奥氏体不锈钢焊缝超声TOFD检测中声波传播特性分析及其应用

由焊缝组织引起的声波衰减及散射严重影响奥氏体不锈钢焊缝的超声TOFD检测效果,这在无损检测方面是亟待解决的难题.文中分析焊缝中各角度检测声束形成的缺陷衍射波幅度及检测信号信噪比特征,揭示声波传播特性的影响因素.结果表明,不锈钢焊缝中的超声波传播具有明显的各向异性特征,柱状晶生长方向与声束入射方向的夹角对检测波衰减及散射具有显著影响;文中结合金相结构图建立焊缝组织模型进一步解释了声波传播各向异性的形成机理;并以此为基础提出一次波检测方法和二次波检测方法,获得了较好的检测效果.     

奥氏体不锈钢焊缝超声阵列检测方法

在焊接热循环作用下,奥氏体不锈钢焊缝内部呈粗大柱状晶组织,且其取向在焊缝不同区域呈各向异性.针对粗大柱状晶引起的超声波散射和晶粒取向不同导致的声束偏折等问题,进行奥氏体不锈钢焊缝超声阵列检测方法研究.针对超声阵列获得全矩阵数据,发展了一种基于时间反转算子分解的超声阵列信号去噪方法.利用射线追踪法,研究了各向异性介质中超声波传播路径确定方法,并将其应用于奥氏体不锈钢焊缝超声阵列全聚焦成像的声束偏折校正.开展了奥氏体不锈钢焊缝超声阵列检测试验研究.结果表明,基于时间反转算子分解方法可以很好剔除检测信号中的散射噪声,凸显特征回波信息,可将全聚焦成像的信噪比提高10 dB,而波束偏折校正则可以提高超声阵列全聚焦成像中缺陷定位的精度.     

奥氏体不锈钢焊缝超声衍射时差法检测的有限元仿真及应用

基于有限元方法建立了奥氏体不锈钢焊缝超声衍射时差法(TOFD)检测过程的数值模型,结合试验方法分析了超声波与焊缝组织结构的相互作用机理,提出降低焊缝散射噪声干扰的探头布置方法。结果表明,有限元模型可模拟超声波在奥氏体不锈钢焊缝中出现的各向异性特征,包括声场扭曲、声能散射和衰减现象。结合检测试验证明,通过改变探头检测面,可降低焊缝组织结构对TOFD检测信号的不利影响。     

奥氏体不锈钢厚板焊缝相控阵超声检测

枝状粗晶、各向异性引起声束偏移、强散射和高衰减,是奥氏体不锈钢焊缝UT难点。介绍用超声相控阵双矩阵探头检测厚板焊缝(50mm~120mm)的过程要领,包括实物试块的制作、人工靶体的设置、探头波型、频率、扫角的选定等。给出了检测配置和图像显示实例。可供此领域难题解析和信号评断借鉴。     

基于超声波的升船机船厢现场组拼焊缝无损检测方法

为准确检测升船机船厢组拼焊缝的缺陷问题,提出基于超声波的升船机船厢现场组拼焊缝无损检测方法。选择CTS-20超声波探伤仪作为升船机船厢组拼焊缝的检测工具,在焊缝余高侧和根部侧均安装超声波探头,根据探头的信息采集结果,计算直通波、缺陷衍射波和底波的起波位置。通过分析检测声束方向及缺陷衍射波信噪比,描述声波传播特征。最后,分析超声波声束入射方向和柱状晶生长方向的夹角与探头中心距的关系,通过回波信号反馈回来的焊缝位置、深度、尺寸等信息,判断焊缝是否存在缺陷。试验结果表明,文中提出的检测方法能够凸显出不同缺陷类型回波信号在其对应频带上的分布差异,具有较高的焊缝缺陷检测率。     

基于合成孔径聚焦的不锈钢焊缝超声TOFD检测技术

奥氏体不锈钢焊缝受粗大柱状晶组织的影响,其焊缝的超声TOFD检测信号信噪比低、扫描图像模糊,缺陷检测容易误判或漏检。为提高检测信号信噪比及扫描图像分辨力,引入合成孔径聚焦算法对超声TOFD-D扫描采集的A信号进行处理,并分析了变迹窗对处理后检测信号信噪比的影响。研究表明,通过优化选择变迹窗可提高检测信号的信噪比和缺陷的D扫描图像分辨力,有效地增强了超声TOFD检测技术对奥氏体不锈钢焊缝的检测能力。     

基于深度重采样叠加的不锈钢焊缝TOFD检测信号降噪技术

奥氏体不锈钢焊缝粗大的柱状晶组织会导致常规TOFD(超声波衍射时差法)检测信号的信噪比较低,检测信号中的缺陷衍射波较难判定。为提高检测信号信噪比,基于缺陷衍射波信号与焊缝组织结构噪声的差异,提出了深度重采样叠加算法并进行检测试验。研究结果表明,与缺陷衍射波信号基本一致的相位分布相比,结构噪声的相位分布具有随机性;深度重采样叠加技术可有效抑制组织结构噪声,提高检测信号信噪比,对于提高奥氏体不锈钢焊缝的TOFD检测能力具有重要作用。     

