螺栓超声探伤工艺
高温紧固螺栓超声波检验技术及应用
高温紧固螺栓超声波检验技术及应用发布时间：2022-02-16T02:02:38.382Z 来源：《科技新时代》2021年12期作者：林森、李士昌[导读] 高温紧固螺栓是火力发电厂热动力设备的重要部件。
发电厂中的汽轮机汽缸、调速气门、主汽门等紧固螺栓曾发生过断裂，严重危及设备的安全，因此，加强对高温紧固螺栓的有效检验甚为重要。
中国电建集团核电工程有限公司山东省济南市 250100摘要：针对火力发电厂高温紧固螺栓超声波检验的特点，介绍了采用小角度纵波探伤法辅以横波探伤法的综合检验工艺，总结了在实际探伤工作中的经验，以实现对工作温度大于400°，直径大于等于M32的高温螺栓的有效检验。
关键词：高温紧固螺栓；超声波检验；横波探伤法引言高温紧固螺栓是火力发电厂热动力设备的重要部件。
发电厂中的汽轮机汽缸、调速气门、主汽门等紧固螺栓曾发生过断裂，严重危及设备的安全，因此，加强对高温紧固螺栓的有效检验甚为重要。
本文介绍小角度纵波斜探头、横波斜探头探伤法，的综合工艺及其在≥M32高温螺栓检验中的应用。
1 仪器、探头和试块1．1 仪器(1)采用A型脉冲反射式超声波探伤仪。
(2)探伤仪的性能指标和测试方法应符合JB／T10061-1999(A型脉冲反射式超声探伤仪通用技术条件)及JB／T 9214-1999(A型脉冲反射式超声探伤系统工作性能测试方法)规定的相应条款。
1．2 探头(1)主要采用小角度纵波斜探头和横波斜探头，直探头可以作为一种辅助检测手段予以应用。
(2)探头基本性能按JB／T 10062-1999的规定进行测定。
(3)对斜探头声束水平偏离角和双峰的要求：将探头对准标准试块上被测棱边，当反射波幅最大时，探头中心线与被测棱边的夹角应在90°±2。
的范围内，且主声束在入射平面内不应有明显的双峰或多峰。
(4)探头的选择1)纵波斜探头的选择：纵波斜探头适用于刚性无中心孔螺栓本侧与对侧、柔性无中 D：fL螺栓本侧、长度符合表1规定的柔性无中心孔螺栓对侧和柔性有中心孔螺栓的本侧探伤。
主轴承螺栓螺纹部位疲劳裂纹超声波探伤方法
固有 回 波 的状 况 来判 断螺 纹 部 位 是 否存 在 裂 纹 。
关键 词 ： 声 波探 伤 ； 栓 ； 纹 ； 劳裂 纹 超 螺 螺 疲
中 图分 类号 ： Ｇ １ ． ８ Ｔ １ ５ ２ ５ 文献 标 识 码 ： Ｂ
柴油 机 在 大功 率 、 高转 速 的 运行 条 件下 ， 轴 承螺 栓 要 承受 频 繁 的交 变 主 应 力及 柴 油 机 内部 高 温腐 蚀 等 各 种 因 素 的 影 响 ， 其 是 每 次 拆 装 所 施 加 的 尤 较 大 预 紧力 ， 加速 了螺 栓 的疲 劳 破坏 ， 而 产生 周 向疲 劳 裂 纹 。这 些 裂纹 在 进 循 环 应力 作 用 下会 缓 慢 向 纵 深 发 展 ， 当超 过 其 极 限值 时 ， 迅 速 扩 展 而 断 会 裂 。螺栓 的断 裂会 导 致 机体 及 曲轴 的 严 重 变 形 、 伤 ， 至 报 废 ， 成 重 大 损 甚 造
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’ —— ４
现场检 修
铁道机车车辆工人 第 ５ ２１ 年５月 期 ０１
成作 业 ， 能取 得 满 意结 果 。 同时 ， 才 渗透 检 测操 作 时 间 长 ， 环境 、 作人 员 对 操 有 污染 ， 测 费用 也 高 。 检
（） ３ 超声 波 检 测 。一 般 采用 导 波探 头 或 小 角 度 纵 波 探 头对 螺 纹 根 部 疲
测 、 声 波 检测 。 超 Nhomakorabea（ ） 粉检 测 。需 要 解 体 ； 用 湿 法 、 续 法 磁 化 ， 螺 栓 置 于 磁 力 探 １磁 采 连 将
伤 机纵 向磁 化线 圈 中 ， 可 采 用 绕 电 缆 法 进 行 纵 向磁 化 。磁 粉 检 测 对 表 面 也
焊接球和螺栓球节点钢网架焊缝超声波探伤实施细则
焊接球和螺栓球节点钢网架焊缝超声波探伤实施细则一、编制依据（1）《钢结构设计规范》GB 50017（2）《钢结构工程质量施工验收规范》GB 50205（3）《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级》GB 11345（4）《钢结构超声波探伤及质量分级法》JG/T 203（5）《超声探伤用探头型号命名方法》ZBY 344（6）《超声探伤用探头性能测试方法》ZBY 231（7）《A型脉冲反射式超声探伤系统工作性能测试方法》ZBY 04001 （8）《超声探伤用1号标准试块技术条件》ZBY 232二、编制目的为正确使用DUT-810型金属超声波探伤仪检测焊接球和螺栓球节点钢网架焊缝的内部缺陷，保证检测精度，制定本细则。
三、适用范围本细则适用于母材厚度3.5－25mm、管径≮48mm普通碳素钢和低合金钢杆件与锥头或封板焊缝、球径≮120mm、管径≮76mm普通碳素钢和低合金钢焊接空心球及球管焊缝以及钢管对接焊缝的超声波探伤及确定缺陷位置、尺寸和缺陷评定。
