O aço-liga NS312 é sensível ao enxofre, fósforo, estanho, zinco, bismuto, chumbo e arsênico. Esses elementos nocivos aumentam a propensão da liga de aço NS312 à trinca a quente. Portanto, após realizar um teste de penetrante na superfície da ranhura do metal base e nas áreas adjacentes, o penetrante restante deve ser limpo antes da soldagem.
- (2) Lembre a montagem de usar rebolos finos para polir a superfície da ranhura para evitar que marcas deixadas pelo uso de rebolos grossos sejam erroneamente identificadas como a fonte de rachaduras.
- (3) Exigir que a unidade de projeto controle estritamente a distância e o ângulo da ranhura e minimize a altura e largura excessivas da junta de solda, de modo a expandir a faixa efetiva de detecção da área de raios X e melhorar a taxa de detecção de falhas.
Um total de 450 juntas soldadas foram inspecionadas durante a inspeção de instalação (uma vez), a inspeção de rastreamento para testes de penetração (uma vez a cada dois trimestres), a inspeção de substituição de tubos de trinca (uma vez) e a inspeção de manutenção de desligamento (uma vez). ) de juntas soldadas de tubo de liga de aço NS312. Durante a instalação, o teste de penetração pré-solda revelou duas rachaduras e a inspeção por raios X revelou sete soldas não qualificadas (incluindo uma excedendo a concavidade padrão, um excedendo o defeito circular padrão, duas rachaduras e três soldas de raiz incompletas). A taxa de habilitação para exames de raios X foi de 92,2%. Nenhuma trinca superficial foi detectada durante o teste de penetração pós-soldagem. A inspeção de rastreamento para detectar defeitos de penetração identificou duas trincas superficiais, todas na zona afetada pelo calor. Após a substituição dos tubos, 18 novas soldas foram inspecionadas e a inspeção radiográfica constatou que 2 não eram qualificadas, todas com defeitos circulares que excediam o padrão. A taxa de qualificação foi de 88,9%. Todos os testes de penetrantes são qualificados. Nenhum novo problema foi identificado através de testes de raios X e penetrantes durante a grande parada de manutenção.
Em suma, estes métodos de teste preveniram eficazmente a ocorrência de defeitos prejudiciais, como fissuras térmicas internas em juntas soldadas de liga de aço NS312, garantindo assim a qualidade das juntas soldadas.
