基于全聚焦成像技术的焊缝近表面平面类缺陷检测

全聚焦成像技术（TFM，total focusing method）利用虚拟聚焦算法，将采集到的每一组收发信号聚焦于成像区域的每一单元格上（虚拟聚焦点）并最终成像. Half-Skip TFM（HSTFM）是在全聚焦成像技术（TFM）的基础上发展起来的一种超声相控阵后处理成像技术. 文中分别采用TFM，HSTFM这两种算法对位于焊缝试件近下表面的典型平面类缺陷（垂直于试件表面扩展）进行了成像检测. 结果表明，TFM的成像仅观察到平面类缺陷上尖端的存在；而在HSTFM的成像中，平面类缺陷成像完整且清晰可见. 同时，试验中根据HSTFM的成像结果，测量出了缺陷的尺寸与定位信息，并具有较小的测量误差.     

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。     

测定碳钢表面裂纹深度的一种涡流检测技术

由于热疲劳,在压力容器管嘴和环缝中会产生开裂.核设施中的管焊缝、支撑件焊缝以及反应堆池内的平板焊缝会由于裂纹而失效.高周疲劳也会使汽轮机转子中心孔表面产生开裂.磁粉和其它的表面无损检测方法常用来检测表面开口的裂纹,但不能用来确定裂纹深度.裂纹深度可用各种无损检测方法来测定,如超声衍射声程时间法(TOFD)、电压降法和涡流法.TOFD法难于在管嘴焊缝上进行测定,它最适用于评定>5mm的深裂纹.电压降法需要通过其它技术测出裂纹,对裂纹深度的估计精度则在很大程度上取决于裂纹阻档电流的能力.传统的涡流方法较易操作,但测定裂纹深度通常只能测<2mm的浅裂纹.     

基于相控阵全矩阵采集的全聚焦技术应用研究

相控阵全聚焦(TFM)技术实质上是基于相控阵全矩阵采集(FMC)的图像后处理全息重构技术。介绍了相控阵一维线阵探头的TFM技术原理。给出了TFM技术的纵、横波成像检测算法模型以及算法计算公式。编写了TFM算法的VC程序,设计了TFM技术纵波检测ASTM推荐B型相控阵试块通孔,横波检测对接平板焊缝未熔合缺陷的实例。实验结果表明,基于正确的检测算法模型,TFM技术能够极大地提升缺陷检测的图像重构效果,真实地还原缺陷本身的物理特征。     

带有涂层的钢结构焊缝的ACFM检测

带有涂层的钢结构焊缝的无损检测是在役检测钢结构物的迫切需求技术,也是困扰业界的难题。利用ACFM技术能够检测金属裂纹缺陷尺寸,尤其适用于检测带涂层的焊接构件,并且操作简单方便。采用ACFM设备检测了对接和T型接头试块的表面裂纹,给出了检测图谱,并测量出裂纹的长度和深度尺寸。试验结果表明,裂纹的检出率达100%,缺陷长度相对误差≤12%,缺陷深度相对误差≤25%。这验证了ACFM法在带涂层的钢结构焊缝表面裂纹定位和定量上具有一定的可靠性,其为ACFM应用于工程现场检验提供了有效的参考。     

带有涂层的钢结构焊缝的AOFM检测

带有涂层的钢结构焊缝的无损检测是在役检测钢结构物的迫切需求技术,也是困扰业界的难题。利用ACFM技术能够检测金属裂纹缺陷尺寸,尤其适用于检测带涂层的焊接构件,并且操作简单方便。采用ACFM设备检测了对接和T型接头试块的表面裂纹,给出了检测图谱,并测量出裂纹的长度和深度尺寸。试验结果表明,裂纹的检出率达100％,缺陷长度相对误差≤12％,缺陷深度相对误差≤25％。这验证了ACFM法在带涂层的钢结构焊缝表面裂纹定位和定量上具有一定的可靠性,其为ACFM应用于工程现场检验提供了有效的参考。     

全聚焦法焊缝检测灵敏度特性

全聚焦法(TFM)是用后处理算法增强的超声技术。基于全矩阵捕获(FMC)采集数据,由TFM生成的图像几乎聚焦在每个像素上,因而能提高缺陷检出率,改善缺陷定量和表征技术。本文评析焊缝检测中某些方向性面型缺陷引起的信号波幅变化,并对此与其他技术——超声相控阵检测(PAUT)、射线检测(RT)和金相检测结果作了比较。强调声传播模式适当选定对方向性面型缺陷TFM成像质量的重要性。最后还研讨了影响全聚焦法检测灵敏度特性的其他若干要素。     