奥氏体不锈钢焊缝手工超声波TRL探头检测方法的探讨

奥氏体不锈钢焊缝因为具有粗大晶粒和各向异性,造成了超声波的散射和衰减严重,从而使超声波检测灵敏度和信噪比下降。文中选用单晶横波斜探头、单晶纵波斜探头和TRL探头(纵波一发一收斜探头)对奥氏体不锈钢焊缝的超声波检测进行了试验研究。试验结果表明, TRL探头的检测效果优于单晶纵波斜探头,单晶纵波斜探头优于单晶横波斜探头,为奥氏体不锈钢焊缝的超声波检测提供了一定的参考。     

奥氏体不锈钢点蚀缺陷的相控阵超声检测

奥氏体不锈钢母材晶粒粗大,焊缝组织为柱状晶,对超声波有强烈的散射衰减和扭曲作用。采用常规的超声检测技术难以对其进行有效检测,而相控阵超声检测技术具有检测效率高、精度高、实时成像的特点,为奥氏体不锈钢的检测提供了新的方法。利用相控阵超声检测技术对奥氏体不锈钢点蚀缺陷进行检测,验证了该技术的可行性。     

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。     

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。     

316L对接焊缝相控阵超声检测工艺模拟与试验验证

为解决中国聚变工程实验堆316L不锈钢焊缝超声波检测时,探头扫查空间受限、检测信噪比低的难题,提出了基于双晶面阵探头的相控阵超声检测方案.通过CIVA仿真,分析了不同聚焦参数下DMA探头的声场特征,确定对接接头的检测工艺.参考NB/T47013.3-2015《承压设备无损检测第3部分:超声检测》附录I,设计并制作了对比试块,验证了检测工艺下的声束覆盖和φ2 mm侧横孔信噪比.结果表明,DMA探头可以在有限的扫查空间内实现焊缝声束全覆盖,对比试块中不同位置的φ2 mm侧横孔信噪比大于15 dB.试验结果可为316L类不锈钢对接焊缝相控阵超声检测工艺制定提供参考.     

不锈钢焊缝的超声检测--现状与进展

对奥氏体不锈钢焊缝的超声波传播特性(声速和衰减各向异性、波束变形和偏向等)及与之相应的超声波探伤方法要点、运作重点和技术难点作了概述；并对反映这方面最新技术和特殊工艺的最新标准(ISO／DIS22825：2004和日NDIS2424：2004)作了简介。采用适当角度的纵波斜探头、SH横波斜探头及宽带式或聚焦式斜探头，使用带焊缝对比试块调节探伤装置(时基线和灵敏度)，提高信噪比，识别真假信号，是此类焊缝有效检测和缺陷准确定位定量的关键。     

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。     

基于小角度纵波检测技术的钎焊界面缺陷检测

基于超声小角度纵波检测技术,采用非接触聚焦直探头,调节合适的声束入射方向,提取钎焊界面的超声反射信号,利用超声信号特征幅值来识别缺陷并完成超声成像,判断钎焊界面是否存在缺陷.3种样品的钎焊界面状态分别为焊接良好、存在人工缺陷和存在工艺缺陷,且检测样品表面所在平面与钎焊界面所在平面的夹角均为7°.检测结果表明:针对检测样...     

奥氏体不锈钢小径薄壁管焊缝超声相控阵检测工艺

通过理论分析并参照DL/T 820—2002标准,深入分析了奥氏体不锈钢小径薄壁管焊缝超声相控阵单侧扫查时探头及声束的布置、各种参数的设置原则、DAC的制作等,提出了缺陷评定时缺陷波幅及长度的确定方法。通过分析表明,对于该小径薄壁管的检测,超声相控阵技术可以得到与常规超声检测相同甚至优于常规超声的缺陷检出效果。     

基于声场计算的管道曲率对焊缝二次波检测的影响

超声检测小径管焊缝时的缺陷定量与内壁曲率的关系鲜有研究。基于声场计算模型,研究了斜探头发射声束经不同曲率的小径管内壁反射后的散射声场,并以此计算出焊缝中点状、条状和球状三种不同反射体的回波信号。与DL-1试块DAC曲线作对比,得出了小径管内壁曲率对焊缝二次波检测的影响规律,为小径管二次波或多次波反射法检测评定缺陷的大小提供了理论依据。     

非平面工件对接焊缝TOFD检测工艺

特种设备行业中常见的不等厚工件在组焊时,会对厚的一侧进行削边处理,而削边处理时对TOFD检测时探头的放置及声束角度都会产生影响。介绍了不同形状的非平面工件的对接焊缝TOFD检测工艺的设置;通过仿真软件模拟探头声场对被检工件的覆盖及计算,总结了2个简单实用的计算公式,以帮助现场检测人员快速方便地对这类工件的对接焊缝进行TOFD检测。     

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。     

N08810镍基合金焊缝的超声检测

针对N08810镍基合金焊缝超声检测时信号衰减严重,信噪比低,从而影响缺陷的判定及定位、定量等难题进行了分析,并对该镍基合金焊缝超声检测用的探头、对比试块、信噪比及DAC曲线作了探讨。结果表明,研制的纵波双晶斜探头在粗晶N08810镍基合金焊缝的超声检测中效果明显,提高了检测信噪比及缺陷检出率,自行设计、加工制作的镍基合金焊缝对比试块符合检测要求,并对N08810镍基合金焊缝超声检测工艺进行了可检性评价,该工艺在工程实践中得到了应用,并取得了良好的效果。