[发明专利]管板堵头焊缝熔深均匀性与裂纹的非破坏测试方法及装置

说明书

本发明公开了一种管板堵头焊缝熔深均匀性与裂纹的非破坏测试方法及装置，该方法为：清理管板焊接堵头样品表面；测量堵头样品表面的中心并作标记，将直径介于堵头直径1/8‑1/2的加热体贴合堵头表面中心区域进行加热，并覆盖加热区域；加热后，测试堵头样品表面的温度场，若焊缝内部及焊缝外侧出现温度低于相同直径区域温度一定值，则判断该区域为焊缝熔深较浅或焊缝存在裂纹；本发明还公开了实现该方法的测试装置；该方法不破坏焊接结构的前提下，基于缺陷对堵头中心处向径向传导热流的阻碍引起缺陷两侧明显温度差异的原理，对焊缝熔深均匀性与焊缝裂纹缺陷进行无损检测，可为新品与在役管板焊接堵头的质量评价提供新的有效方法。

技术领域

本发明属于材料工程技术领域，具体涉及一种管板堵头焊缝熔深均匀性与裂纹的非破坏测试方法及装置。

背景技术

焊接方法制造的管板形式换热器在发电、石油化工、制药等领域广泛使用，。其中换热管与管板的连接方式有胀接、焊接与胀焊复合等多种形式，蒸汽发生器是火电与核电技术的核心装备之一，是焊接管板换热器的典型应用代表，其中管板管子与管板焊接接头的质量对电厂的安全生产具有重要意义。

管子与管板焊接接头是火电与核电蒸汽发生器的薄弱环节，长期的高温蒸汽腐蚀、机械振动、外来磨粒磨损会导致管子发生破损，最终导致换热介质之间混合，换热效率下降，对于核电蒸汽发生器，还存在放射物质泄露的巨大风险。因此，一旦管子失效，通常会对破损管子的入口及出口进行封堵，以达到短接失效管子的目的。封堵的方式主要有机械胀接堵管、焊接堵管与胀接与焊接复合堵管等多种方式，其中焊接堵管是新近发展的高可靠性堵管方式。然而相应的检测技术相对缺乏，是影响其广泛应用和在役后质量跟踪的瓶颈问题。焊后及在役堵头质量检测需要在现场完场，焊缝余高、外观等特征可通过现有方法进行检测，然而对于焊缝熔深、焊缝内部裂纹等缺陷，由于场地空间限制与管板位置限制，目前常用的射线检测、涡流检测等手段均无法实施。目前采用的方法通常是在焊接工艺的优化和固化阶段，采用破坏性检测手段，对上述缺陷进行检测评价，最终获得优化的工艺参数。但存在检测不使用，使用不检测的问题，使使用的堵头存在含有缺陷的风险。因此，亟待开发适用于管板焊接堵头焊缝熔深均匀性/一致性与焊缝裂纹的无损测试方法。

发明内容

针对目前尚无有效检测和评价管板焊接堵头焊缝熔深均匀性与焊缝裂纹缺陷的无损检测方法的瓶颈问题，本发明的目的在于提供一种管板堵头焊缝熔深均匀性与裂纹的非破坏测试方法及装置，该方法可通过不破坏焊接结构的前提下，基于缺陷对堵头中心处向径向传导热流的阻碍引起缺陷两侧明显温度差异的原理，对焊缝熔深均匀性与焊缝裂纹缺陷进行无损检测，可为新品与在役管板焊接堵头的质量评价提供新的有效方法。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种管板堵头焊缝熔深均匀性与裂纹的非破坏测试方法，包括以下步骤：

1)对管板焊接堵头样品的表面进行清理去除表面的氧化产物与油污附着物，防止其对堵头表面温度场演变和测量带来的影响；

2)测量获取堵头样品表面的中心并作标记，将直径介于堵头直径1/8-1/2的加热体与堵头表面中心区域进行紧密接触并固定，对堵头样品表面中心区域进行加热，并采用陶瓷保温纤维对表面进行覆盖；

3)加热预设时间后，取出陶瓷保温纤维，对堵头样品表面的温度场进行测试，若焊缝内部及焊缝外侧出现温度低于相同直径区域温度一定值，则判断该区域为焊缝熔深较浅或焊缝存在裂纹；

利用焊缝熔深较浅处及裂纹缺陷会减少或局部阻断自堵头中心沿直径方向向外的热传导路径，换热只能以更为低效的热辐射进行，从而导致熔深较浅或裂纹缺陷处靠近热源中心侧的温度高于同半径其他区域，熔深较浅或裂纹缺陷处远离热源中心侧的温度低于同半径其他区域的特点对焊缝熔深均匀性和裂纹缺陷进行半定量检测。

优选地，步骤2)中的加热体对堵头表面中心区域的加热为电加热棒热传导加热、或是激光、氙灯形式的辐照加热。