核电厂BOSS头焊缝相控阵超声检测技术

BOSS头焊缝(管座角焊缝)广泛应用于核电厂管道系统中,在现场排查中常会发现大量缺陷。对其的检测方法中,目前采用的射线和渗透检测方法均存在一定的局限性。结合核电厂典型的BOSS头焊缝结构形式和成型工艺,开发了针对性的相控阵检测工艺。在人工缺陷试块和核电厂现场BOSS头焊缝上进行了检测试验,并与射线检测结果进行了对比。结果表明,所开发的相控阵超声检测工艺能够有效检出核电厂BOSS焊缝内表面缺陷,现场应用的检测结果与射线检测结果有一定区别,但对较大缺陷均能够检出。     

奥氏体不锈钢管道环焊缝的超声相控阵检测

介绍了奥氏体不锈钢管道环焊缝的超声相控阵检测技术方案,阐述了检测过程中相控阵探头的关键参数选择方法,并采用CIVA声学仿真软件对选择探头的声场分布进行模拟,最后通过对奥氏体不锈钢自然缺陷试块进行检测试验,结果表明:手动超声相控阵检测技术能够作为核电站奥氏体不锈钢管道环焊缝常规自动超声检测的有效补充。     

基于CIVA仿真的FPSO船体管道相控阵超声检测

首先采用CIVA仿真软件建立了双相不锈钢各向异性焊缝模型，对声场分布和缺陷响应进行了模拟和计算，然后基于ISO 13588-2019和ISO 22825-2017进行了工艺验证，最后采用CIVA仿真制定的相控阵工艺对现场FPSO船体管道进行了检测和缺陷解剖验证。结果表明，CIVA仿真对于各向异性不锈钢焊缝相控阵检测工艺的制定具有较好的指导作用，DMA探头在各向异性焊缝的相控阵检测中具有较高的信噪比和缺陷检出率。研究为FPSO船体管道相控阵超声检测提供了可行的技术方案。     

奥氏体不锈钢厚壁对接焊缝的超声相控阵CIVA仿真与试验

针对奥氏体不锈钢厚壁对接焊缝管道内部缺陷检测的难点,以及为了优化检测工艺和辅助超声信号分析,采用CIVA仿真软件中的超声模块对80mm厚奥氏体不锈钢试块进行了声场模拟与缺陷检测。根据仿真结果,采用设计的带有双面阵相控阵纵波探头的ISONIC2009超声成像系统对试块进行了检测。结果表明,CIVA仿真结果与实际检测结果吻合度较高,CIVA软件可准确、高效地为奥氏体不锈钢厚壁对接焊缝的相控阵检测提供工艺指导,具有较高的应用价值。     

铁素体钢薄板对接焊缝相控阵超声检测标准分析

为推动相控阵超声检测技术在核电厂铁素体钢薄板对接焊缝上的工程应用，对国、内外适用于铁素体钢薄板对接焊缝相控阵超声检测技术标准的主要内容进行了分析，ISO 13588—2019、DL/T 1718—2017和NB/T47013.15—2021比较适合作为核电厂薄板对接焊缝相控阵超声检测的参考标准，核电厂铁素体钢薄板对接焊缝相控阵超声检测应用可参考NB/T 47013.3—2015检测灵敏度和验收标准要求。该结论可为核电厂铁素体钢薄板对接焊缝相控阵超声检测技术的工程应用提供参考。     

EPR核电站主管道的超声相控阵检测

EPR(European Pressurized Reactor)核电站主管道是连接压水堆核电站主回路系统的重要组成部件,采用锻造奥氏体不锈钢窄间隙焊缝连接而成,奥氏体不锈钢管具有声学各向异性、晶粒粗大以及大壁厚的特点,为了提高主管道环焊缝超声检测的可靠性和检测效率,开展了主管道环焊缝超声相控阵检测技术的研究。使用专业声学仿真软件对相控阵探头产生的声束以及声束在奥氏体钢管内的传播进行了声场的仿真模拟,设置了超声相控阵探头参数和相控阵检测工艺参数,并在带有自然缺陷的模拟体试块上进行了试验。试验结果表明,所开发的相控阵超声检测工艺可有效检出验证试块中的缺陷,且缺陷定量分析结果满足规范要求。     

埋弧焊钢管焊缝相控阵超声自动检测方法探讨

为了解决埋弧焊管焊缝缺陷检测问题，针对埋弧焊管焊缝产生缺陷的特点进行探讨，分析缺陷成因及各类无损检测方法特点，采用相控阵超声自动检测方法，通过计算机仿真软件建立埋弧焊管焊缝截面模型并模拟声束全覆盖检测，设计模拟试块应用虚拟探头排列方式对各种缺陷(纵向、横向及热影响区)进行检测。结果表明：相控阵超声自动检测技术对埋弧焊管焊缝缺陷检测结果稳定可靠，能够有效指导埋弧焊管焊缝相控阵超声自动检测工艺设计，直观显示超声波束在焊缝中的覆盖状态，克服相控阵超声检测参数设置的盲目性，为埋弧管焊缝缺陷相控阵自动检测提供借鉴。     