3.0.2 用DUT-810型金属超声波探伤仪检测焊接球和螺栓球焊缝内部缺陷时，除应遵守本细则外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
四、操作人员凡使用DUT-810型金属超声波探伤仪进行检测的人员，均应经专门培训方可进行测试。
五、金属超声波探伤仪、探头及耦合剂1、探伤仪使用A型显示脉冲反射式探伤仪。
其性能指标要求水平线性误差≮1%，垂直性能误差≮5%；衰减器或标准化增益控制器总调节量≮80dB，每档步进量≯2dB，在任意相邻的12dB内误差≯±1dB；当探伤仪与符合规定的斜探头连接后，在CSK－I C试块上得到灵敏度余量应大于评定线灵敏度10dB以上。
性能测试除灵敏度任意理的测试见附灵K外，其余均应按ZBJ 04001规定的方法进行测试。
2探头2.1规格检验壁厚＞6mm杆件与锥头或封板焊缝以及钢管对接焊缝，宜选用横波斜探头并以使用频率5MHz、大角度、短前沿斜探头为主，见表1，其中K为折射角正切值，即K＝tgβ。
螺栓超声波测轴力原理
螺栓超声波测轴力原理
螺栓超声波测轴力是一种非破坏性检测方法，能够快速准确地测量螺栓的轴力。
该技术基于超声波的传播和反射原理，利用超声波在材料中传播和反射的特性，测量螺栓的轴向变形，从而确定螺栓的轴力状态。
1.超声波传播
超声波是一种机械波，它的波长通常在1毫米到1微米之间。
当超声波从一个介质到另一个介质传播时，会发生反射、折射和透射现象。
使用超声波进行测量时，将超声波发射器放在物体表面，超声波穿过物体并到达接收器。
2.声速与密度的关系
超声波在材料中传播的速度与材料的密度有关。
密度高的材料声速快，反之则慢。
因此，测量螺栓的轴力状态需要知道材料的密度和超声波在材料中的速度。
3.材料的应力状态
当螺栓发生轴向变形时，它的长度变化，超声波在螺栓中的传播时间也会发生变化。
此时，螺栓中的超声波会反射、折射和散射，导致超声波的传播路径发生变化。
因此，测量螺栓的轴力状态需要考虑材料的应力状态。
4.测量信号的捕获和处理
超声波传递回来的信号经过接收器接收并转换成电信号，在信号处理器中进行处理。
信号处理器可以将信号中的波动频率、振幅和时间间隔等信息提取出来，然后计算螺栓的轴力状态。
超声波作业指导书
1.适用范围1.1 本作业指导书适用于永福#3机组安装范围内所有璧厚在4~160㎜之间的管子对接焊缝的超声波探伤。
1.2本作业指导书适用于永福#3机组安装范围内汽缸、汽门、各种阀门和蒸汽管道法兰等直径≥M32的高温紧固件螺栓的超声波探伤。
2.编制依据2.1《管道焊接接头超声波检验技术规程》（DL/T820-2002）2.2《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》（GB11345-89）2.3《电力工业无损检测人员资格考核规则》（DL/T675-1999）2.4《高温紧固件螺栓超声波检验技术道则》（DL/T694-1999）2.5《火力发电厂异种钢焊接技术规程》（DL/T752-2001）2.8《电力建设安全工作规程》第一部分：火力发电厂（DL5009.1-2002）2.9《火力发电厂焊接技术规程》（DL/T869—2004）2.10《火力发电厂焊接热处理技术规程》（DL/T819-2002）2.11《P91/T91焊接工艺导则》电源质［2002］100号2.12《A型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件》（ZBY230-84）2.13相关图纸3.检测主要工作量3.1锅炉受热面主要超声波检测工作量见锅炉焊接工程一览表。
3.2锅炉连接管主要超声波检测工作量见锅炉焊接工程一览表。
3.3 汽机管道焊缝及螺栓的超声波检验主要工作量（具体焊口数热机公司正在进行统计）4. 检测人员的资格及要求4.1凡参加超声波检测的探伤人员必须经过相应技术培训，并通过按《电力工业无损检测人员考核资格考核规则》（DL/T675）或《特种设备无损检测人员考核与监督管理规则》要求的考核，取得电力系统或劳动系统的资格证书，方能从事相应级别、相应资格的超声波检验工作。
4.2检测人员应了解超声波检测对探头、探伤仪及探头与探伤仪组合的主要参数和技术要求，并能熟练的进行测试。
4.3熟悉现有超声波仪器的说明书和操作规程，了解常见故障及排除方法。
螺栓超声波检测标准
螺栓超声波检测标准
螺栓超声波检测是常用的无损检测方法之一，其原理是利用超声波遇到障碍时的反射和折射现象来判断缺陷的大小和位置。
以下是螺栓超声波检测的步骤和标准：
1. 检测前准备：确保螺栓表面清洁，无油污、锈蚀等影响检测结果的因素。
2. 确定检测参数：根据螺栓规格和检测要求，选择合适的超声波探头、频率和耦合剂等参数。
3. 检测操作：将超声波探头放置在螺栓表面，调整探头位置和角度，使超声波束垂直于螺栓轴线方向，然后进行扫描。
4. 缺陷识别：根据超声波仪器荧屏上显示的波形和波幅大小，判断是否存在缺陷。
常见的缺陷包括裂纹、气孔、夹杂等。
5. 记录与报告：对检测结果进行记录和整理，编写检测报告，包括检测人员、检测日期、螺栓规格、检测参数、缺陷描述及处理建议等信息。
对于螺栓超声波检测的标准，不同的国家和地区可能有不同的标准。
