碳钢厚板对接焊缝相控阵检测技术与射线检测技术对比

在大型先进压水堆核电设备设计中,为了确保电站服役过程中产品的绝对安全性,部分焊接部件往往厚度较大(50 mm以上)。按照ASMEⅢV卷中的相关要求,一般核级对接焊缝都需要进行100%射线检测。对于薄板焊缝,射线检测技术既能探测出体积型缺陷,又能探测出面积型缺陷。但是随着板厚的增加,射线技术对面积型缺陷的检出率及典型较小体积型缺陷的信噪比开始逐渐降低。通过制作预埋各种不同性质、不同尺寸的自然缺陷厚板试块,采用超声成像检测技术(仅限于相控阵)进行试验,通过与射线检测结果对比分析,发现超声成像检测技术在厚板焊缝检测中具有较大优势,缺陷检出率明显高于射线检测技术,尤其对于面积型危害性较大的未熔合、裂纹等缺陷,采用超声成像检测技术都可检出,而射线检测漏检率较大。     

基于激光超声体波的轨头内部缺陷检测方法研究

激光超声检测技术具有非接触、宽带宽和高分辨率的特点,针对常规超声对钢轨轨头内部核伤微小缺陷不敏感、定位定量检测难的问题,本文基于激光超声体波散射和衍射原理,提出了模态转换反射波和衍射波飞行时间的缺陷定位定量检测计算模型。通过COMSOL仿真建立了超声体波与内部缺陷相互作用的二维有限元模型,分析了钢轨内部缺陷处超声体波波模式转换状态,验证了定位及定量方法的可行性。其次,搭建了固定扫查激光超声实验检测系统,对不同埋藏深度和不同直径的孔缺陷进行B扫实验。实验结果表明,激光超声检测技术能有效的检测钢轨内部微小孔缺陷,基于所提出的计算模型和检测方法,对钢轨内部缺陷检测的定位相对误差在6%之内,定量相对误差在9%之内。     

钢球平底孔超声直探头接触法检测研究

针对钢球内部缺陷的检测问题,对超声直探头接触法进行钢球内部缺陷检测的机理展开研究,并采用人工平底孔作为试验对象及评价方式。首先,探究了钢球回波信号中三角形迟到波的声束传播路径,并找出三角形迟到波的出现位置相对于底波的固定比例关系,避免检测中的误判。然后,对不同深度人工平底孔进行试验,结果表明:直探头接触法可有效检测钢球平底孔,其回波信号的信噪比达到12 d B,且随着平底孔深度的不断增加,回波信号的幅值逐渐增大,回波与底波之间的相对声程可描述平底孔的深度值。最后,通过分析圆盘声源轴线上的声压分布,提出了钢球平底孔回波声压的理论计算方法。     

基于超声导波技术对弯管中缺陷检测的实验研究

利用超声导波技术在弯管中进行了缺陷检测的实验研究.利用周向均布的长度伸缩型压电陶瓷片激励特定频率的纵向模态L(0,2),对90°弯管中的人工周向缺陷和结构缺陷等进行了检测,分析了周向缺陷尺寸的变化对缺陷回波和端面回波幅值大小的影响.对弯管中同时存在多个缺陷的情况进行了研究.实验结果表明,超声导波检测技术可以用于弯管中不同部位和不同类型的缺陷检测,这为利用超声导波对更加复杂的管道系统中缺陷检测作了有益探索.     

软包装热封缺陷的超声无损检测

软包装封口处的热封性能对产品的保质起决定性作用.将超声无损检测技术应用于软包装热封性能检测中,采用背散射回波包络积分成像技术,对塑料软包装封口处直径为50～150 μm的6种通道型缺陷进行实验研究.实验中,采用中心频率为22.66 MHz的液浸式点聚焦探头,对试样上2.98 mm×1.5 mm的矩形区进行扫描并进行超声成像.同时,理论分析了扫描步长小于探头横向分辨率时,探头横向分辨率对超声检测结果的影响,给出了不同尺寸范围内的缺陷尺寸与超声检测结果两者间的关系.实验结果表明:超声无损检测技术可应用于检测包装封口缺陷, 且由于受探头横向分辨率的影响,超声检测值大于缺陷实际尺寸,与理论分析相吻合.     