B型套筒搭接焊缝的相控阵超声检测

通过计算机仿真软件建立B型套筒搭接焊缝截面模型并模拟进行声束全覆盖检测,提出了采用相控阵超声"三角区域分析法"对缺陷进行评判。结果表明,相控阵超声检测技术对B型套筒搭接焊缝缺陷检测的结果稳定可靠,仿真模型可有效地指导B型套筒搭接焊缝相控阵超声检测工艺的设计,能直观地显示超声波束在焊缝中的覆盖状态,克服相控阵超声检测参数设置的盲目性,为特殊结构焊缝的无损检测提供借鉴。     

核电厂薄壁不锈钢管道BOSS头焊缝在线维修技术研究

为解决在运核电厂无法隔离的BOSS头焊缝在线修复问题,设计了在不去除原焊缝缺陷情况下的堆焊修复方案,并采用手工钨极氩弧焊工艺对薄壁不锈钢管道上BOSS头焊缝在排空以及带水带压条件下进行堆焊返修,通过理化性能分析、金相检验以及相控阵超声波检验模拟仿真、试验,评价所开发的修复方案、工艺和堆焊层质量。结果表明:设计的堆焊返修方案可行,可在核电厂20 h的窗口期内完成焊接返修,所开发的焊接工艺,通过控制焊接熔深可避免焊接过程中冷却介质的泄漏并获得组织和力学性能满足要求的焊缝,为电厂薄壁管道在线维修提供了一种新的选项,提升电厂的安全性和经济性。     

核电主管道奥氏体不锈钢焊缝的相控阵超声检测

核电主管道采用离心铸造奥氏体不锈钢制造和焊接,其焊接质量直接关系到核反应堆的安全。目前核电主管道常采用窄间隙焊接技术,易产生侧壁未熔合缺陷,采用传统检测方法难以检出此类缺陷。采取理论分析、数值模拟以及超声相控阵检测、射线检测等多种手段相结合的方式,制定了核工程奥氏体不锈钢焊缝相控阵超声检测工艺,实现了相控阵超声检测方法在核电站主管道焊缝检测中的应用。     

304L不锈钢薄壁小径管焊缝的相控阵超声检测工艺

采用相控阵超声检测技术,通过声学特性分析、模拟仿真、试块设计和验证试验,对304L不锈钢薄壁小径管焊缝的相控阵超声检测进行了研究。试验结果表明,对于未熔合、未焊透、裂纹等面积型缺陷,相控阵超声和射线检测的检出率均为100%。对于体积型缺陷,相控阵超声检测能力和射线检测相当;对于直径0.5 mm以下的小缺陷,受缺陷形貌、性质的影响,其反射波幅存在一定偏差。另外,相控阵超声检测的可达性和自检测效率优于射线检测的,且具有可进行交叉施工,结果数据可复查,数据重复性好,无辐射风险。     

核电站BOSS焊缝缺陷超声全聚焦检测

核电站BOSS焊缝焊接和服役过程中会产生缺陷,需实施无损检测以保障其安全运行。全聚焦方法(Total Focusing Method, TFM)基于全矩阵捕捉(Full Matrix Capture, FMC)数据进行延时叠加处理,实现成像区域的逐点虚拟聚焦,改善了常规相控阵超声检测(Phased Array Ultrasonic Testing, PAUT)中非聚焦区域成像效果。本文以SKETCH14规格不锈钢BOSS焊缝为例开展TFM成像检测试验。在BOSS焊缝肩部和腹部试块中加工了具有不同深度的10个?2横通孔和3个高度3mm内壁槽,结合焊缝几何结构制定TFM成像检测方案。实验结果表明,与PAUT方法相比,采用TFM方法可实现不锈钢BOSS焊缝内部所有缺陷检出,并提升检测信噪比和定位精度,且槽状缺陷的TFM检测效果优于孔状缺陷。     

核电厂管道BOSS焊缝射线检测工艺研究和验证

结合核电厂管道BOSS焊缝坡口形式和尺寸特点,以及核电厂制造和安装阶段BOSS焊缝无损检测方案,分析管道BOSS焊缝主要缺陷类型和焊缝失效的主要原因。以主管道BOSS焊缝为例,针对焊缝结构和尺寸主要特点,研究和验证了BOSS焊缝射线检测透照工艺技术要点、底片灵敏度及其局限性,为核电厂管道BOSS焊缝的射线检测方案的制订和实施提供参考。     