例如，在欧洲，常用的标准是EN 《金属材料无损检测超声检测》。
在国内，常
用的标准是GB/T 《无损检测超声检测螺栓、螺钉和螺柱的超声检测方法》。
需要注意的是，对于不同类型的螺栓和不同的应用场景，可能需要采用不同的检测方法和标准。
因此，在实际应用中，应根据具体情况选择合适的检测方法和标准。
高温紧固螺栓裂纹超声波探伤方法的试验分析
Ｔｅ ｔａ ｓ ｎｄ Ａｎａ ｙ ｉ ｆ Ｕ ｌｒ ｓ ｎｉ ｔ ｃ ｉ ｎ ｅ ｈｏ ｌ ｓｓ ｏ ｔ ａ ｏ ｃ Ｄｅ ｅ ｔｏ Ｍ ｔ ｄ ｆ ｒ Ｈ ｉ — ｅ ｐｅ ａ ｕ ｅ Ｔｉ ｏ ｇｈ ｔ ｍ ｒ ｔ ｒ ｇｈｔ ｎｉ ｌｓ ｅ ｎｇ Ｂｏ ｔ Ｗ ａ ｇＬｉｘｎ ，Ｌ —ｏ ｇ ，Ｗ ａ ｇＹｉｇｊｎ ，Ｗ ａ ｇＨａ— ｕ ｈ ｎ — ｎ ｎ — ｉ ｕ Ｙｕ ｌｎ ｎ ｎ —ｕ ｎ ｉｘ ｅ ，Ｚ ａ ｇＬｉｗｅ
（． １ 内蒙 古 电 力 科 学 研 究 院 ， 蒙 古 呼 和 浩 特 ０ ０ ２ ； 内 １ ０ ０
２ 内 蒙 古达 拉 特 发 电 厂 ， 蒙古 达 拉 特 旗 ０ ４ ０ ） ． 内 １ ３ ０
摘 要 ： 别 使 用普 通 单 直 探 头 和 小 角 度 纵 波 斜 探 头 对 火 电厂 高压 导 汽 管 和 调 速 汽 门 两 类 柔 性 无 中 心 孔 高 温 分 紧 固螺 栓 杆 部 、 纹 根 部 环 向裂 纹 进 行 超 声 波检 测 试 验 ， 果 表 明 两 种探 伤 方 法 均 能 在 基 准 灵 敏 度 下 有 效 地 对 螺 结 裂 纹 缺 陷进 行 检 出 ， 是 使 用普 通 单 直探 头 方便 快捷 ， 出 的 裂纹 波 幅 明 显 高 于 小 角 度 纵 波 斜 探 头 方 法 。 但 检
高温 紧 固螺栓 是火 力 发 电厂重 要 的金 属 监督 部 件 ， 长期运 行 和检 修 的过程 中 ， 在 由于 承受 高温 和较 高 的应力 作用 以及 安装 拆 卸过 程 中操 作 不 当
等 原 因经 常会 产 生 裂 纹 ， 重 影 响 到汽 轮 机 组设 严 备 的安全 稳 定运 行 。 以在机组 检 修 中 ， 了对 高 所 除 温 紧 固螺 栓 材 料 进行 金 相 组 织分 析 、 度 和 伸 长 硬 量测 量 以外 ， 要做 超声 波探 伤检 验 ， 还 以便 及时 发 现 裂 纹缺 陷 ， 免 由于螺 栓 突 然 断 裂导 致 机 组设 避 备安 全 事故 的 发生 。
螺栓超声波测轴力原理
螺栓超声波测轴力原理
螺栓超声波测轴力原理是利用超声波测量螺栓的拉力或压力的一种方法。
超声波是一种高频声波，可以穿透物体并反射回来。
当超声波穿过螺栓时，会产生一个回波信号，这个信号的强度和螺栓的轴力有关。
通过分析回波信号的强度和时间延迟，可以确定螺栓的轴力大小。
螺栓超声波测轴力的优点是非侵入式、无需拆卸螺栓、无需人工干预等。
它可以在实际使用时进行螺栓轴力的监测，保证了设备的安全运行。
同时，由于超声波可以穿透大多数材料，因此该方法适用于不同类型的螺栓，包括高强度螺栓和复合材料螺栓。
螺栓超声波测轴力也有一些局限性，例如必须在螺栓上加装超声波传感器，需要对传感器进行校准和定位，仪器价格较高等。
但是，这些局限性相对于传统的螺栓检测方法来说仍是较小的。
因此，螺栓超声波测轴力将在工业领域中得到广泛应用，成为一种重要的螺栓检测手段。
- 1 -。
吊杆螺栓螺纹部位疲劳裂纹超声波探伤
１ 问题 的 提 出
长期 以来 ， 在不破 坏螺栓 的前提 下 ， 测螺栓 螺 检 纹 部位 的疲劳 裂纹始 终是个 难题 。虽然 螺纹部 位产 生 的缺 陷较 之 锻 件 、 件 、 接 件 等 为 单 一 疲 劳 裂 铸 焊 纹 ， 由于其形状 的复 杂性 ， 但 以及各 种常规 探伤方 法 的局 限 ， 给检测 工作带来 了一 定 的难 度 。 常规 的探伤方 法 主要有 ５种 ： 粉 、 透 、 磁 渗 涡流 、 射 线及超声 波 。通 过长 期 实践 发 现 ， 透 包括 涡流 渗 探 伤均 不能解决 此 问题 。磁 粉 、 射线 探伤 虽能探 讨 ， 但 其要求 的条件 是 相 当苛 刻 的 ： 一是 要 求 裂纹 有 一 定 的深 度 ； 其次 是螺栓 必须解 体 ， 能对 螺栓一 周进 才 行 拍片 ， 实 际工 作 中较难 实现 。而现场 的要求 是 ： 故
右起 至 １０ ｍｍ 左 右 。根 据 其 疲 劳 裂 纹 产 生 的规 ０
ｌ ７
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试验检 测 律， 在距探 测 面 不 同深 度 处 ， ４ Ｍ、０ Ｍ １０ 如 ０ Ｍ ７ Ｍ、０ ｍｍ处 出现疲 劳 裂 纹 的概 率 较 大 。 因此 ， 验 用 实 试 物试 块在 ４ ｍ、０ｍ １０ｍ 处 ， ０ ｍ ７ ｍ、０ ｍ 采用 线 切割 加
对 螺 栓 螺 纹 部 位 产 生 的 疲 劳 裂 纹 发 现 要 及 时 ， 要 且
纹 较大 时 ， ２ 第 ３个 丝 扣 波 也 将 被 遮 挡 ， 图 ２ 第 、 如 所示 。如 发现 缺陷 的反 射波 幅与其后 的第 １个丝 扣
