核电混凝土相控阵超声检测的数值模拟分析

基于核电混凝土预设缺陷的相控阵超声检测试验,采用COMSOL软件进行模拟分析和模型的可靠性验证。采用验证后的模拟方法来研究不同相控阵阵列偏转角度和聚焦距离对超声检测的影响。结果表明,相控阵超声检测是一种有效的无损检测方法,COMSOL多物理场模拟软件能够正确模拟声束在缺陷混凝土中的传播规律;相控阵阵列采用不同的声束偏转角度和聚焦距离对检测结果有一定影响。该结论为混凝土检测用相控阵超声探头的工程设计提供了一定参考。     

聚乙烯管道热熔对接接头的超声相控阵检测

在研究聚乙烯管道热熔对接接头超声检测中超声波反射规律的基础上,提出对该接头使用超声相控阵检测技术。研制了基于相控阵聚焦和超声实时成像技术的超声自动检测系统,通过液体楔块的声阻抗匹配,克服了聚乙烯材料声衰减严重和检测界面声能损耗对超声检测造成困难的问题。通过制作典型缺陷的聚乙烯接头缺陷试样,进行了可靠性测试和工艺试验,结果表明,提出的超声相控阵检测技术能可靠地检测出聚乙烯热熔对接接头中的典型缺陷。     

复合材料孔隙率的超声检测衰减系数影响因素

针对复合材料孔隙率检测需求,研究超声检测参数和被检测材料本身对超声检测衰减系数的影响,间接推断出衰减幅度的影响因素。开展了检测频率、探头类型、检测水距、材料种类对复合材料声波衰减系数的影响试验。结果表明,检测频率越高衰减系数越大,探头声束宽度越大衰减系数越大,不同材料体系的声衰减系数不同。     

激光选区熔化增材制造Ti-6Al-4V钛合金的超声检测

以激光选区熔化(SLM)增材制造钛合金(Ti-6Al-4V)材料为对象,研究了不同方向的超声波声速和底波衰减行为,分析了超声检测方法对于SLM成形钛合金的检测能力;针对超声检测异常部位,进行了工业CT(计算机断层成像)检测补充验证,证明了超声检测的有效性。试验结果表明,超声检测可检出SLM成形材料中的层状未熔合缺陷,可为SLM成形材料的检测提供参考。     

核级高密度聚乙烯管道热熔接头的相控阵超声检测

针对HDPE(高密度聚乙烯)管道热熔接头超声检测声衰减大,检测信噪比低等问题,通过CIVA仿真软件中的超声模块对厚壁HDPE管道进行声场仿真,研究了探头频率、晶片尺寸和阵元排列对管道热熔接头中声场分布的影响,优化了检测用相控阵超声探头参数。采用优化的探头和检测工艺在含标准反射体和典型缺陷的试件上进行声场仿真和检测试验,结果表明,提出的检测工艺可全部检出■914.4 mm管道中预设的不同深度和类型的典型缺陷,整体检测效果较好。     

整体涡轮界面缺陷相控阵检测定位方法研究

在对镶铸双金属涡轮结合层缺陷进行超声检测时,由于结合层几何结构近似垂直于底面、涡轮材料高衰减特性导致侧壁反射能量低等原因,收发分置式相控阵检测方法成为最佳选择。针对此类结合层缺陷采用的收发分置相控阵方法,首先根据涡轮结构建立二维声线模型并依此建立聚焦深度与阵元时延关系;其次在接收端接收数据后提出一种基于OCOG算法的缺陷定位方法,以缺陷波重心与直达波等效前沿之间的声程差作为定位依据,通过事先拟合的声程差-缺陷位置函数求解缺陷位置;最后对缺陷位置进行成像显示。试验结果表明,收发分置式相控阵检测方法可有效识别双金属涡轮结合层缺陷,采用基于OCOG算法的缺陷定位方法精度高。     

NDE技术在FGH95粉末材料中的应用

采用超声无损评价技术即NDE技术,对不同的粉末实验件进行了超声检测研究。结果表明,粉末材料中的声速和声衰减是表征材料显微组织的两个重要超声波参量,其中声速与材料的致密性有关,声衰减与材料的晶粒度有关。     