奥氏体不锈钢小径管焊缝缺陷多模式超声复合全聚焦成像研究

奥氏体不锈钢广泛应用于重大装备的关键部件中,而焊缝是整个装备的薄弱部位。在考虑超声波的多路径和易发生波型转换的特性情况下,进行奥氏体不锈钢小径管焊缝多模式超声相控阵检测方法研究。通过数值仿真,对比分析4种不同直达波检测模式和8种不同底面一次反射波检测模式对小径管焊缝中典型缺陷的检出能力。基于优选出的一种直达波检测模式和一种底面一次反射波检测模式,发展了一种多模式复合全聚焦成像方法。在此基础上,进行奥氏体不锈钢小径管焊缝缺陷检测试验。结果表明,多模式复合全聚焦成像方法可以很好实现小径管中多种缺陷检测,与单一模式全聚焦成像相比,多模式复合全聚焦成像方法不仅可以提高成像的信噪比,且可以大大减小伪像的产生。项目研究工作为奥氏体不锈钢小径管焊缝检测提供了可行的技术方案。     

基于激光超声的电弧增材制件内部缺陷深度检测

针对增材制件表面质量差、内部缺陷在线检测困难的问题,开展激光超声对电弧增材制造试块内部缺陷检测的研究。为保证缺陷检测结果的准确性,采用缺陷反射法与激发源、接收源同步移动检测方式。对比理论计算、仿真分析、实验结果,确定传播路径和检测波形,在A扫中得到缺陷反射波幅值,在B扫中得到缺陷反射波成像,根据幅值大小和成像结果,准确探测出10 mm深度内直径为1 mm的内部缺陷,得到缺陷深度影响规律。研究结果为增材制造在线检测提供了参考。     

一种复杂结构件圆柱面扩散焊缝阵列超声检测方法

航空发动机某高温合金盘构件采用盘体与叶片环进行焊接的方式制备，由于构件结构复杂，在检测圆柱形焊接面缺陷时，采用单晶超声检测换能器检测效率不高，缺陷信号信噪比低。为提高该种结构件的检测能力，研究圆柱面焊缝的阵列超声自动检测方法，分析面积型缺陷和声源的相对位置对缺陷反射声压和波型转换的影响，提出一种基于双阵列换能器的一发一收检测方案。根据高温合金盘结构设计基于双阵列换能器的声束发射-接收方法和圆柱面焊缝全覆盖检测方案；基于时域有限差分方法建立高温合金盘的阵列超声声学响应仿真模型，对检测参数进行设计和优化。对含有人工缺陷的实际试样进行检测试验，结果表明所提出的双阵列超声换能器检测方法能有效检测到圆柱面焊缝区域? 2 mm的当量缺陷。     

边界散射对超声水平剪切导波成像检测的影响

超声水平剪切(Shear horizontal,SH)导波在工业在役板材成像检测和结构健康监测(Structural health monitoring,SHM)中有重要的应用价值。基于合成孔径聚焦方法,对钢板中人工缺陷用超声SH导波进行成像,对边界散射条件下的成像检测阵列信号进行分析,探讨了边界散射对超声SH导波成像检测的影响。研究结果表明,基于合成孔径聚焦的超声SH导波成像方法用于板材缺陷成像检测时,超声边界散射使成像信号双曲线阵列特征弱化,缺陷声波信号衰减增大,信号散射噪声增强,进而使成像清晰度降低,易导致漏检;同时边界散射会造成同一缺陷信号产生双峰或多峰,成像信号双曲线阵列特征紊乱,使成像发生畸变,会导致误检。这将为进一步改进工业在役大尺度板材超声导波成像质量与提高结构健康监测水平提供重要基础。     

T型接头组合焊缝超声检测方法研究

通过对T型接头组合焊缝探伤方法的研究,提出用纵波与横波相结合的方法对其进行检测,保证缺陷不被漏检。     

Selection of a conventional point of acoustic-wave reflection from a flat compact flaw in the far-field zone of a normal transceiver

The influence of the selection of a conventional point on a flat flaw of circular segmental shape on its directivity characteristic as a reflector is studied. The independence of the numerical value of this characteristic at a constant azimuthal angle of direction to the reflection point is shown. Examples of calculations of the directivity characteristic for a segmental reflector are presented. Recommendations for selecting the conventional reflection point and the points of emission and reception for transducers with piezoelectric plates whose shapes differ from typical ones are given.     

基于二维光扫描的细长孔内壁疵病检测技术

细长孔内壁疵病检测是采用光学、机械、计算机等技术实现深孔内表面疵病的自动观察与检测.该测试系统由光扫描光学成像分系统、CCD摄像分系统、计算机控制及图像处理分系统等组成.被测面的反射像通过内窥镜成像在面阵CCD的光敏面上,CCD输出的视频信号经图像采集卡输入计算机,经图像拼接及图像处理,最终完成疵病的检测与尺寸测量,测量精度可达到0.2 mm.本文重点介绍了细长孔内壁疵病检测的原理、二维光扫描成像技术、图像拼接和图像处理技术,并对总体的检测精度进行了分析.该项检测技术不仅可计算出细长孔内壁疵病的面积大小、方位,还可检测出镀铬层脱落面的大小、方位,内壁裂纹的长度、方位等.     