反 射波 幅之差 大于或 等于 ６～１ Ｂ值 ， 其指示 长 ０ｄ 且
螺栓的超声波探伤工作总结
Ｃａ Ａｕ Ｚｈ Ｌｉｈ ｎ ｔ ｉ ｕ ｃ ｕ
Ｔｅｎｌ ｅＲ ｓａ ｈ ｔｕｅＳａ Ｐ ｗｒ ｐｒｔｎ Ｃ ｉ ｈｎａＰｗ ｒ ｅｒ Ｉｓｔ ， ｔ ｏ ｅＣｒｏａｏ ｏ ｈｎ ｏ ｅ ｃ ｎ ｉｔ ｔｅ ｏ ｉ ｆ ａ
螺栓的超声波探伤工作总结
国电热工研究院 蔡晖 朱立春 西安 ７０ ３ １０２ 中铝山西分公司热 电分厂 贾学志 山西河津 ０３０ ４３０
Ｉ 要】 本文针对螺检的裂纹，从超声波探 头选取 、 器灵敏度调节、探伤位显选择 、探伤信号区别 四 摘 仪 个方面的工作 进行 了总结，提 出了一些工作 中的经验． 【 关键词】 螺检 超 声波 探 头 灵敏度 信号
５ 、探伤信号的区别
５１ ． 裂纹波的鉴别 紧固螺栓的裂纹有如下特点：１ ）波形：因裂纹面垂直声束，故裂纹波形清晰、陡直、尖锐。２ ）部位 ：螺 栓裂纹一般螺纹根部，出现在接合面附近一至二道螺纹处，中心孔裂纹，一组 出现在高温 加热区。３ ）声程： 从两端面探伤 ，裂纹波 的声程之和等于螺栓长度。４ ）底波的变化 ；对于较大的裂纹，底波 明显的减弱，甚至 消失，如将扫描速度调慢 （ 即增大探测范围） ，还可以看到裂纹的多次反射信号。５ 螺纹波的变化：紧靠裂纹 ） 波之后的螺纹波将 由于裂纹的遮挡而消失或减弱。 ６ ）强区：采用第一种方法调节灵敏度时，裂纹波波高应大 于或等于满刻度的 ８％．采用第二种方法们灵角度时，裂纹波波高应在 ３ 贝以上，第三种方法用灵敏度时， ０ 分
１ｍ ４ ｍ或 中２ｍ ； ０ｍ
３、仪器灵敏度调节
由于螺栓的结构特征以及直探头的特性决定了螺栓探伤的灵敏度调节有：人工裂纹调节、螺栓端面底波波 高调节、螺纹波调节。
用超声波探伤鉴定20CrlMo1V(Nb)TiB粗晶螺栓的研究
Hale Waihona Puke ０ 前 言 ２Ｃ ｌ １ ０ ｒ Ｍｏ ＶＴｉ 、 ０ ｒ Ｍｏ ＶＮｂ Ｂ是 我 国 Ｂ ２Ｃ ｌ １ Ｔｉ
造加 热温 度 ， 格 控制终 锻 温度 ， 严 并保 证有 足够 的
锻造 比。 另一 方面是 在设 备 前检 或机 组大修 时 ， 采 用金 相试 验方 法来 辨别 晶粒 大小 。但 是无论 哪 种
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华 北 电 力 技 术
ＮＯＲＴＨ ＣＨＩ ＮＡ ＥＬＥＣＴＲＩ ＯＷＥＲ ＣＰ
・
试 验研 究 ・
用 超 声 波探 伤 鉴 定 ２ Ｃ ｌ ｌ Ｎｂ Ｔｉ ０ ｒＭｏ Ｖ（ ） Ｂ 粗 晶螺 栓 的研 究
王立新 ， 常 明， 峰 ， 海 学 孙 田 王
Ｂｏ ｔ ｌ ｒ ｓ ｎｉ ｔ ｃ ｉ ｌ ｓ ｂｙ Ｕ ｔ ａ ｏ ｃ Ｄｅ ｅ ｔｏｎ
Ｗ ａ ｇ Ｌｉｘｉ Ｓｕｎ Ｃｈ ｎ — ｉ ｇ，Ｔｉ ｎ Ｆｅ ｎ — ｎ， ａ ｇｍ ｎ ａ ｎｇ，Ｗ ａ ｇ Ｈａ — ｅ ｎ ｉｘｕ
（ｎｎ ｒ Ｍ ｏ ｇ ｌ ｅ ｔ ｉ ｗ ｅ ｅ ｅ ｒ ｈ Ｉ ｓ ｉｕ ｅ，Ｈ ｕ ｈｏ １ ０ ０， ｉ ａ Ｉ ｅ ｎ ｏ ｉ Ｅｌｃ ｒｃＰｏ ｒＲ ｓ ａ ｃ ｎ ｔｔ ｔ ａ ｈ ｔ０ ０ ２ Ｃｈ ｎ ） Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔｈｉ ｐ ｐ ｒ ｎ ｒ ｄ ｅ ｔ ｅ ｐ ｉｃ ｐ ｅ ｆ ｄ ｎｔｆ ｉ ｇ ｓ ａ ｅ ｉ ｔｏ ｕｃ ｓ ｈ ｒｎ ｉ ｌ ｏ ｉ ｅ ｉｙ ｎ ｍ ａ ｒ ｃ ｙ ｔ ｌ ｏ ｔ ｂ ｕ ｔａ ｏ ｉ ｔ ｓ ｉ ｇ ｃ ｏ ｒ ｓ ａ ｂ ｌｓ ｙ ｌｒ ｓ ｎｃ ｅ ｔｎ ．
２ Ｃｒ Ｍ ｏｌ （ ０ ｌ Ｖ Ｎｂ） Ｂ ａ ｒ ｃ ｙ ｔ ｌｂｏ ｔ （ ｒ ｓ ａ ｒ ｉ ｒ ｔ １ ２ ａ ｄ ｆｎ ｒ ｓ ａ ｏ ｔ （ ｒ ｓ ａ ｒ ｉ ｒ ｔ Ｔｉ ｍ ｃ ｏ ｒ ｓ ａ ｌｓ ｃ ｙ ｔ ｌｇ ａ ｎ ｇ ａ ｅ： ～ ） ｎ ｉ ｅｃ ｙ ｔ ｌｂ ｌｓ ｃ ｙ ｔ ｌｇ ａｎ ｇ ａ ｅ：
高温紧固螺栓超声波检验技术及应用
安装 中预紧力 过高 及 不慎 烧 伤 中心 孔 等原 因 ， 栓 螺
材 料易产生 裂纹 。发 电 厂 中的 汽轮 机 汽缸 、 调速 气
门、 主汽 门等紧 固螺 栓 曾发 生过 断裂 ， 重危及设 备 严
的安全 ， 因此 ， 加强 对高温 紧 固螺栓 的有效 检验甚 为 重 要 。本文介 绍小 角度纵 波探伤法 辅 以横 波探伤 法
收 稿 日期 ：０ ０— — ８ ２ １ ０ ０ ４
第 ７期
熊军： 高温 紧 固螺栓超 声波检验技 术及 应用
・ ７・ ３
仪、 探头性 能 及组 合性 能 的测 定 并根 据 螺栓 规 格在
试 块上调 整扫描速度 和校准 探伤灵敏 度 （ ） Ｓ一 ３ Ｌ ２螺栓探 伤便携式 对 比试块 ， 主要 用 于
纵波 斜探头 晶片尺 寸的选择 见表 １ 。
表 １ 纵 波 斜 探 头 晶 片 尺 寸 的选 择
