2025-08-04 17:35
升高法兰（Raised Face Flange）锻件的超声波检测（UT）需针对其特殊几何结构（如密封凸台、螺栓孔过渡区）和承压要求制定专项检测方案。以下是系统化的检测方法及技术要点：
1. 检测标准依据
通用标准
ASTM A388/A388M（大型锻件UT）
ASME B16.5/B16.47（法兰制造标准中的无损检测要求）
NB/T 47013.3-2015（承压设备超声检测）
行业特殊标准
API 6A（井口装置法兰）
EN 10228-3（欧盟压力容器锻件UT）
2. 检测区域优先级
区域高风险缺陷类型检测重点
密封凸台 近表面裂纹、夹杂 斜探头检测（横波）
颈部过渡区 轴向裂纹、锻造折叠 纵波+横波复合扫查
螺栓孔周边 周向应力裂纹 相控阵扇形扫描（S扫描）
法兰背面 疏松、偏析 直探头径向扫查
3. 检测方法选择
(1) 纵波直探头检测（厚度方向）
探头参数
频率：2.5~5MHz（碳钢用2.5MHz，高合金钢用1~2MHz）
晶片尺寸：Φ20mm（大法兰）或Φ10mm（小法兰密封面）
灵敏度校准
使用CS-2试块，以Φ3mm平底孔为基准（法兰厚度≤100mm时）
厚度＞100mm时，按1.5倍壁厚设置二次底波监控
(2) 横波斜探头检测（密封面及过渡区）
探头参数
角度：45°（K1）检测横向缺陷，60°（K2）检测纵向缺陷
频率：2~2.5MHz（兼顾穿透力和分辨率）
扫查方式
密封面：沿圆周螺旋扫查（步进≤10mm）
过渡区：锯齿形扫查（覆盖R角区域）
(3) 相控阵超声检测（PAUT）
优势：适用于复杂几何区域（如螺栓孔周围）
参数设置
阵元数：64~128（聚焦深度覆盖法兰全厚度）
扇形扫描：角度范围45°~70°，步进0.5°
成像模式
B扫描：显示厚度方向缺陷分布
C扫描：平面视图定位缺陷周向位置
4. 耦合与校准
耦合剂：高温型（如硅脂）用于预热工件，常规用水基凝胶
曲面补偿：
密封凸台区域使用弧形楔块（曲率半径匹配±10%）
软件自动补偿（PAUT设备）
试块选择：
纵波：IIW2型（厚试块）或自制仿形试块
横波：CSK-IA（校准K值）
5. 缺陷评定与验收
缺陷定量
当量法：对比试块平底孔回波幅度（如Φ2mm当量）
测长法：6dB降落法（裂纹类缺陷）
验收标准（以ASME B16.34为例）
缺陷类型允许极限
单个缺陷 ≤Φ4mm当量（非密封区）
密集缺陷 间距＜20mm且总长＞25mm拒收
线性缺陷（裂纹） 任何尺寸均拒收
6. 特殊问题处理
粗晶材料（如F91马氏体钢）
改用低频探头（1MHz）并增加滤波
采用TOFD（衍射时差法）辅助检测
密封面堆焊层检测
双晶探头检测熔合区（频率4MHz，焦距5~10mm）
对比试块需含人工堆焊层缺陷
7. 报告与记录
必备内容
检测工艺卡（探头参数、灵敏度、扫查覆盖率）
缺陷分布图（标注与螺栓孔的相对位置）
耦合剂类型及环境温度
数据存档
原始A扫描波形（含时基标记）
PAUT的B/C扫描图像（分辨率≥300dpi）
8. 案例参考
某石化加氢法兰锻件（材料F22，DN500）检测
方法：纵波（2.5MHz）+ PAUT（64阵元）
发现缺陷：密封面下2mm处Φ3.2mm夹杂
判定：按ASME B16.5允许修复（磨削后复检合格）
通过定制化的UT方案，可有效控制升高法兰的制造质量风险。对于核电、超临界工况用法兰，建议增加X射线数字成像（DR）对UT结果进行复核。