离心载荷下贮氢压力系统结构安全评定研究

基于失效评定图技术理论,根据贮氢压力系统结构、材料和载荷特点,制定结构安全评定程序及项目。缺陷检测结果表明:贮氢压力系统主缺陷为焊缝底端未焊透。将其表征为三参量矩形环向缺口,结合材料性能数据,通过有限元应力求解可知:离心及内压综合载荷作用下最大等效应力出现在未焊透根部两侧尖端,随缺陷深度增加而增大,且变化趋势基本成线性关系;随宽度减小而增加,但宽度值大于0.5 mm后,最大等效应力基本不再变化。计算贮氢前后不同深度缺陷失效评定点Lr和Kr值,绘于失效评定图中,评定结论如下:当未焊透缺陷深度不超过60%壁厚时,结构是安全的,安全系数大于1.5;结构失效模式为塑性失稳,长期贮氢后由于材料断裂韧度的下降及缺陷的扩展,失效模式将逐步由塑性失稳转为弹塑性断裂,但效应并不显著。     

螺旋缝埋弧焊管焊接缺陷对使用性能影响的计算分析

用失效评定图技术和Prefis软件，结合具体实例及实物试验，将API标准允许范围内的焊接缺陷进行分析，在分析计算中，将焊接缺陷假设为裂纹类缺陷，并对一些复杂情况进行了假设，研究其对螺旋缝埋弧焊管（SSAW）使用性能的影响及其在水压试验后的扩展特性，结果表明：不超标缺陷可使钢管的极限承载能力有所降低，在目前的韧性水平下这种钢管不会发生脆性断裂，且缺陷（不超标）在水压试验后不会扩展。     

Simulation of the operation of an angle transducer with a phased array in the transmission mode

Some features in the formation of signals of an angle linear transducer with a phased array are considered. The directivity characteristic is calculated as a function of the number of radiating elements, the dimensions of an array, the reference entrance angle, etc. The manner in which the spreading of a wavefront and the changes in the transformation coefficient influence the directivity characteristic in the case of focusing a signal towards the current entrance angle is shown. The directivity characteristics of the signals of an angle phased-array transducer and an elongated element radiating into a prism are compared.     

Application of the TANDEM scheme for reconstructing flaw images by the SAFT method

The question of applying the TANDEM scheme for reconstructing flaw images by the SAFT method is considered. When the reflection of rays from a bottom is taken into account, it becomes possible to reconstruct the image of a boundary of a vertically oriented planar flaw. Formulas are proposed for calculating the optimal parameters of the scanning scheme for data collection according to the TANDEM scheme and the resolution is estimated. It is shown that the depth resolution for images obtained taking into account the reflection from the bottom is much worse than that for a direct beam. To increase the resolution, it is necessary to use coherent summation of images obtained for the same test object at different bases. This is confirmed by model experiments.     

Structural features of crack formation during corrosion cracking

Stress corrosion cracking (SCC) causes damage to main gas pipelines due to formation and development of cracks on the outer surface of a tube. Prevention of SCC crack development and fracture of a gas pipeline is an important problem of diagnostics that can be solved in various ways. The most effective approach involves systematic use of in-tube nondestructive testing and local testing in shafts, owing to which the position of a flaw and its linear size are determined. The hazard of the flaw (residual life of a tube with cracks) is found and a decision is made about the necessity and methods of flaw repair, such as cutting out the tube, grinding the flaw, and reinsulating the tube surface, and the date of repeated nondestructive testing is set. These measures ensure timely discovery of potentially hazardous flaws and make it possible to take the necessary steps for preventing development of SCC.     

分层缺陷对复合材料结构疲劳寿命影响研究

介绍一种新研制的含缺陷复合材料压缩试验装置 ,并采用压缩疲劳试验方法研究中央分层和边缘分层缺陷对飞机复合材料结构疲劳寿命的影响。研究结果表明 ,试件疲劳破坏的起始位置与预制缺陷位置一致。含分层缺陷复合材料结构的疲劳寿命不仅与缺陷尺寸 ,而且与缺陷位置有关。该研究结果为制定生产和使用过程中缺陷或损伤的控制标准提供重要依据     

管道低频涡流检测的三维有限元仿真研究

首先对三维涡流场仿真分析所必需的一些公式和理论作了简要的推导和说明;然后列出了仿真分析的具体步骤,提出了仿真分析过程中每一步应注意的问题及相应的解决办法;最后给出了不同形式的缺陷对应的典型响应结果,并对特定缺陷下缺陷深度的变化所引起的响应结果进行了分析比较。另外还分析了检测线圈位置的变化对响应结果的影响,得出了相位差随缺陷变化的大致规律,为缺陷的可视化、缺陷特征的提取提供了一定的依据。