纵 波斜探 头适用 于刚性无 中心孔螺栓 本侧 与对 侧、 柔性 无 中 ｆ 螺栓 本侧 、 度符合 表 １规定的 柔 Ｄ： Ｌ 长 性无 中心孔 螺 栓 对 侧 和 柔 性 有 中心 孔 螺 栓 的 本 侧 探伤 。 ２ 横波斜 探头 的选 择 ： 一般 取 １ ５～１７ ） Ｋ值 ． ．， 频率 为 ５ ｚ 晶片尺 寸为 ８ ｍ ×１ ｍ， 于直 径 ， ＭＨ ｍ ２ｍ 对
伤 系统 工作性 能测试方 法》 定 的相 应条款 。 规
１ ２ 探 头 ．
（ ） 要 采 用 小 角 度 纵 波 斜 探 头 和 横 波 斜 探 １主 头， 直探 头可 以作为一 种辅助 检测手 段予 以应用 。 （ ） 头基 本 性 能 按 Ｊ ／ ０ ６ － １９ 《 声 ２探 Ｂ Ｔ １０ ２ ９ ９ 超 探 伤用探 头性 能测试方 法》 行测定 。 进 （ ） 斜 探 头声 束 水 平 偏 离 角 和 双 峰 的要 求 ： ３对
镍基合金螺栓超声波检测工艺方法分析
镍基合金螺栓超声波检测工艺方法分析摘要：在实际检测的过程中，因为螺栓本身的几何尺寸、晶粒度大小和声音速度的变化情况都会有所不同，所以对镍基合金螺栓超声波检测工艺进行研究显得尤为重要。
也会对后续检测有直接借鉴的作用。
关键词：镍基合金；螺栓配件；超声波检测；检测工艺；分析策略引言：目前，我国火电超临界机组的容量已经介于600MW-1000MW之间，且机组内部的参数和温度压力也有了很大程度的提升。
所以在实际检测的过程中，大量耐高温的合金材料都广泛被使用。
这些材料合金元素的百分比大都被控制在10%左右。
但是使用这些合金材料来制造的部件在使用的过程中会出现汽缸螺栓断裂和中调门螺栓断裂的问题。
又因为这些材料本身的螺栓晶度和力度较为粗大，且内部结构显得较为复杂。
如果仅仅采用单一的超声检测方法很难实现全面检测。
因此对镍基合金螺栓超声波检测工艺进行研究非常重要。
1.镍基合金螺栓概述与镍基合金螺栓有关的检测方法主要是由尺寸检测、机械性能检测、化学成分检测、外观检测、表面质量检测、光谱检测和化学元素检测等不同的检测方法构成。
在实际检测的过程中一定要根据不同的情况选择合适的检测方法。
另外，磁粉探伤也被常用在镍基合金螺栓检测的过程中。
主要可以针对螺栓内部裂纹、混料和夹渣等不同缺陷来进行检测。
在适当的光照下才会显示出缺陷的位置和形状，最终剔除不良品。
2.最常用的几种镍基合金螺栓的参数表1显示了几种最常用的镍基合金螺栓的参数，具体如下所示：表1 最常用的镍基合金螺栓的参数从表1可以看出这几种镍基合金的晶粒度和实测声速都显得较为类似，但是这几类镍基合金在使用的过程中容易产生裂纹。
而也只有选择合适参数的螺栓才能够使得检测的过程更加顺利地得以进行。
3.常用的镍基合金螺栓超声波检测方法3.1小角度纵波检在运用小角度纵波检测的过程中，需要结合考虑到探头选择、探头参数测定、扫描速度调节和探头灵敏度确定等方面的内容。
1）探头选择：镍基合金高温螺栓探头折射角一般取60～120，频率为2.5MHZ，探头晶片尺寸根据螺栓规格选择，见表2表2 小角度纵波斜探头晶片尺寸的选择2）仪器的选择：根据检测需要选择合适的探伤仪。
螺栓超声波测轴力原理
螺栓超声波测轴力原理
超声波发射器通过发射超声波信号到螺栓上，经过螺栓材料的传播后，信号由超声波接收器接收到。
在螺栓材料内部，超声波的传播速度与螺栓
轴力有关，当螺栓承受不同的拉伸力时，超声波在材料中传播的速度也会
有所变化。
超声波接收器接收到信号后将其传递给信号处理器进行处理。
信号处
理器通过对接收到的超声波信号进行分析，提取超声波信号的传播速度信息，并计算出螺栓轴力的大小。
最后，信号处理器将测得的螺栓轴力值传
递给显示器进行显示和记录。
螺栓超声波测轴力原理的关键在于根据螺栓轴力与超声波传播速度之
间的关系建立合适的数学模型。
通常采用经验公式或理论模型来描述二者
之间的关系。
然后通过实际测量螺栓材料的超声波传播速度，利用建立的
模型计算出螺栓轴力的大小。
螺栓超声波测轴力具有非破坏性、高精度、实时性和自动化等优点。
它可以在不拆除螺栓连接的情况下进行测量，能够准确地监测螺栓连接的
紧固状态，及时判断螺栓是否存在松动、疲劳等故障现象，从而对螺栓连
接副进行在线监测和维护。
总之，螺栓超声波测轴力原理通过超声波传播速度与螺栓轴力之间的
关系来测量和监测螺栓轴力，以确保螺栓连接的安全、可靠和稳定。
这一
原理在工程领域中得到了广泛的应用，为螺栓连接副的设计和维护提供了
有效的手段。
电力钢制螺栓超声波检测专用工艺
1 适用范围本规程适用于直径大于等于M36的钢制螺栓的役前及在用状态超声波检测工作。
超声波检测的通用要求符合超声波检测通用工艺规程。
2 编制依据《超声检测工艺规程》DL/T 694-2012《高温紧固螺栓超声波检验技术导则》3 探头选用主要采用小角度纵波斜探头、纵波直探头及横波斜探头，根据不同的检测方法选择适用探头。
4 试块可以采用试件本身或带有人工切槽试件作为对比试块，小角度纵波检测也可以采用标准规定的LS-1试块进行检测灵敏度的调节。