焊缝电磁涡流检测技术

简要回顾比较了检测铁磁性焊缝的几种无损检测方法，重点介绍焊缝表面涡流检测技术的原理、方法及应用场合，以及新近开发的电流扰动涡流传感器技术。该技术最显著的优点是能在不除漆的情况下进行可靠的焊缝检测及焊缝裂纹深度测量。     

基于TOFD和AE技术的高压多层包扎储罐的结构完整性评价与安全评估

在对三台超期服役的高压多层包扎储罐检测中,在外壁纵向对接焊缝处共发现21条扩展性裂纹,打磨修补后采用TOFD技术对外表面焊缝进行了局部检测,同时采用声发射检测技术进行了整体的结构完整性评价,得出该三台容器可继续使用的结论。结果表明,采用TOFD局部检测技术与AE整体评价技术对容器(特别是超期服役的容器)进行结构完整性评价与安全评估,是一种安全可行的方法。     

不锈钢管道对接焊缝焊接热裂纹超声波检测技术

由于安装制造工艺的原因,核电站辅助系统奥氏体不锈钢对接焊缝极易产生焊接热裂纹,此类热裂纹具有长度短、高度小、多集中于焊缝表面和近表面区域等特征,同时又由于奥氏体材料自身的影响,依据标准采用的体积性检测方法不能获得较好的检测效果。笔者针对特定对象,介绍了核辅助系统奥氏体不锈钢对接焊缝焊接热裂纹超声波检测技术及验证结果,为此类焊接热裂纹检测技术提供了参考。     

基于三维数值模拟的焊缝缺陷漏磁场分析

漏磁检测技术对钢板对接焊缝检测鲜有应用,根据铁磁性焊缝的特点,针对焊接结构中较敏感的裂纹缺陷,探讨应用漏磁法检测钢板对接焊缝裂纹缺陷。采用有限元数值模拟方法(FEM),建立了焊缝三维FEM模型;对比分析焊缝不同区域存在裂纹时漏磁场分布规律;建立不同焊缝余高包含相同尺寸裂纹的三维FEM模型,分析由于焊缝余高的存在对裂纹检出率的影响;研究在焊缝余高3 mm结构条件下,漏磁场磁感应强度分量峰值随裂纹深度的变化规律,得到漏磁场相关对比分析曲线。仿真结果表明:漏磁法适用于钢板对接焊缝缺陷的检测研究;焊缝余高越小,可获得更高的缺陷检出率;漏磁场磁感应强度分量峰值均随裂纹深度的增加呈递增趋势。     

焊接裂纹磁场模拟及磁光成像检测

研究交变磁场下的焊缝裂纹磁化规律,针对碳钢（Q235）焊缝裂纹,进行交变电磁场励磁下焊缝磁光成像无损检测的仿真和试验. 基于交变励磁下焊缝励磁规律的仿真模型,研究裂纹间隙分别为0.03,0.05,0.07和0.1 mm的焊缝表面磁通密度（磁感应强度）模曲线分布差异. 钢板对接间隙分别限定为0.03,0.05,0.07和0.1 mm后,通过激光焊接钢板两端来模拟仿真试验中的裂纹. 进行磁光成像无损检测试验,并将试验结果与仿真结果进行对比. 结果表明,在仿真试验与工艺试验中,焊接裂纹感应磁场的变化规律基本相同,磁感应强度不会因采样起始点不同出现较大的差异.     

基于超声相控阵的耐候钢接头疲劳裂纹动态监测

借助超声相控阵技术对耐候钢对接接头开展疲劳失效过程动态监测. 基于超声波探头的信号特征,研究其扇形扫描反射过程,建立实时扫查方案, 并对10 mm厚的耐候钢对接接头实施实时监测.结果表明,当疲劳寿命为5 × 104次时,相控阵检测到多个裂纹从对接接头焊趾部位萌生,并沿着板厚扩展,当疲劳寿命超过3.5 × 105次时,裂纹开始快速扩展. 与疲劳试验断口对比发现,基于相控阵检测得到的裂纹尺寸与试验结果基本一致,验证了相控阵裂纹动态检测的准确性. 根据裂纹深度a、裂纹长度2c与循环次数N关系,明确了裂纹动态演化行为,并获得中厚板耐候钢对接接头表面裂纹的扩展演化规律.     