压力容器模拟缺陷的声发射定位

针对核反应堆环境下压力容器的缺陷检测,为避免检测人员长时间接触辐射剂量,采用声发射检测技术,开展了压力容器模拟缺陷定位试验。根据声发射源性质的不同,分别采用时差定位法和衰减定位法,通过试验标定了两种定位方法的重要参数,实现了模拟声发射源的定位,并且通过试验验证了定位结果的准确性。试验结果表明,时差定位法和衰减定位法均适用于定位突发型声发射源,而连续型声发射源可采用衰减定位法进行定位,定位最大误差均不超过传感器间距的10%,定位效果良好。     

超声TOFD二次波检测技术在奥氏体不锈钢焊缝无损检测中的应用

由组织结构引起的声能衰减、散射、声束扭曲会使得奥氏体不锈钢焊缝的超声检测较为困难。分析了焊缝中超声波衰减及散射的各向异性特征及其影响因素,并提出了基于超声TOFD技术的二次波检测方法。通过调整探头间距改变焊缝目标区域的检测声束折射角,深入分析声束入射方向及晶粒生长方向对检测信号信噪比的影响。结果表明:检测波在奥氏体不锈钢焊缝中的传播呈现明显的各向异性特征;当检测声束与柱状晶生长方向成较小夹角时,可获得较高的检测信号信噪比。因此,当探头置于焊缝余高侧时,为获得较小的检测声束与柱状晶生长方向间的夹角,采用基于超声TOFD技术的二次波检测方法可提取焊缝中缺陷的衍射波特征信号。     

层压板和蜂窝结构粘接缺陷的超声C扫描检测

介绍了用某超声C扫描检测设备检测碳纤维环氧层压板、碳环氧板纸蜂窝粘接结构、铝板铝蜂窝粘接结构三种材料粘接缺陷的试验结果。试验用的试块带有4,10,16mm三种尺寸的人工缺陷,用于模拟各种脱粘缺陷。采用喷水探头透射法,用5MHz超声检测层压板,用1MHz超声检测蜂窝结构,都得到了人工缺陷的清晰准确的C扫描图。对于厚度为135mm的纸蜂窝结构,因超声衰减太大,尚不能检测。     

储罐底板腐蚀声发射源的识别定位

基于储罐底板声发射源定位的基本理论,提出在储罐内部介质中放入传感器,与布置在罐外壁上罐底附近的传感器共同对储罐底板腐蚀缺陷声发射源进行识别的方法;分别进行了模拟储罐底板声源识别定位,模拟储罐声发射衰减特性与储罐底板腐蚀声发射源识别试验。结果表明,该声源识别定位方法可提高任意三角形定位中的检测对声源的识别度,增加罐底区域定位的面积,减少由于声波衰减而造成的漏检;另外,罐内传感器较罐外传感器对腐蚀声源的识别更为敏感,并可减小气候等因素带来的外界干扰对声源识别定位的影响。因此,该方法可提高声发射对储罐底板声源识别定位的可靠性,为储罐底板的声发射检测评价提供理论和试验依据。     

压水堆核电厂核级板材超声检测标准浅析

对RCCM、ASME、GB/T 2970标准关于压水堆核级板材超声检测的一些重要规定进行了对比和研究。基于国内不同堆型核电厂按不同工业标准体系设计的现状,通过对板材超声检测重要变素的比较分析,同时考虑了板材采购、制造中的经验反馈,明确了核级板材超声检测应重视声衰减;板材验收应按不同区域差异化对待;对不同区域应采用不同的质量等级和验收标准。为核电工程设计和采购核级板材,合理地使用标准规范提供了一定参考。     

基于等声程聚焦算法的超声相控阵检测技术

超声相控阵技术通过对超声阵列换能器各阵元进行相位控制,能获得灵活可控的合成波束,进行动态聚焦、成像检测,能够提高检测灵敏度、分辨力和信噪比。在研究超声相控阵换能器声场的偏转和聚焦特性基础上,基于ASTM推荐试块与试验标准E2491—06,设计了等声程聚焦模型,并给出了扇形偏转非聚焦以及扇形偏转等声程聚焦的检测成像结果。试验结果表明,等声程聚焦算法有效地检出了材料中的缺陷,具有很好的分辨率和信噪比,能够比较真实地反映材料内部缺陷的相对位置和大小。     