5 检测前准备5.1检测前应查阅被检螺栓的相关资料，主要包括：螺栓的名称、规格、材质、结构型式、大修时螺栓的检测资料；5.2螺栓应标有永久性编号标识；5.3确定螺栓的检测区域：检测区域应覆盖全体积，并应注意应力集中部位，如接合面附近一至三道螺纹根部；螺栓中心孔内壁高温加热区；马氏体钢及镍基高温合金螺栓光杆内外壁以及非全通孔螺栓中心也的底部等；5.4耦合剂：应有良好的透声性和润湿能力，且对工件无害，易清除，现场一般采用机油。
6 检测方法6.1检测方法的选择：检测主要采用小角度纵波法、纵波直探头法和横波法三种，方法选择如下6.1.1螺栓两端面均为平面，或一端为平面，另一端具有不小于5mm宽度的平面可采用小角度纵波斜探头法或直探头法；6.1.2螺栓端面无法放置小角度纵波斜探头或纵波直探头时应采用横波法；6.1.3当用一种检测方法无法作出正确判定时，应用其它方法进行验证。
6.2小角度纵波法6.2.1适用范围规定如下6.2.1.1低合金钢螺栓：适用于无中心孔刚性螺栓本侧与对侧；无中心孔柔性螺栓本侧；长度符合表1规定的无中心孔柔性螺栓的对侧和有中心孔柔性螺栓的本侧检测。
表1 小角度纵波斜探头适用范围6.2.1.2马氏体钢及镍基高温合金螺栓：适用范围同上，会是对侧检测长度不大于250mm。
6.2.1.3有中心孔柔性螺栓：本侧中心孔内壁缺陷检测。
6.2.2探头选择6.2.2.1低合金钢螺栓的检测：探头折射角一般取6°~8.5°频率为5MHz探头晶片尺寸根据螺栓规格选择，见表26.2.2.2马氏体钢及镍基高温合金螺栓的检测：探头折射角一般取6°~12°频率为2.5MHz探头晶片尺寸根据螺栓规格选择，见表2表2 小角度纵波斜探头晶片尺寸的选择可用LS-1试块，按深度定位法调整，扫描时基线比例应根据螺栓长度确定。
超声波螺栓检测
宝钢化工公司K2201反应塔螺栓的超声波检测宝钢化工公司K2201反应塔为煤炼焦的副产品反应容器，其工作状态为高温高压，III 类容器，在法定检验过程中，按《压力容器定期检验规则》规定，对高压螺栓应逐个清洗检查，必要时进行无损检测，重点检查螺纹及过渡部位有无环向裂纹；连接反应塔人孔紧固件为高压双头螺栓，其在高温、高压的环境下工作，由于操作压力的波动、温度降低或升高、开停车时的升压与卸压及组装时所加应力的不平衡使个别螺栓受力过大，这些都是使高压螺栓产生疲劳裂纹直至断裂的主要原因，所以螺栓齿根部是产生疲劳裂纹最危险的部位，为确保容器的安全运行，应进行无损检测。
一．重点检测部位双头螺栓规格为M39×3×200，如图1所示，材质为30CrMoA低合金钢，当螺栓与螺母拧紧后，a区为受力最大部位，大部分螺栓疲劳断裂都发生在这一区域，其余多发生在丝扣与丝杆的过渡区域(b区)，对于在用高压双头螺栓来讲，重点检测部位应包括a区、b区及a，b区之间受力较大的丝扣部分。
图1二．检测方法的选择高压双头螺栓在制造过程中一般采用磁粉、渗透及超声波法进行检测，采用标准ＪＢ／Ｔ４７３０－２００５，而在役设备上的双头螺栓很难将表面处理干净，且有很多螺帽都锈住了，根本无法卸掉，所以磁粉和渗透检测很难实施，只能使用超声波检测，按ＪＢ／Ｔ４７３０－２００５标准中７.２条：在用承压设备用原材料、零部件的超声检测，一般采用纵波小K值直探头法及横波斜探头法，探头移动位置如图1、2。
图21．纵波直探头法将探头放在图2中部位1，利用纵波扩散角声束来探测，所以检测灵敏度相对较低，有时还有变型波的干扰，需仔细辨别,见图3。
纵波检测所以如果能使主声束直接射到齿根裂纹处则会得到更好的效果。
因此，应使主声束折射一定的角度，而且由于这个角度不大，可在直探头上加一个楔块完成，这种探头就是小角度纵波探头。
如图4所示，为使主声束反射达到最佳条件，应使∠1=∠2，目前设备上使用的螺栓齿根角度公制为60°，这样声束进入螺栓端面折射角应为15°左右。
螺栓探伤标准
螺栓探伤是为了确保螺栓在使用过程中不会因为缺陷而导致失效，从而保证结构的完整性和安全性。
探伤标准是指在进行螺栓探伤时，所遵循的技术规范和准则。
这些标准通常由相关的行业协会、标准化组织或政府部门制定。
在中国，螺栓探伤标准可能包括以下几个方面：1. 探伤方法- **超声波探伤**（UT）：使用超声波检测螺栓内部缺陷，如裂纹、夹杂物等。
- **射线探伤**（RT）：使用X射线或γ射线检测螺栓内部缺陷。
- **磁粉探伤**（MT）：使用磁粉检测螺栓表面的缺陷。
- **渗透探伤**（PT）：使用渗透剂检测螺栓表面的缺陷。
2. 探伤设备-探伤设备应符合相关标准，如ISO 9001等，确保设备的准确性和稳定性。
3. 探伤程序-探伤前应进行必要的准备工作，如清洁、标识等。
-探伤过程中应严格按照操作规程进行，确保探伤的准确性和安全性。
-探伤后应进行记录和分析，对发现的缺陷进行评估和处理。
4. 缺陷评估-根据探伤结果，对螺栓的缺陷进行分类和评估，确定是否需要修复或更换。
-对于无法修复的缺陷，应按照相关标准进行报废处理。
5. 记录与报告-探伤过程中应详细记录探伤数据、发现的缺陷等信息。
-探伤后应出具探伤报告，包括探伤结果、缺陷评估、处理建议等。
6. 质量控制-探伤过程应实施严格的质量控制，确保探伤结果的准确性和可靠性。
-定期对探伤设备进行校准和维护，保证设备的性能。
7. 安全防护-在探伤过程中，应遵守相关的安全规定，如辐射防护、电磁防护等，确保人员安全。