电站锅炉小径管焊缝射线探伤检出范围及灵敏度问题探讨

讨论了小径管对接焊缝射线探伤双壁双壁双影椭圆成像透照技术特点，提出电站锅炉厚壁小径管和高合金耐热钢小径管及其异种钢对接焊缝，其椭圆开口尺寸应按下限（3－5mm)严格控制，并应辅以其他方法（超声波和表面探伤）以防裂纹和根部缺陷漏检，指出用专用丝像质计可有效和合理地评价小径管对接焊缝缝射线探伤双壁双影一次成像底片的检出范围和灵敏度。     

焊缝横向裂纹声波衍射信号特征与采集方法

针对厚壁环焊缝或复杂结构焊缝中可能出现的横向裂纹,提出了超声波衍射时差法(TOFD)的一种改进检测方案,并通过声场模拟确定了试验参数。试验时将两探头布置在焊缝上方,通过水耦合,沿焊缝方向进行扫查,并对获得的扫描图像进行了分析和计算。结果表明,该试验方法能够有效地对焊缝表面及内部的横向裂纹进行定量和定位,最浅能够检测到焊缝下2 mm深的缺陷,相对误差基本可以控制在10%以内,是一种可靠的焊缝横向裂纹检测方法,弥补了TOFD法在检测横向裂纹上的不足。     

梳形密封板焊缝相控阵全聚焦成像检测技术应用

对穿顶棚管梳形密封板焊接热影响区及母材产生的疲劳裂纹,采用传统的相控阵检测方法受焊缝结构形式和裂纹延展方向的双重制约,容易漏检及误判。全聚焦成像TFM检测方法是采用相控阵的矩阵信号,数据采集量大,可进行加和处理,提高信号幅值和信噪比高。同时,矩阵信号的采集位置可根据实际结构设置和调整,便于屏蔽干扰信号。该方法对穿顶棚管梳形密封板焊缝的检测具有突出的效果,提高了缺陷检出和识别能力。     

带不锈钢堆焊层的主管道焊缝全聚焦超声检测

针对带不锈钢堆焊层的主管道焊缝在进行超声检测时,存在结构噪声干扰严重的问题,开展了全聚焦(TFM)超声成像试验研究。以堆焊层内部深度为65 mm,直径为2 mm的侧钻孔为例,当所用阵元数从16增加到64时,其TFM图像信噪比提高了5.3 dB,阵列性能指数降低了35%。在此基础上,进一步引入相位相干成像(PCI)法,对TFM图像进行加权处理。与原始TFM图像相比,PCI法能有效改善图像的信噪比和分辨力。对于64阵元得到的图像,信噪比提高了13.19 dB,阵列性能指数降低了约65%。     

基于解析算法与J积分法的耐候钢接头疲劳裂纹扩展分析

为准确描述焊接接头疲劳裂纹在扩展中的动态过程,借助多阵元超声相控阵设备对12 mm厚耐候钢对接接头的表面裂纹扩展动态进行实时监测,得到半椭圆形裂纹深度、长度与寿命的演化关系.借助Abaqus建立有限元分析模型,将裂纹几何变化历程输入,计算裂纹尖端7个方向的能量释放率,获得裂纹尖端应力强度因子幅值.将裂纹尖端(θ = 90o)的K值与BS7910标准中推荐解析公式对比分析,其结果吻合性好.在此基础上,分别采用简化公式与两阶段扩展模型计算试样的疲劳寿命. 结果表明,两阶段裂纹扩展模型能准确地预测对接接头裂纹的疲劳寿命,且与试验结果高度吻合.     

钢轨疲劳斜裂纹垂向磁化检测仿真

在分析典型滚动接触疲劳裂纹扩展特征,介绍垂向磁化检测原理及巡检方法的基础上,提出了一种采用垂向磁化场对钢轨疲劳斜裂纹进行电磁检测的方法。通过建立有限元模型,仿真分析了表面斜裂纹与钢轨顶面夹角、沿轨面下转向扩展角度、扩展深度及延伸长度、近表面裂纹埋藏深度与垂向磁化检测信号的关系。结果表明,该方法能有效检测材料表面和近表面斜裂纹及其沿轨面下的扩展特征,有助于高速铁路钢轨疲劳伤损的检测和故障早期预警。     

在用卧式矩形蒸汽灭菌器的渗透检测

对在用蒸汽灭菌器使用工况进行了分析。用渗透检测方法对灭菌器可能产生裂纹的重点部位的焊缝、角焊缝内表面进行了检测。分析和处理了角焊缝上产生的裂纹。应用表明,在用压力容器定期检验中必须对焊缝内表面进行渗透检测,才能保证容器的使用安全。