铸造铝合金针孔缺陷的超声无损检测与评价

针孔是铸造铝合金材料中最为常见的缺陷之一,目前工业生产中通常采用随机抽样金相目视比较法检测铸铝中的针孔,并评定缺陷等级。该方法具有费时费力、受人为主观因素影响较大等诸多不足之处。采用超声无损检测的方法,通过采集不同针孔等级试样中的超声信号,计算出纵波速度、横波速度及衰减系数等参量,总结这些参量与针孔缺陷的联系及变化规律,实现对针孔等级的评价。试验结果证明,利用超声无损方法检测并评价铸造铝合金的针孔缺陷是可行的,并且具有快速客观准确等优点。     

合成孔径算法在混凝土检测中的应用

针对超声波在混凝土检测中出现的高衰减、高散射、结构噪声大、缺陷信号难于识别和提取的问题,采用合成孔径聚焦成像方法对信号进行处理,提高了成像的分辨率和信噪比。用超声波仿真软件WAVE 3000建立混凝土数值模型,模拟了超声波在混凝土中的传播过程并进行成像;搭建试验系统开展了混凝土超声波检测试验并进行了成像。成像结果表明:该方法可以使混凝土异常体处超声波的能量增强,结构噪声信号的能量减弱,有效提高了缺陷信号的信噪比和分辨率,为混凝土的超声检测提供了一定的参考价值。     

超声相控阵技术在桥梁锚具检测中的应用

桥梁锚具为厚壁曲率构件,具有明显的各向异性,超声检测时容易产生衰减增加、波束偏移等现象。超声相控阵利用声束控制技术,实现对锚具的多角度、多方位的扫查,对疏松、裂纹等缺陷的检测结果表明,超声相控阵技术可有效地进行桥梁锚具的检测。     

焊接缺陷高频显微超声可视化扫查检测

目前普遍使用的超声检测方法主要依据超声脉冲信号判断结构内部有无缺陷,难以对缺陷进行定性和定量检测。开发了高频超声成像技术,可进行超声A信号、B扫描和C扫描图像联动显示,缺陷标识和定量分析;研发建立了高频超声扫查系统平台,实现了高精度机械扫查、高频超声收发、全波数据高速采集和成像。用该系统对弧焊、激光焊、搅拌摩擦焊等焊接构件进行检测试验,与射线检测、金相检测进行对比,结果表明:该系统可直观发现焊缝气孔等微小缺陷,能够发现射线难以检测的未熔合缺陷,也可对缺陷埋藏深度进行准确定量分析。     

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。     

基于B扫描成像的油气对焊弯管缺陷的超声导波检测

为解决应用超声导波检出油气对焊弯管缺陷的难题,分析了弯头及环焊缝对L(0,2)模态、T(0,1)模态导波的传播影响,发现环焊缝会使导波产生反射,弯头及环焊缝会使导波产生衰减和模态转换,而导致油气对焊弯管缺陷难以检出;提出了基于B扫描成像的超声导波检测方法,通过B扫描图像辅助识别弯管缺陷信号;最后加工了2根带缺陷的油气对焊弯管,采用上述方法进行检测试验。试验结果表明,基于B扫描成像的超声导波检测方法能够有效检测并定位出弯头及过弯头后直管上的缺陷。     

插入式管座角焊缝超声声束全覆盖方法与检测试验

为了提高插入式管座角焊缝超声检测的缺陷检出率,提出了利用刚性相控阵在管座上进行扇形扫查,结合柔性相控阵在接管内壁进行线性扫查的方法,从而实现对此类焊缝的声束全覆盖检测。首先,讨论了不同检测面的选择对缺陷检出率的影响;接着,利用CIVA软件仿真并分析了两种检测方法对不同缺陷的检出情况;最后,对自行设计的插入式管座角焊缝试样进行了检测。试验结果表明,同时利用这两种方法进行检测,可以有效提高缺陷检出率。