8. 培训与资质-探伤人员应接受专业培训，并持有相应的资质证书，才能进行探伤工作。
9. 标准更新-随着技术的发展，探伤标准会定期更新，以适应新的探伤技术和方法。
在中国，螺栓探伤标准的制定和实施，通常参考国际标准（如ISO、ASTM等）并结合国内实际情况进行。
使用时应遵循最新版本的标准，并注意标准的具体要求和实施细节。
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螺栓超声探伤新工艺应用1 引言进入80年代以来，我国单机容量300MW气轮机组越来越多，机组的安全性、可靠性、稳定性就显得越来越重要。
为了保证大机组高温螺栓的安全运行，把好机组检修中的高温螺栓监督质量的检验关，电力系统多年来一致采用传统方法检测大机组高温螺栓，工艺上存在很大的弊病和不足，其主要原因是螺栓结构型式杂乱，难以采用简单的分类方法规范化，对螺栓探伤的认识和重视不够，认为螺栓探伤很简单，不重视基础试验，国内螺栓探伤也没有导则可依。
90年代以来国内对螺栓超声检测技术做了许多研究工作，取得了一些成果，但均未达到工程应用的程度。
到90年代末，国内有关单位进行了螺栓超声检测的研究，研究工作系统、完整，能在工程检测中广泛采用。
此次在大坝电厂#2机组大修中首次采用螺栓探伤的新技术，目的就是使此项技术能够达到工程检测应用的要求，以解决长期困扰传统螺栓探伤工艺的难题。
2 探伤仪和探头2.1 探伤仪采用A型脉冲反射式汉威数字WHS500型超声波探伤仪。
如图1所示图1所示汉威数字WHS500型超声波探伤仪2.1.2 仪器和探头的组合灵敏度，在所探螺栓最大声程处，有效灵敏度余量; 纵波斜探头≥10db;横波斜探头≥10db.2.2探头2.2.1本方法采用小角度纵波斜探头与横波斜探头.两种探头均按照大坝电厂#2机组螺栓规格按照设计要求在生产厂家制造，选用钛酸铅(PT)做晶片材料如图2所示。
2.2.2本方法使用小角度纵波斜探头与横波斜探头其声束水平偏离角的要求: 将探头置于标准试块上探测棱边，反射波最大时，探头中心与被测棱边的夹角应在90±2°范围内，且主声束在垂直方向,不应有明显的双峰或多峰。
图2所示特制的小角度纵波斜探头与横波斜探头3 试块3.1试块的形状和尺寸见图3和图4，图3为螺栓探伤的专用试块（LS-1），图4为螺栓探伤的便携式专用试块（LS-2）。
图3为螺栓探伤的专用试块（LS-1）图4为螺栓探伤的便携式专用试块（LS-2）图5为螺栓探伤特制的βL=8.5°纵波斜探头3.2 LS-1螺栓探伤的专用试块，主要用于探伤仪及探头性能的测定，并根据螺栓规格在试块上调整扫描速度和校准探伤的灵敏度。
3.3 LS-2螺栓探伤便携式专用试块，主要用于现场测定探头参数，调整扫描速度和校准探伤的灵敏度，或进行灵敏度跟踪。
4 探伤前的准备4.1探伤前必须了解被探螺栓的名称、规格、材质及螺栓的结构型试见下表1及图5螺栓的名称、规格.图5 螺栓的名称、规格4.2探伤前应清除被探螺栓在探头移动范围内的锈蚀、氧化物。
耦合剂应具有良好的湿润能力和透声性能。
4.3探头的选择：纵波斜探头：按照设计要求 f=5MHz，晶片尺寸 7×12mm, 9×12mm, 13×13mm, 折射角βL=8.5°在制造厂家定做。
其中晶片尺寸 7×12mm, 适用于≤M56的螺栓晶片尺寸 9×12mm, 适用于M56-M64的螺栓晶片尺寸 13×13mm, 适用于≥M76的螺栓横波斜探头：f=5MHz，晶片尺寸 8×12mm, K=1.5-2.0。
纵波斜探头适用于：无中心孔钢性螺栓，无中心孔柔性螺栓本侧。
横波斜探头适用于：M56以上的柔性有中心孔螺栓对侧探伤.图6 纵波斜探头探伤螺栓波形图表1大坝电厂#2机组汽轮机高压螺栓名称螺栓规格螺栓材质数量螺栓形式高压外缸. M110×4×1470 20Cr1Mo1VTiNbB 32 有中心孔柔性螺栓M110×4×1270 20Cr1Mo1VTiNbB 12 有中心孔柔性螺栓M130×4×730 20Cr1Mo1VTiNbB-5 14 有中心孔柔性螺栓高压内缸M110×4×590 20Cr1Mo1VTiNbB-5 4 有中心孔柔性螺栓中压外缸. M85×4×765 25Cr2MoV A-5 30 有中心孔柔性螺栓中压内缸. M85×4×475 20Cr1Mo1VTiNbB-5 16 有中心孔柔性螺栓M64×4×430 20Cr1Mo1VTiNbB-5 2 有中心孔柔性螺栓M64×4×570 20Cr1Mo1VTiNbB-5 2 有中心孔柔性螺栓高压主汽门.M76×4×495 25Cr2Mo1V 32 有中心孔柔性螺栓高压调速汽门.M42×4×172 20CrMoVTiNbB 80 无中心孔刚性螺栓高压导汽管.M64×4×480 20Cr2Mo1V 32 有中心孔柔性螺栓高导栽丝M56×4×320 20Cr2Mo1V 32 有中心孔柔性螺栓中压联合汽门栽丝M56×4×270 20Cr1Mo1VTiNbB-5 72 有中心孔柔性螺栓中导阀兰. M42×4×240 20Cr2Mo1V 32 无中心孔刚性螺栓中压导汽管栽丝M56×4×340 #45 32 有中心孔柔性螺栓中压汽缸. M72×4×350 #45 12 有中心孔柔性螺栓M64×4×285 #45 18 有中心孔柔性螺栓M64×4×410 #45 18 有中心孔柔性螺栓5 探伤工艺5.1探头参数的测定5.1.1探头前沿长度的测定探头置于LS-1试块上R50和R100圆心位置Ⅰ,见图3,探头前后移动,当试块上R50和R100圆弧反射波达到最强点时,则圆弧上圆心对应的探头位置即为探头的入射点,此时所测量的前沿L.即为探头的前沿长度.5.1.2探头折射角的测定5.1.2.1利用LS-1试块上深度为40mm的ф1孔测定探头折射角βL。