不锈钢焊缝缺陷的超声相控阵扫描图像特征分析

采用超声相控阵检测方法对预制了夹杂和气孔缺陷的奥氏体不锈钢焊缝进行检测,分析了缺陷的相控阵图像与A扫描信号特征。试验采用的是超声相控阵扇型扫查方式,同时用深度定标方法对仪器参数进行了优化,对缺陷的位置及尺寸进行测量并获得了能够判断缺陷类型的图像特征和A信号特征。研究结果表明:超声相控阵方法不但适用于不锈钢焊缝的检测,且具备更大的检测范围及更丰富的检测信息;通过检测图像特征及相关的A信号特征能够对这2类缺陷的位置及类型进行有效评价。     

基于CIVA仿真的核电主蒸汽管道对接焊缝的超声成像复合检测

对某核电厂的VVP(主蒸汽管道系统)对接焊缝进行了PAUT(相控阵超声检测)与TOFD(超声波衍射时差法)仿真检测工艺分析,使用模拟试块对分析后得到的复合检测工艺进行验证,验证结果表明,该复合工艺检测效果良好,给VVP管道对接焊缝的检测提供了一个新的思路。     

对接焊缝相控阵超声检测可靠性的CIVA仿真与试验

对比了相控阵超声和常规超声对接焊缝的检测仿真和试验,分析了对接焊缝相控阵超声检测的可靠性,为承压设备相控阵超声检测标准的制订提供相应参考。仿真与试验得出：相控阵超声检测的缺陷检出率总体上要高于常规超声检测。对于有着严重危害且对声束指向性要求较高的面状缺陷,相控阵超声的检出率要高于常规超声。对于夹渣、未焊透等体积性缺陷,相控阵与常规超声的检出率均非常高。但是对于气孔类回波较小的体积性缺陷,相控阵超声的检出率明显高于常规超声。对于工件厚度较大的焊缝,相控阵超声较常规超声技术可以扫描检测到更厚的焊缝区域。在缺陷测长方面,相控阵超声的测长结果相对于常规超声技术总体偏大,测长精度并无明显优势。     

不锈钢小径管疲劳裂纹类缺陷相控阵超声检测的可靠性验证

采用PA(相控阵超声检测)、DR(数字射线检测)、PT(渗透检测)3种检测方法对15个不锈钢小径管焊缝进行了检测,并对3种检测方法的检测结果进行汇总、对比和分析,将相控阵超声检测工艺进行了进一步的优化。结果表明:相控阵超声方法对不锈钢小径管根部疲劳裂纹缺陷的定位和定量检测是相当可靠的,且具有较高的裂纹检出率。     

小径管座角焊缝内部缺陷的检测方法对比分析

小径管座角焊缝内部缺陷检测是无损检测的难点。根据急冷换热器中的管座角焊缝规格制作了模拟试块,并加工了人工缺陷,分别用相控阵超声检测、常规超声检测和射线检测这三种方法对模拟试块的缺陷尺寸进行评定,以选择恰当的检测方法。结果表明,对缺陷尺寸还原程度最好的是射线检测,其次是相控阵超声检测。但是由于小径管座的结构原因,在制造过程中无法进行射线检测,相控阵超声检测是小径管座角焊缝缺陷检测的最佳选择。     

在役奥氏体不锈钢螺栓的超声相控阵检测

针对在役奥氏体不锈钢螺栓可靠性检测的需要,仿真分析了超声相控阵在奥氏体不锈钢螺栓中的声场分布情况,观察超声相控阵声场在奥氏体不锈钢螺栓中的覆盖范围,并通过设定检测工艺参数,仿真分析比较在役奥氏体不锈钢螺栓在完好状态和有缺陷时的声场回波情况。在奥氏体不锈钢螺栓相控阵声场仿真计算的基础上,讨论分析不同脉冲重复频率对检测结果准确性的影响,并给出如何消除脉冲重复频率产生的幻影回波伪缺陷信号的方法;最后结合仿真计算和脉冲重复频率工艺优化方法,应用超声相控阵方法成功检测出含裂纹缺陷的在役奥氏体不锈钢螺栓,验证了在役奥氏体不锈钢螺栓超声相控阵检测工艺的准确性。     

各向异性焊缝相控阵超声检测楔块角度的优化设计

超声波在各向异性介质中传播时,超声衰减值和声速大小会随声波入射角度的变化而改变,因此针对各向异性焊缝相控阵超声检测的特点,提出了一种通过优化探头楔块角度来获得最佳入射角度的工艺方案。首先,利用电子背散射衍射法评价焊缝的显微结构,基于Silk模型建立了焊缝各向异性模型;其次,运用CIVA仿真软件计算不同楔块角度、不同检测距离对应的反射幅值;最后,对数据进行综合分析,确定最优化的楔块角度以获得最佳的反射信号幅值。运用优化设计方案对奥氏体不锈钢小径管对接焊缝试样进行数值仿真和检测试验,结果表明,通过使用角度优化后的探头楔块的相控阵检测仪,可以很好地实现奥氏体不锈钢的焊缝检测,使缺陷定位更加准确,为奥氏体不锈钢焊缝检测工艺优化提供了可行的技术方案。