5.1.2.2 以试块上深度为40mm的ф1孔测定探头折射角βLs其方法如下：将探头置于LS-1试块上位置Ⅱ、Ⅲ见图3, 仔细移动探头前后，使深度为40mm的ф1孔测定反射波达到最强点时,测量的前沿至试块端面的距离L.折射角βLs按照下式计算；βL=tg-1k= tg-1(L+L-80)/40 K=(L+L-80)/405.2扫描速度的调节利用LS-1试块上深度为40mm和80mm 的两个ф1孔，按深度进行扫描速度的调节，扫描比例可根据螺栓规格和探伤需要来选择1：1、1：2、1；4等。
调节方法：先将探头置于深度为40mm的ф1孔，使其反射波达到最强点时，用水平测定探头折射角βL...5.3探伤灵敏度的确定螺栓规格螺栓型式探伤位置探伤灵敏度缺陷检出能力(mm)判伤界限裂纹比丝扣波强(dB)≥M42无中心孔钢性螺栓对侧ф1 –6dB 1.0 ф1-6dB ≥6≥M42无中心孔柔性螺栓本侧对侧ф1-6dBф1-14dB1.0ф1-6dBф1-6dB≥6≥M56 有中心孔柔性螺栓本侧ф1-6dB 1.0 ф1-6dB ≥6图7 横波探伤图8 横波探伤螺纹丝扣波形5.3.2横波探伤灵敏度采用横波探伤一般以探伤部位的丝扣来调整探伤灵敏度,可将最强丝扣波调到6格高。
当螺栓出现裂纹时，其后面紧邻的第一个丝扣波将裂纹遮挡，裂纹较大时，第二、第三的丝扣波也将被裂纹遮挡，根据裂纹波与裂纹后第一个丝扣波的信号比≥6dB来判断，该方法能发现≥1 mm的裂纹。
5.4探头位置及探头移动范围两端平面无中心孔钢性螺栓采用纵波斜入射探头扫查对称侧裂纹。
无中心孔柔性螺栓，采用纵波斜入射探头由平头侧可一次扫查对称侧与本侧裂纹。
否则采用横波斜入射探头扫查对称侧。
扫查时，探头移动速度不大于15mm/s,横波斜入射探头沿螺栓光杆外圆周移动时，探头始终与螺栓轴向平行。
6传统检测方法与新工艺方法比较6.1传统检测方法纵波直探头扫描：一般采用5P,ф20,ф14,ф10参照螺栓底波或人工槽、齿波进行探伤灵敏度调整。
6.1.1较小螺栓端面能放置较大直径的探头，使晶片外露，声速指向性变坏，一定程度上限制了纵波探伤的检测范围，使M48-M56有中心孔螺栓无法自端面检查。
6.1.2.纵波接受的来自螺栓内壁及外侧齿根，使裂纹波声程基本相同，从波形上无法区分裂纹的位置。
6.1.3.波束发散，杂波及变形波充斥屏面，对较小裂纹而言，信噪比低，分辨能力差。
6.1.4无法测定裂纹指示长度。
6.1.5.实测模拟裂纹声压比小角度纵波斜入射探头灵敏度低4-6dB.6.2横波探头扫查把发现裂纹讯号作为唯一的判伤依据,实际上不能发现较小裂纹反射波。
判伤仅能定性判断裂纹有无，基本上无法定量。
6.3新工艺方法纵波斜探头扫查:采用5P，晶片尺寸：7×12，9×12,13×13,βL=8.5°6.3.1对探头搁置面积要求比纵波探头低，≥M32以上所有螺栓均可由端面检查.6.3.2小角度纵波具有方向性，能根据方向直接定出裂纹的位置。
6.3.3能迅速地测定裂纹的指示长度。
.波束集中，指向性好。
发现较小裂纹的能力强，信噪比高，分辨率较好,比纵波探头信噪声比高4-6db6.3.4横波探头扫查：以螺栓齿波为调整依据，当发现可疑讯号时，根据可疑讯号对后齿波的遮拦程度以及指示长度值，判断是否为裂纹以及裂纹的深度。
7工程检测实践应用2001年6月，应用此项技术对大坝电厂#2机组大修中汽轮机组近368个规格不同的螺栓进行了超声波检验。
发现中压内缸有1根M85×4×475.有裂纹信号；高压调速门有4根M85×4×475.有裂纹信号；高压主汽门有10根M76×4×495有裂纹信号；后经表面着色探伤本次检验实际记录如表3所示。
选取其中有缺陷记录的螺栓如图7所示。
表3 本次检验螺栓实际统计记录图9有缺陷记录的螺栓8结论8.1应用特制的纵波斜探头，配接HS-500型数字探伤仪器有较高的信噪比，能较好地减弱晶间散射回波的影响，消除“形似”信号的干扰，用于螺栓的检验，可获得良好的对缺陷检出能力。
8.2选用钛酸铅(PT)做晶片材料，均能获得较高的灵敏度和信噪比。
8.3用β=8.5°纵波斜探头对螺栓探伤检验是最为适宜的，为保证声速扫查到整个检测截面和照顾到缺陷的方向性。
8.4采用了特制的小角度纵波斜探头和横波探头，实施了小角度纵波探伤方法配合横波探伤综合检测新工艺，解决了现场传统螺栓超声探伤工艺存在的弊端。
在机组大修中进行了应用，取得了良好的检测效果。
作者简历方建文，1966.10.21生，1987.7毕业西安电力学校热能动力专业。
1998.6毕业于华北电力大学热能动力专业(函授)，大专学历，工程师。